Innosilicon Fantasy I: arkkitehtuuri ja ominaisuudet

Puhuminen Imaginationin PowerVR-arkkitehtuureista on melkein kuin puhuisi kreikkalaisesta tragediasta. Sen perustamisesta lähtien ja eri sukupolvien ajan olemme nähneet sen useissa eri järjestelmissä, kuten SEGA Dreamcast, ST Micron KYRO-näytönohjaimet ja jopa PlayStation Vita. Heidän yhteinen pointtinsa? Aitoja kaupallisia epäonnistumisia GPU:n korkeasta laadusta huolimatta. Heillä oli kuitenkin onni olla prosessorien grafiikkaarkkitehtuuri omena laitteita, kunnes cupertinolaiset päättivät mennä omin päin ja "suunnitella" omaa grafiikkaarkkitehtuuriaan jonkin aikaa.

Applen ja Imaginationin väliset erimielisyydet saivat britit jälleen kerran yrittämään lisensoida grafiikka-arkkitehtuuriaan kolmansille osapuolille. Tällä hetkellä, jos katsomme panoraamaa sekä älylaitteissa että PC-maailmassa, näemme kuinka Imagination ja sen PowerVR näyttävät kadonneen.

Sen puuttuminen Android maailmaa ovat käyttäneet hyväkseen muut osallistujat, kuten ARM itse Malin kanssa tai Qualcomm Adrenon kanssa. Tämä on saanut heidät siirtymään muille markkinoille, kuten kiinalainen valmistaja Innosilicon, joka on kuuluisa kaivosteollisuuden ASIC-korteistaan, oli se, joka ei kauan sitten esitteli Fantasy 1:n. Se on ensimmäinen PowerVR-pohjainen näytönohjain Kyro 2000-luvun alun jälkeen. , mutta voivatko ne kilpailla NVIDIAa ja AMD:tä vastaan ​​PC-tilassa?

Mitä on laatoitettu renderöinti?

1990-luvun lopulla näytönohjainten suunnittelijat joutuivat kamppailemaan suorituskyvystä yhteisen ongelman, kaistanleveyden puutteen, kanssa. Grafiikkaprosessorit olivat hyvin yksinkertaisia ​​nykyiseen verrattuna. 3D-liukuhihnan ensimmäinen osa, ennen rasterointia, laskettiin prosessori. Muutoksen toisen osan toteutti näytönohjain, joka vaati suuria määriä kaistanleveyttä, jota aikakauden muisti ei pystynyt tarjoamaan ilman pilviin nousevia kustannuksia.

Imaginationin ehdottama ratkaisu oli Tilesin renderöinti, joka on edelleenkin arkkitehtuurin perustana, joten vielä nykyäänkin Fantasy I:ssä, kun geometria on laskettu itse GPU:ssa, lisätään lisäasteita perinteiseen GPU:hun verrattuna. Tile Renderer lajittelee geometrian sijainnin RAM perustuu sen sijaintiin kohtauksessa juuri ennen rasterointia, jotta jokaiselle ruudulle voidaan luoda yksittäiset näyttöluettelot, jotka se sitten ratkaisee yksitellen renderöintiprosessin aikana.

edut

Kunkin lohkon tai ruudun pienen koon vuoksi tämä mahdollistaa sen ratkaisemisen ilman VRAM-muistia, koska he käyttävät tähän sisäistä muistia. Tämä tekee siitä myös ihanteellisen laiskalle renderöinnille, joka usein käyttää useita kuvapuskureita näkymän valaistuksen laskemiseen. Sen toinen etu on, että koska elementtien sijainnin tunteminen kohtauksessa on välttämätöntä paikkatietorakenteen luomiseksi Ray Tracingille, on säteenseurantaa helpompi toteuttaa tämän tyyppisessä arkkitehtuurissa.

Haitat

Tällä on kuitenkin kaksi haittaa. Ensimmäinen on se, että se vaatii monimutkaisempaa laitteistoa kuin perinteinen GPU saavuttaakseen saman suorituskyvyn ja siksi saamme aina alhaisemman suorituskyvyn samankokoiselle sirulle, toinen on se, että nopean muistin olemassaolo, kuten GDDR tai HBM eliminoi etunsa pelitietokoneissa. Tästä syystä tämän tyyppisestä arkkitehtuurista on tullut standardi taskulaitteissa, joissa muistin kaistanleveys on kulutussyistä rajoitettu.

