面向嵌入式應(yīng)用的系列GPU

介紹PowerVR-9XE系列，PowerVR-9XMP系列，以及PowerVR-9XTP系列 GPU

面向嵌入式應(yīng)用的GPU的持續(xù)快速發(fā)展是不爭的事實(shí)。隨著PowerVR-9XE系列，PowerVR-9XMP系列，以及PowerVR-9XTP系列 GPU的推出，Imagination再次突破了圖形和計(jì)算性能的極限。

這三個(gè)系列涵蓋了入門級(jí)、中檔和高端產(chǎn)品，代表了我們有史以來最好的產(chǎn)品線，通過優(yōu)化和不斷提升使得這些產(chǎn)品能夠提供更出色的單位面積性能并保持低功耗。此外我們還推出了面向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理的PowerVR3NX加速器，還有全新的Ensigma定位IP，這也代表了我們?cè)?019年全面的產(chǎn)品供應(yīng)。

PowerVR Series9XEP：滿足人們應(yīng)用的需求

下面我們介紹一些更有意義的內(nèi)容，先從入門級(jí)產(chǎn)品開始：PowerVR Series9XEP系列。這款I(lǐng)P是基于Rogue架構(gòu)，主要面向?qū)ξ锢沓叽绾统杀荆ǘ咧换蛉浚┟舾械膽?yīng)用市場，像機(jī)頂盒和低端智能手機(jī)，這類產(chǎn)品會(huì)優(yōu)先考慮流暢的呈現(xiàn)復(fù)雜且高分辨率的用戶界面，而不是滿足3D游戲的性能需求。當(dāng)然這并不是說不能夠在PowerVR 9XEP系列上運(yùn)行游戲。相比去年的9XE系列，9XEP通過架構(gòu)的調(diào)整使整體性能提升了10%。最重要的是優(yōu)化后端設(shè)計(jì)使最高時(shí)鐘頻率提升了額外的10%。

Series9XEP系列一個(gè)關(guān)鍵的提升是支持PVRIC4，即我們?cè)诮衲暝缧r(shí)候宣布的最新的圖像壓縮技術(shù)。這樣做的好處是可以保證系統(tǒng)帶寬和內(nèi)存占用降低50%，同時(shí)這意味著SoC設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)一步降低設(shè)計(jì)難度，并且有助于減少功耗。當(dāng)然我們所有新的Series9XEP系列的GPU器件中都支持這一特性。除了PVRIC4特性外，其他的設(shè)計(jì)改進(jìn)和面積優(yōu)化都確保了9XEP系列維持在XE族GPU中的領(lǐng)先地位。

PowerVR Series9XEP將會(huì)根據(jù)SoC設(shè)計(jì)人員的需求和面積、功耗預(yù)算來提供一系列的不同配置的IP核，可選范圍覆蓋1-8 pixel/clk以及16-64 flop/clk。

PowerVR Series9XMP：主導(dǎo)中端應(yīng)用市場

同樣是基于Rogue架構(gòu)，PowerVR Series9XMP相比Series9XM的改進(jìn)則更為顯著，并且在性能密度方面特別的明顯。比如一個(gè)具有雙16通道的ALU和兩個(gè)紋理處理單元（TPU）的部分現(xiàn)在可以用一個(gè)32通道的ALU和TPU來實(shí)現(xiàn)，從而顯著降低了器件尺寸?？偟膩碚fSeries9XMP在集群密度上提升了45%，采用更小的面積滿足相同的性能，這在成本和功耗節(jié)省方面是非常有意義的。

圖像質(zhì)量也得到了很大的提升，通過增加專用的紋理緩存，獲得了兩倍的反向?yàn)V波性能提升。更強(qiáng)大的反向?yàn)V波性能意味著圖像會(huì)變得更加的清晰，是游戲玩家更能夠察覺到畫質(zhì)上的顯著提升。

當(dāng)然還有一些其他的改進(jìn)，比如降低核心管理單元的開銷和帶寬，并將系統(tǒng)緩存的大小增加一倍，此外對(duì)于緩存、原子操作、數(shù)據(jù)控制的建立速率，計(jì)算負(fù)載和其它負(fù)載重疊方面也進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化和加強(qiáng)了數(shù)據(jù)通路。

