從 Mali GPU 看手持與傳統 GPU 的差異

2011.12.13 03:08PM
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是ARM 宣布新一代 Mali-T700 GPU ,聯發科、瑞芯微、三星、 LG 皆已授權這篇文章的首圖

 昨天剛好有個機會與 ARM 負責 Mali GPU 架構的工程師碰面,也就新一代的 Mali GPU 架構聊了一下,才發現不同的情境下,也產生桌上型以及手持設備需求的 GPU 的不同。先提一下下一代的 Mali-T604 與目前被三星、 ST-Ericsson 所使用的 Mali-T400 的關鍵差異,就是走向多 GPU 架構。

為何走向多 GPU 架構,這也要牽涉到目前矽晶片的狀況,從過去的經驗法則來看,雖然提高時脈可以有效的提昇效能,不過隨之而來的漏電導致發熱與能耗,還有提昇至一定時脈後的效能就會難以突破來看,提昇時脈並不是最好的答案。

另外,就 GPU 的架構發展來看,桌上型的 GPU 就是不斷地加入管線( Pipe ),但是對於手持平台,這也不是最合適的方式,因為會導致 GPU 的架構越來越肥大,然而當系統並不需要那麼多 GPU 資源時,就會產生無謂的能耗;並且以 ARM 的觀點,還要設法提供選擇其架構的客戶進行差異化,所以最終的答案就是走向多核架構。

次代的 Mali-T604 先從定義每個 GPU 的管線開始,進而讓客戶決定要使用到多少個 GPU 架構,入門的應用處理器可以搭配單核、雙核 GPU,高階一些的就直接上四核心架構。而過去處理器與GPU的設計概念,管理多 GPU 仰賴的是CPU,也就是說多 GPU 設計很容易造成處理器的負擔。

為了避免這樣的情形, Mali-T604 架構的 GPU 運算分配交由專屬的控制器,藉此降低處理器負擔,並且能更有效的把工作分攤給各 GPU ,並且由硬體控制且管理使用的 GPU 數量,藉此達到效能與能耗的平衡點。

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另外在手持設備的先天限制下, GPU 能夠使用的記憶體並不像桌上型那樣的沒有限制,一方面也是因為 lpDDR 價格較高的影響,另一方面則是受到 32 位元的先天限制。而 Mali-T604 則導入一套機制減少記憶體的佔用,就是如靜態以及大量重複的場景時,會經由過濾器篩選重複的數據,僅寫入不重複的數據以減少記憶體的虛耗,例如遊戲的背景通常是靜態的圖片,或是道路與背景的材質往往都是相同的,這些數據就會被過濾而不重複寫入。

若以 PC 的 GPU 觀念直接套用到手持設備,從上述的一些先天限制,恐怕是會有問題的,但至於一個 GPU 中不斷增加管線,或是先定義一個 GPU 有多少管線進而作成多核的架構孰優孰劣,目前還沒有個答案,不過從這次的對談中,倒是推翻不少過去接觸 PC 的 GPU 的概念,可見手持設備這個新領域有不少概念是要重新來過,不能以現有 PC 直接套用下去阿...

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