PowerVR B-Series, Fantasy I:n graafinen arkkitehtuuri

Ymmärtääksemme Innosiliconin Fantasy I -näytönohjainten arkkitehtuuria ja muuten myös sitä, mitä Applen prosessoreissa on sen laitteille, meidän on tutustuttava Imaginationin nykyiseen arkkitehtuuriin ja vaikka tiedämme, että se on äskettäin esitelty C-sarjan, myös Tunnetaan nimellä Photon, tällä hetkellä edistyneimmät laitteet käyttävät Imaginationin B-sarjaa arkkitehtuurina.

B-sarjan ydin

Jokaisen näiden ytimien organisaatio on seuraava:

• Neljä USC-lohkoa, Unified Shader Cluster, jossa jokaisessa on jopa 128 ALU:ta FP32:ssa eli yhteensä 512 ydintä kohti. Kun otetaan huomioon kyky suorittaa yhteen- ja kertolaskukäsky yhdessä kellojaksossa, se pystyy suorittamaan 1024 operaatiota kellojaksoa kohden.
• 8 tekstuuriyksikköä, joista jokainen pystyy tuottamaan 4 tekseliä, yhteensä 32.
• 16 ROPS.
• 1 tessellaatioyksikkö.
• 1 rasteriyksikkö.

Jokainen ydin on yksinomaan vastuussa ruudulla olevasta ruudusta tai lohkosta muista riippumatta. Näin ollen jokaisella niistä on omat rasteri- ja tessellaatioyksikkönsä. Sen lisäksi, että mukana on pieni sisäinen muisti, joka ratkaisee sen sisällä olevan kuvapuskurin ja vähentää vaikutusta järjestelmän RAM-muistiin. Tätä muistia käytetään kuitenkin yksinomaan ROPS:ää varten, ja GPU:n eduista huolimatta, nykyään käytettävien valtavien pintakuviointikarttojen vuoksi, pintakuviotietojen saamiseksi on käytettävä VRAM-muistia.

Fantasy I, ensimmäinen siru-GPU

Fantasy I:ssä käytetyn Imagination B-Seriesin suuri uutuus on se, että se on ensimmäinen grafiikkasuoritin, joka koostuu siruista, eli erilaisista siruista, jotka toimivat yhdessä yhtenä prosessorina. Tätä varten näyttöluettelo lähetetään ensimmäiselle neljästä GPU:n muodostavista siruista, kun taas muut kolme ovat alisteisia. Se on hyvin samanlainen ratkaisu kuin AMD on ehdottanut RDNA 3 -patenteissa ja joka tulee varmasti olemaan yleinen kaikissa tämän tyyppisissä GPU:issa tulevaisuudessa.

Tämä ratkaisu eroaa kuitenkin tietyssä kohdassa, eli laattojen renderöinnissä esihahmontamisen suorittamiseksi ja useiden näyttöluetteloiden saamiseksi ei ennen rasterointia, vaan 3D-liukuhihnan alusta. Konsepti ei ole mikään muu kuin näkymän renderöiminen ilman minkäänlaisia ​​varjostimia tai tekstuureja ja laskennan putkilinjasta eikä grafiikasta. Tämän avulla voit järjestää useita komentoluetteloita, ei vain yhtä, jonka avulla voit hyödyntää suurta määrää ytimiä esirenderöinnin aikana. Tämä prosessi suoritetaan automaattisesti, kun ensimmäisen GPU:n komentoprosessori on lukenut näyttöluettelon.

Tämä antaa meille mahdollisuuden saada useita näyttöluetteloita samalle kohtaukselle, jotka voidaan järjestää eri ytimien mukaan. Näin saavutetaan se, että 2 sirujen konfiguraatiolla kukin vastaa puolesta ruudusta, joista 4:llä ne jakautuvat neljännekseen.

Mitä Innosilicon on tuonut näytönohjainkorttiisi?

Kaikkea työtä ei kuitenkaan ole tehnyt Imaginationin ihmiset, vaan Innosilicon on suunnitellut muun näytönohjaimen, lisännyt piirilevysuunnittelun ja valinnut loput materiaalit. Eniten erottuu GDDR6- tai GDDR6X-muistien käyttö käytettävästä mallista riippuen, DisplayPort 1.5:n ja HDMI 2.1:n tuki, mutta erityisesti sen Innolink-teknologian käyttö, joka on suunniteltu kommunikoimaan sisäisesti neljä piirilevyä. muodostavat osan GPU:ta.