當(dāng)然PVRIC4技術(shù)在這個(gè)系列中也是支持的，在配置方面Series9XMP更側(cè)重于計(jì)算方面，在四像素/時(shí)鐘的情況下能夠提供128 FP32 ops/秒的操作性能。

這使它完美的適用于高性價(jià)比的中端游戲或AI設(shè)備，比如中端智能手機(jī)。

滿足高端市場的頂級(jí)性能

對(duì)于高端的性能需求我們提供了PowerVR Series9XTP系列，它是基于更新型的Furian架構(gòu)，相比Rogue架構(gòu)有重大的改進(jìn)，從而能夠增強(qiáng)靈活性，提升性能上限，打破性能瓶頸，同時(shí)又更高的功效。大家可以訪問我們關(guān)于Furian架構(gòu)的博客，了解它能夠給我們的影響，但是這里我想說Series9XTP在幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域得到了進(jìn)一步的增強(qiáng)。

我們快速回顧一下，F(xiàn)urian架構(gòu)中著色器處理單元（SPU）包含兩個(gè)統(tǒng)一的著色器集群（USC），在這些USC內(nèi)部是重新設(shè)計(jì)的算術(shù)邏輯單元（ALU），這部分邏輯在GPU核心部分負(fù)責(zé)執(zhí)行復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算。與Series8XT系列一樣，這個(gè)ALU單元的每條流水線可以在每個(gè)時(shí)鐘內(nèi)執(zhí)行一個(gè)MAD和一個(gè)MUL操作，并且是首次采用32bit位寬的pipeline設(shè)計(jì)。

Series9XTP系列對(duì)兩個(gè)方面進(jìn)行了顯著的增強(qiáng)，首先是可達(dá)40pipeline寬度的ALU單元，因此可以同時(shí)完成更多的工作。其次是每個(gè)SPU單元可以指定三個(gè)USC單元，具有更高的GLOPS參數(shù)。這一設(shè)計(jì)使得核心能夠提供高達(dá)360 FP32 FLOPS/clock性能，并且填充率可達(dá)8PPC，完全可以滿足高端市場的性能需求。兩個(gè)SPU單元聯(lián)合，性能可以雙倍達(dá)到16PPC以及720 FP32 FLOPS/clock，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)性能非常強(qiáng)大但仍然是節(jié)能的核心。

Series9XTP系列進(jìn)行了各方面的優(yōu)化，比如緩存優(yōu)化以及微架構(gòu)的增強(qiáng)。相同面積下，PowerVR Series9XTP相比Series8XT速度提升了50%，并提供更高的FLOPS密度，和以及更好的Manhattan場景測試的表現(xiàn)。

PVRIC4技術(shù)帶來的50%的系統(tǒng)帶寬和內(nèi)存占用的降低，為其他的優(yōu)化手段創(chuàng)造了空間，使得PoverVR9XT系列相比于PoverVR8XT系列，可以進(jìn)一步降低成本。

PowerVR Series9XTP系列繼承了Series8XT系列所有的核心特性，比如支持所有最新的相關(guān)API，比如OpenGL ES 3.2和Vulkan 1.1。在Series9XEP和Series9XMP系列平臺(tái)上同樣支持我們開發(fā)的獨(dú)特的硬件虛擬化技術(shù)，支持多個(gè)操作系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，而且保證相互間的隔離和數(shù)據(jù)安全，它們之間可以實(shí)現(xiàn)快速的上下文切換確保不會(huì)造成性能損失。

總結(jié)

第二代PowerVR Series9提供了一系列IP核，根據(jù)SoC設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)需求為他們提供廣泛的選擇。在給定的面積和功耗范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)填充率和浮點(diǎn)運(yùn)算性能的完美平衡，無論是一款經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的智能手機(jī)，還是可裝入口袋的移動(dòng)穿戴設(shè)備，或是車載娛樂系統(tǒng)，PowerVR-9系列GPU都可以覆蓋您的設(shè)計(jì)需求。