PowerVR 7XT достигнет производительности более 1 терафлопс

Несколько дней назад компания Imagination Technologies анонсировала новое поколение своих видеоускорителей PowerVR 7, но теперь компания поделилась более подробной информацией об их микроархитектуре и пиковой производительности, которая действительно впечатляет — до 1.5 терафлопс.

Архитектура

Увеличить рисунок

Видеочипы семейства PowerVR 6XT только начали появляться в потребительских устройствах как, например, iPad Air 2, но реалии рынка требуют постоянного развития, поэтому настало время проводить необходимые улучшения. С точки зрения микроархитектуры в PowerVR 7 используется Rogue, как и в 6 версии, но в общем и целом лишь с некоторыми незначительными улучшениями, но в наиболее производительной вариации чипов — PowerVR 7XT — появился новый блок. Им стал тесселятор, о назначении которого говорит само название — вместе с блоком управления вершинными данными тесселятор сможет обеспечить аппаратную тесселяцию. С точки зрения применения в играх, наличие тесселятора крайне важно для соответствия всем современным спецификациям, таким как OpenGL 4.4 и DirectX 11, а учитывая область применения чипов PowerVR — то пакет Android Extension Pack в Android 5.0 требует наличия тесселятора. Что касается небольших правок, то инженеры Imagination работали над увеличением пропускной способности при вычислительных операциях, а также усовершенствовали масштабируемость вышеупомянутого блока управления вершинными данными, который отвечает за геометрические преобразования. Улучшения коснулись и аппаратного планировщика, который теперь может эффективно дирижировать шейдерными ядрами, назначая им операции по мере надобности, не допуская простаивания блоков, провоцирующих падение производительности. Что касается самих шейдерных ядер, то они остались теми же, но изменился блок специальных функций, который теперь будет способен обрабатывать вместе как операции половинной точности (FP16), так и одинарной (FP32), хотя PowerVR 6 всё сводил к FP32. Сделано это было в первую очередь для того, чтобы мобильные чипы не выполняли лишнюю работу. Графика в играх и операции Compute не отличаются сложными особенностями (в играх FP32-точность не всегда нужна), поэтому повышение точности приводило обычно только к дополнительному энергопотреблению. Впрочем, компании, которые захотят лицензировать PowerVR 7XT, смогут заказать блок выполнения операций с двойной точностью FP64. О необходимости этой аппаратной единицы будет рассказано в разделе о программных реализациях API. Также важным архитектурным улучшением стоит отметить появление аппаратно изолированных защищённых зон. Эти аппаратные песочницы в числе до 8 единиц позволят защищать приложения и систему друг от друга, не допуская утечки данных. В целом, это некий аналог ARM TrustZone, который используется на мобильных устройствах от Samsung в пакете KNOX, хотя, конечно, реализация в GPU более надежна за счёт более высокой параллельной производительности, но остаются некоторые вопросы по реализации, которая, исходя из базовой документации, ещё не совсем готова.

Увеличить рисунок

Связующее ПО и API

Увеличить рисунок

Естественно, аппаратные улучшения должны поддерживаться связующим программным обеспечением, с которым будут работать разработчики приложений. Возможность интеграции блока вычислений с двойной точностью FP64 предназначается в первую очередь для операций GPGPU (гетерогенных вычислений на GPU), которые реализованы с использованием FP64-блока совместимы со стандартом OpenCL 1.2 Full Profile, тогда как без него разработчикам остаётся довольствоваться только OpenCL 1.2 Embedded Profile. Imagination не заявила ничего о поддержке продвигаемого Google RenderScript Compute в Android, но так как поддержка этого API была частично обеспечена даже в PowerVR 5XT, то крайне маловероятно, что ситуация ухудшилась. Кроме опциального дополнительного блока вычислений с двойной точностью, производители могут выбрать ещё один опциональный элемент — поддержка Direct3D 11. Похожая ситуация была и с PowerVR 6XT, но тогда производителям было необходимо заказывать тесселятор для обеспечения совместимости с DirectX 11. Базовым API для PowerVR 7XT станет OpenGL ES 3.1+Android Extension Pack, который не подлежит изменениям. Imagination также планирует обеспечить совместимость со стандартом OpenGL 3.3 и, возможно, с OpenGL 4.3, но это станет известно позднее, исходя из тестов на соответствие Khronos Group. Набор поддерживаемых методов компрессии достаточно стандартен — PVRTC2, ETC2 и ASTC. Учитывая общий охват доступных API, Imagination намеревается бороться не только в нише мобильных игр, и даже не только в области мобильных параллельных вычислений, но амбиции распространяются на ноутбуки и энергоэффективные серверы.

Производительность

Увеличить рисунок

Что касается общей производительности, то PowerVR 7XT включает в себя гибкие конфигурации от 2 до 16 унифицированных шейдерных блока, в которых может использоваться от 128 до 1024 ядер, работающих в режиме FP16. Если заказчик чипа будет заинтересован только в FP32-совместимых ядрах, то их максимальное количество составит 512 единиц. Пиковая производительность PowerVR GT7900 составит 1500 гигафлопс. Для сравнения, наиболее функциональный мобильный ARM-чип NVIDIA Tegra K1 достигает пика в 326 гигафлопс, хотя, конечно, стоит учитывать, что появления устройств с GT7900 стоит ожидать не ранее конца 2015 года, и вполне возможно, что они будут применяться вовсе не в планшетах. Впрочем, скорее всего именно будущая редакция Tegra под кодовым названием Erista и будет основным конкурентом для PowerVR 7XT. Imagination Technologies в следующем году ликвидируют отставание от Tegra K1, которая на сегодняшний день обеспечивает поддержку всех анонсированных в PowerVR 7XT функций связующего программного обеспечения (и даже больше, учитывая поддержку OpenGL 4.4). Таким образом, противостояние между NVIDIA и Imagination сведётся к пиковой производительности и энергоэффективности, поэтому даже использование микроархитектуры Maxwell в Tegra Erista может оказаться вовсе не гарантией победы.

Партнёры и доступность

Анонса систем на кристалле, использующих PowerVR 7XT, скорее всего стоит ожидать на выставках Consumer Electronic Show и Mobile World Congress в первом квартале будущего года. Среди заинтересованных в разработках Imagination оказались компании Allwinner, Rockchip и Samsung, хотя к ним наверняка присоединятся и Intel с Mediatek. Ну и конечно, крайне маловероятно, что Apple решит отказаться от продукции Imagination в следующем году.