Als we het hebben over GPU's in pc's, noemen we meestal drie Amerikaanse bedrijven: AMD, NVIDIA en, in mindere mate, Intel. Wat zou er gebeuren als we u zouden vertellen dat er in China grafische kaarten verschijnen die gebruik maken van Britse technologie in hun GPU, maar geassembleerd en vervaardigd in China? In dit artikel gaan we de architectuur van de Innosilicon Fantasy I beschrijven.
Praten over de PowerVR-architecturen van Imagination is bijna alsof je over een Griekse tragedie praat. Sinds het begin en over verschillende generaties hebben we het op verschillende systemen gezien, zoals de SEGA Dreamcast, ST Micro's KYRO grafische kaarten en zelfs de PlayStation Vita. Hun punt gemeen? Authentieke commerciële mislukkingen ondanks de hoge kwaliteit van zijn GPU. Ze hadden echter het geluk om de grafische architectuur van de processors van Apple apparaten, totdat die van Cupertino besloten om op eigen houtje te gaan en een tijdje hun eigen grafische architectuur te "ontwerpen".
De periode van meningsverschillen tussen Apple en Imagination bracht de Britten er opnieuw toe hun grafische architecturen in licentie te geven aan derden. Als we momenteel naar het panorama kijken, zowel op slimme apparaten als in de pc-wereld, zullen we zien hoe Imagination en zijn PowerVR lijken te zijn verdwenen.
Zijn afwezigheid in de Android wereld is misbruikt door andere deelnemers, zoals: ARM zichzelf met Mali of Qualcomm met zijn Adreno. Dit heeft ervoor gezorgd dat ze naar andere markten zijn verhuisd, zoals de Chinese fabrikant Innosilicon, beroemd om zijn ASIC's voor mijnbouw, die niet zo lang geleden zijn Fantasy 1 presenteerde. Het is de eerste grafische kaart op basis van een PowerVR sinds het begin van Kyro 2000. , maar kunnen ze concurreren met NVIDIA en AMD in de pc-ruimte?
Wat is tegelweergave?
Aan het eind van de jaren negentig hadden ontwerpers van grafische kaarten te kampen met prestaties met een veelvoorkomend probleem, gebrek aan bandbreedte. Grafische processors waren in vergelijking met hoe ze nu zijn heel eenvoudig. Het eerste deel van de 1990D-pijplijn, voorafgaand aan de rastering, werd berekend door de CPU. Het tweede deel van de verandering werd uitgevoerd door de grafische kaart, die grote hoeveelheden bandbreedte vereiste die het geheugen van die tijd niet kon bieden zonder torenhoge kosten.
De door Imagination voorgestelde oplossing was de weergave door Tiles, die nog steeds de basis van zijn architectuur is, dus zelfs vandaag de dag is de Fantasy I, nadat de geometrie in de GPU zelf is berekend, extra fasen toegevoegd in vergelijking met een conventionele GPU. Een Tile Renderer sorteert de positie van de geometrie in RAM op basis van zijn positie in de scène net voor het rasteren om individuele weergavelijsten te maken voor elke tegel die het vervolgens één voor één zal oplossen tijdens het weergaveproces.
voordelen
Vanwege de kleine omvang van elk blok of elke tegel, kan dit worden opgelost zonder toegang tot het VRAM, omdat ze hiervoor intern geheugen gebruiken. Dit maakt het ook ideaal voor luie weergave waarbij vaak meerdere beeldbuffers worden gebruikt om de belichting van de scène te berekenen. Het andere voordeel is dat aangezien het kennen van de positie van de elementen in de scène essentieel is om de ruimtelijke gegevensstructuur voor Ray Tracing te genereren, het gemakkelijker is om raytracing in dit type architectuur te implementeren.
