12月初Imagination Technologies在中国首发了“20年来最重要的一次GPU架构更新”,第十代PowerVR图形处理架构IMG A系列(IMG A-Series),Imagination将之形容为“有史以来发布过的性能最强大的GPU IP”,可应用于各种场景的GPU,是多种垂直应用领域的终极解决方案。
IMG A系列强在哪里?
Imagination CEO Ron Black博士强调,IMG A系列是自15年前推出首款移动PowerVR GPU以来最重要的GPU新品,并且是有史以来最出色的移动GPU IP。在所有的应用市场中,它都能够在更长的运行时间里以低功耗预算提供最佳性能,“是可应用于一切设备的GPU” 。
A系列GPU IP提供四种高性能配置,包括IMG AXT-64-2048旗舰版;IMG AXT-48-1536面向高端手机;IMG AXT-32-1024面向高性能移动设备和汽车应用,IMG AXT-16-512面向中高性能移动设备和汽车应用;IMG AXM-8-256面向中端移动设备。
对于更低成本的细分市场,A系列可提供最佳的面积、成本和效率,包括IMG AX-2-16面向高端物联网、入门级DTV/STB、显示和其他需要高填充率的应用;IMG AX-1-16面向入门级移动设备和物联网。
Imagination PowerVR产品执行副总裁Steve Evans强调相比目前的产品,A系列是迄今为止最快的GPU IP,在PowerVR家族内是一次超乎寻常的飞跃。“IMG A系列在每一个维度上都提供了显著的改进,在相同的时钟和半导体工艺上,与当前正在出货的PowerVR设备相比,其性能提高了2.5倍,机器学习处理速度提高了8倍,功耗降低了60%。”
与当前可用的其它GPU IP解决方案相比,IMG A系列可提供更高的性能、更低的功耗(与采用相同时钟和半导体工艺的竞品相比)和更低的带宽(与竞争对手使用相同的缓存大小),并且所有产品均占用更小的芯片面积。其架构还可提供强大的差异化优势,例如可确保50%的图像压缩数据(在大多数情况下是无损的,或者在特别的场景中采用视觉无损的压缩)。
Steve Evans将A系列与高通Adreno 640 GPU和另一款基于Arm Mali的12核GPU竞品进行了比较。他表示,如果将Adreno 640的性能、占地面积视为100%的话,Arm达到相同的性能水平需要184%的硅面积,换句话说,同样性能下后者功耗更高。而IMG A系列在与Adreno 640性能水平相同的情况下面积和功耗都要小得多,同样的硅面积A系列能达到175%的性能水平。
他透露,未来几年Imagination还将陆续有B系列,C系列,D系列问世,性能以每年30%的速度攀升。
IMG A系列性能暴涨的“秘密”
A系列从多维度实现了性能可扩展性,可覆盖从面向入门级市场的每时钟周期处理1个像素(1 PPC)的组件,一直到用于高性能设备的速度高达每秒2万亿次浮点运算(2 TFLOP)的内核,甚至到针对云应用的、速度超越该数值的多核解决方案 。
Imagination的技术专家们提到了几项关键技术创新。其中之一是完全重构的ALU(算术逻辑单元),新架构在一个ALU内,执行单元从过去的2个MAD单元变为现在的1个,每个时钟周期单条管线的执行能力下降,与此同时将ALU的数量提升到原来的四倍,实现“128条ALU管线同时并行”,实现更高的ALU利用率,极大地提升了性能密度。
另一个关键技术是Imagination的HyperLane(超线程)技术,通过独立的硬件控制通道各自都被隔离在内存中,从而可将不同的任务同时提交给GPU,以锁定GPU来实现多任务处理。借助动态性能控制功能,GPU可以在多个任务之间分配其性能并执行所有任务,同时最大程度地利用GPU。Priority HyperLanes技术可提供动态拆分;例如,在执行一项AI任务时可以优先处理图形需求,为其提供充足的计算资源,并用剩余的计算资源处理ai任务。HyperLane技术还可以隔离受保护的内容以进行权限管理。 所有A系列GPU可支持多达八个HyperLanes。
另外HyperLane还支持一项新功能AI Synergy。 这一新的可选项使SoC设计人员能够利用IMG A系列中令人难以置信的计算能力等级以加速其AI工作负载。 通过AI Synergy,GPU在可以提供图形处理功能的同时,使用其备用资源来支持可编程AI以及固定功能,即高度优化的Imagination神经网络加速器。 AI Synergy在最小的芯片面积中提供可编程的人工智能,而统一的软件栈则可实现灵活性和出色的性能。
对于用户越来越高的游戏体验需求,A系列基于分块延迟渲染(TBDR)技术,只需绘制屏幕上可见的内容,这使它具有与生俱来的带宽和功耗优势,减少芯片过热导致时钟降频甚至故障等情况导致的游戏体验下降。此外,通过使用主动动态电压与频率调节(DVFS)以及时限调度算法(Deadline Scheduling algorithms)的先进功耗控制技术,可提供超低响应延迟的快速功耗控制。
在未来的路线图中,移动领域的光线追踪技术也将引入。
Imagination发力中国市场
Ron Black表示,目前IMG A系列已经在多个市场中授权给了客户包括知名的中国公司,首批搭载该IP的SoC器件预计将在2020年供货。
此今年早些时候接受集微网采访时,Ron Black曾表示中国市场是Imagination复兴战略中很重要的一个部分。目前,中国市场营收在Imagination总营收中仅为10%左右,在中国成为最大的半导体消费市场和汽车市场的今天,这个数字显然十分“单薄”,因此Imagination的首要任务显然是提升这一市场的市场份额。
在生态建设方面,Imagination在垂直细分领域在积极与中国本土厂商开展紧密合作,比如与IC设计厂商紫光展锐合作,在紫光展锐当前的移动平台上将其芯片和系统设计能力与Imagination的PowerVR Series2NX神经网络加速器IP内核结合在一起,共同推进AI在工业、商业、医疗、家居、教育等领域的商用,加快传统产业智能化升级;与游戏厂商和游戏引擎开发商以及VR/AR、OEM和服务提供商等。在大学教育方面,Imagination推出了多个与中国大学的联合项目。例如与北大在人工智能方面的合作计划,与清华大学共同设立了一个联合实验室等。