Tarkemmin sanottuna meillä on kaksi erilaista versiota, joihin A-tyypin puhelut voivat ulottua 5 TFLOPS tehoa FP32:ssa , siinä on muistiliitäntä 128-bittisen GDDR6X VRAM:n kanssa nopeudella 19 Gbps ja kaistanleveydellä 304 Gt/s. Tyypin B puolestaan ​​​​on kaksi täydellistä GPU:ta, ja siksi se koostuu yhteensä 8 sirusta ja kaksinkertaisesta määrästä

Innosilicon Fantasy I ei ole tarkoitettu tietokoneellesi

Tosiasia on, että et voi ostaa Innosiliconin Fantasy I -näytönohjainkortteja käyttääksesi niitä peli-PC:ssäsi, etkä myöskään kiinnostaisi sinua, koska Imagination suunnittelee arkkitehtuurinsa taskulaitteille, joissa Windows ei ole hallitseva käyttöjärjestelmä, eikä se ole myöskään DirectX, koska löydämme joukon puutteita. Ei ole mitään järkeä lisätä laitteistoosi toimintoja, joita asiakkaasi ei aio käyttää, ja näiden GPU:iden suurin asiakas, vaikkakin salaisesti, on Apple ja erityisesti sen Metal API.

Ironista kyllä, PowerVR on niin sidottu metalliin, jossa käytetty API iOS, macOS ja muut Applen käyttöjärjestelmät, että lopulta Tim Cookin ihmiset ovat päätyneet allekirjoittamaan sopimuksen Imaginationin kanssa, jotta he voivat jatkaa prosessoreihinsa integroidun GPU:n kehittämistä. Joten nykyisessä Apple A15:ssä, M1:ssä ja sen Pro- ja Max-versioissa sisällä on PowerVR. Tämän vastine on se, että Cupertinolaiset ovat luoneet yleisen käsityksen, että he ovat niin kaikkivoivia, että he voivat luoda järjestelmän kaiken laitteiston ja kilpailla resursseista koko maailmaa vastaan. Todellisuus on hyvin erilainen.

Se, että neljästä sirusta koostuva GPU saavuttaa 4 TFLOPS:n, kun PC:n syöttöalue jo saavuttaa, voi yllättää meidät, mutta meidän on pidettävä mielessä, että se on suunniteltu mobiiliprosessoreille, mutta tavoitteena on saavuttaa pilvilaskenta. eikä sitä saa käyttää pelitietokoneessa.

Suunniteltu datakeskuksiin ja pilvipalveluihin

Ei saa unohtaa, että palvelimissa on normaalia käyttää useita prosessoreita ja että meillä on yhä enemmän älypuhelinprosessoreihin perustuvia palvelimia. Emme myöskään saa unohtaa taipumusta virtualisoida grafiikkakortti pilvessä useille asiakkaille, luonteeltaan Fantasy I ei vaadi virtualisointia, jokainen sen muodostavista siruista voi toimia pienenä GPU:na.

Meillä on siis arkkitehtuuri, joka perustuu matkapuhelimiin ja skaalautuu datakeskuksiin, mutta ei käy läpi PC:tä. Tämä tarkoittaa, että siitä puuttuu joukko ominaisuuksia, jotka ovat nykyään tärkeitä PC-peleille. Tästä syystä huolimatta siitä, että Fantasy I saattaa muistuttaa ulkonäöltään Gaming GPU:ta tai se ei näytä vakavalta näillä väreillä, ne ovat todella pilvilaskentaa varten, vaikka kyseessä onkin ensimmäinen sukupolvi. Onko edessämme tulevaisuus, jossa näytönohjain ei ole käyttäjän käsissä, vaan palvelimessa?

Joka tapauksessa Kiinan on Yhdysvaltojen kilpailevana suurvaltana oltava täysin riippumaton teknologisesta näkökulmasta, mikä tarkoittaa omien ratkaisujen luomista klassisten NVIDIA-, Intel- ja AMD-ratkaisujen ulkopuolelle, jotka muistamme olevan amerikkalaisia ​​yrityksiä.