Nadelen
Dit heeft echter twee nadelen. De eerste is dat het complexere hardware vereist dan een conventionele GPU om dezelfde prestaties te bereiken en daarom zullen we altijd lagere prestaties verkrijgen voor een chip van dezelfde grootte, de tweede is dat het bestaan van geheugen met hoge snelheid zoals GDDR of HBM elimineert zijn voordeel in een Gaming PC. Daarom is dit type architectuur standaard geworden in zaktoestellen, waar de geheugenbandbreedte om verbruiksredenen beperkt is.
PowerVR B-Series, de grafische architectuur van Fantasy I
Om de architectuur van Innosilicon's Fantasy I grafische kaarten te begrijpen, en overigens ook wat er in de processors van Apple voor zijn apparaten zit, moeten we een rondleiding krijgen door de huidige architectuur van Imagination en hoewel we weten dat het onlangs is gepresenteerd De C-serie, ook bekend als Photon, gebruiken de meest geavanceerde apparaten op dit moment Imagination's B-Series als architectuur.
De kern van de B-serie
De organisatie van elk van deze kernen is als volgt:
- Vier USC-blokken, Unified Shader Cluster, met elk maximaal 128 ALU's in FP32 voor een totaal van 512 per core. Gezien de mogelijkheid om een instructie voor optellen en vermenigvuldigen in een enkele klokcyclus uit te voeren, is het in staat om 1024 bewerkingen per klokcyclus uit te voeren.
- 8 textuureenheden, elk in staat om 4 texels te produceren, voor een totaal van 32.
- 16 ROPS.
- 1 mozaïekpatroon.
- 1 rastereenheid.
Elk van de kernen is exclusief verantwoordelijk voor een tegel of blok op het scherm, onafhankelijk van de rest. Daarom heeft elk van hen zijn eigen raster- en mozaïek-eenheden. Naast het dragen van een klein intern geheugen om de beeldbuffer erin op te lossen en de impact op het systeem-RAM te verminderen. Dit geheugen wordt echter uitsluitend voor de ROPS gebruikt en ondanks de voordelen van de GPU is het, vanwege de enorme textuurkaarten die tegenwoordig worden gebruikt, noodzakelijk om toegang te krijgen tot het VRAM om de textuurgegevens te verkrijgen.
Fantasy I, de eerste chiplet-GPU
De grote nieuwigheid van de Imagination B-serie die in Fantasy I wordt gebruikt, is het feit dat het de eerste GPU is die bestaat uit chiplets, dat wil zeggen verschillende chips die samenwerken als een enkele processor. Om dit te doen, wordt de schermlijst verzonden naar de eerste van de vier chiplets die de GPU vormen, terwijl de andere drie ondergeschikt zijn. Het is een oplossing die erg lijkt op de oplossing die AMD heeft voorgesteld in patenten met RDNA 3 en die in de toekomst zeker gebruikelijk zal zijn in alle GPU's van dit type.
Deze oplossing verschilt echter op een specifiek punt, het gebruik van rendering door tegels om uit te voeren wat pre-rendering is en om verschillende schermlijsten te kunnen hebben, niet vóór het rasteren, maar vanaf het begin van de 3D-pijplijn. Het concept is niets anders dan het weergeven van de scène zonder shaders of texturen van welke aard dan ook en van de computerpijplijn en niet de grafische afbeeldingen. Hierdoor kunt u meerdere lijsten met opdrachten organiseren en niet slechts één waarmee u het grote aantal kernen kunt benutten tijdens pre-rendering. Dit proces wordt automatisch uitgevoerd zodra de opdrachtprocessor van de eerste GPU de schermlijst heeft gelezen.
Dit stelt ons in staat om meerdere schermlijsten voor dezelfde scène te hebben die kunnen worden georganiseerd door de verschillende kernen. Zo wordt bereikt dat bij een configuratie van 2 chiplets elk een helft van het scherm de baas is, bij 4 worden ze in een kwart verdeeld.
Wat heeft Innosilicon naar uw grafische kaart gebracht?
Niet al het werk is echter gedaan door de mensen van Imagination, maar Innosilicon is degene die de rest van de grafische kaart heeft ontworpen, het PCB-ontwerp heeft toegevoegd en de rest van de materialen heeft gekozen. Wat het meest opvalt, is het gebruik van GDDR6- of GDDR6X-geheugens, afhankelijk van het te gebruiken model, ondersteuning voor DisplayPort 1.5 en HDMI 2.1, maar specifiek het gebruik van de Innolink-technologie, die is ontworpen om intern de vier chiplets te communiceren die deel uitmaken van de GPU.
In het bijzonder hebben we twee verschillende varianten, de Type A-oproepen kunnen bereiken: 5 TFLOPS vermogen in FP32 , het heeft een geheugeninterface met de 128-bits GDDR6X VRAM van 19 Gbps met een bandbreedte van 304 GB/s. Type B daarentegen heeft twee complete GPU's en bestaat daarom in totaal uit 8 chiplets en verdubbelt het aantal
Innosilicon Fantasy Ik ben niet voor je pc
De realiteit is dat u geen Innosilicon's Fantasy I grafische kaarten kunt kopen om ze in uw gaming-pc te gebruiken, en u zou ook niet geïnteresseerd zijn, aangezien Imagination zijn architecturen ontwerpt voor zakapparaten waar Dakramen en raamkozijnen is niet het dominante besturingssysteem en het is ook niet DirectX, omdat we een reeks tekortkomingen vinden. Het heeft geen zin om functionaliteit aan uw hardware toe te voegen die uw klant niet gaat gebruiken en de grootste klant van deze GPU's, zij het heimelijk, is Apple en specifiek de Metal API.
Ironisch genoeg is PowerVR zo verbonden met Metal, de API die wordt gebruikt in iOS, macOS en de rest van Apple's besturingssystemen, dat de mensen van Tim Cook uiteindelijk een overeenkomst met Imagination hebben ondertekend, zodat ze de GPU kunnen blijven ontwikkelen die in hun processors is geïntegreerd. Dus in de huidige Apple A15, M1 en zijn Pro- en Max-varianten zit er een PowerVR in. De tegenhanger hiervan is dat die van Cupertino het algemene idee hebben gecreëerd dat ze zo almachtig zijn dat ze alle hardware in een systeem kunnen creëren en om middelen kunnen strijden tegen de hele wereld. De realiteit is heel anders.
Het feit dat een GPU bestaande uit 4 chiplets 6 TFLOPS bereikt wanneer het invoerbereik voor pc dat al bereikt, kan ons verbazen, maar we moeten niet vergeten dat het een ontwerp is dat is ontworpen voor mobiele processors, maar met het doel om cloud computing te bereiken en niet te gebruiken in een gaming-pc.
Ontworpen voor datacenters en cloud computing
Laten we niet vergeten dat het in servers normaal is om meerdere processors te gebruiken en dat we steeds meer servers hebben op basis van smartphoneprocessors. We mogen ook niet de neiging vergeten om een grafische kaart in de cloud te virtualiseren voor verschillende klanten, van nature vereist de Fantasy I geen virtualisatie, elk van de chiplets waaruit deze bestaat, kan werken als een kleine GPU.
We hebben dus een architectuur die voortkomt uit mobiele telefoons en opschaalt naar datacenters, maar zonder door de buurt te gaan die de pc is. Dit betekent dat het een reeks functies mist die tegenwoordig essentieel zijn voor pc-games. Daarom zijn ze, ondanks dat het uiterlijk van de Fantasy I misschien doet denken aan die van een Gaming GPU of het er niet serieus uitziet met die kleuren, toch echt voor cloud computing, al is het een eerste generatie. Gaan we de toekomst tegemoet waarin de grafische kaart niet in handen is van de gebruiker, maar van de server?
In ieder geval moet China als rivaliserende supermacht van de Verenigde Staten volledig onafhankelijk zijn vanuit technologisch oogpunt en dit betekent dat het zijn eigen oplossingen moet creëren buiten de klassieke oplossingen van NVIDIA, Intel en AMD, waarvan we ons herinneren dat het Amerikaanse bedrijven zijn.
