Innosilicon Fantasy I: arhitectură și caracteristici

Când vorbim despre GPU-uri în PC-uri, de obicei numim trei companii americane: AMD, NVIDIA și, într-o măsură mai mică, Intel. Ce s-ar întâmpla dacă ți-am spune că în China apar plăci grafice care folosesc tehnologia britanică GPU, dar asamblat și fabricat în China? În acest articol vom descrie arhitectura Innosilicon Fantasy I.

Innosilicon Fantasy I

A vorbi despre arhitecturile PowerVR ale Imagination este aproape ca și cum ai vorbi despre o tragedie grecească. De la începuturile sale și de-a lungul diferitelor generații, l-am văzut pe mai multe sisteme diferite, cum ar fi SEGA Dreamcast, plăcile grafice KYRO de la ST Micro și chiar și PlayStation Vita. Punctul lor comun? Eșecuri comerciale autentice, în ciuda calității înalte a GPU-ului său. Cu toate acestea, au avut norocul să fie arhitectura grafică a procesoarelor de Apple dispozitive, până când cei de la Cupertino au decis să meargă pe cont propriu și să-și „proiecteze” propria arhitectură grafică pentru o vreme.

Tehnologii de imaginație Fantasy I PowerVR

Perioada de dezacorduri dintre Apple și Imagination i-a determinat din nou pe britanici să caute să licențieze arhitecturile lor grafice către terți. În prezent, dacă ne uităm la panorama atât în ​​dispozitivele inteligente, cât și în lumea PC-urilor, vom vedea cum Imagination și PowerVR-ul său par să fi dispărut.

Absența lui în Android lumea a fost profitată de alți participanți, cum ar fi ARM cu Mali sau Qualcomm cu Adreno. Acest lucru i-a făcut să se mute pe alte piețe, precum producătorul chinez Innosilicon, renumit pentru ASIC-urile sale pentru minerit, a fost cel care nu de mult și-a prezentat Fantasy 1. Este prima placă grafică bazată pe un PowerVR de la începutul anilor 2000 Kyro. , dar pot concura cu NVIDIA și AMD în spațiul PC-urilor?

Ce este randarea cu gresie?

La sfârșitul anilor 1990, designerii de plăci grafice au trebuit să lupte pentru performanță cu o problemă comună, lipsa lățimii de bandă. Procesoarele grafice în comparație cu cum sunt astăzi au fost foarte simple. Prima parte a conductei 3D, înainte de rasterizare, a fost calculată de către Procesor. A doua parte a schimbării a fost realizată de placa grafică, care necesita cantități mari de lățime de bandă pe care memoria vremii nu le putea oferi fără costuri vertiginoase.

Placi Rendeirng Pipeline

Soluția propusă de Imagination a fost randarea prin Tiles, care încă mai păstrează să fie baza arhitecturii sale, așa că și astăzi Fantasy I odată ce geometria a fost calculată în GPU-ul propriu-zis, se adaugă etape suplimentare față de un GPU convențional. Un Tile Renderer sortează poziția geometriei în RAM pe baza poziției sale în scenă chiar înainte de rasterizare pentru a crea liste de afișare individuale pentru fiecare țiglă pe care apoi le va rezolva una câte una în timpul procesului de randare.

Avantaje

Datorită dimensiunii mici a fiecărui bloc sau Tile, acest lucru permite rezolvarea acestuia fără a fi nevoie să acceseze VRAM, deoarece folosesc memoria internă pentru aceasta. Acest lucru îl face, de asemenea, ideal pentru randarea leneșă, care utilizează adesea mai multe tamponuri de imagine pentru a calcula iluminarea scenei. Celălalt avantaj al său este că, deoarece cunoașterea poziției elementelor în scenă este esențială pentru generarea structurii de date spațiale pentru Ray Tracing, este mai ușor să implementați ray tracing în acest tip de arhitectură.

Dezavantaje

Cu toate acestea, acest lucru are două dezavantaje. Primul este că necesită un hardware mai complex decât un GPU convențional pentru a obține aceeași performanță și, prin urmare, vom obține întotdeauna performanțe mai mici pentru un cip de aceeași dimensiune, al doilea este că existența unei memorie de mare viteză precum GDDR sau HBM își elimină avantajul într-un PC pentru jocuri. De aceea, acest tip de arhitectură a devenit standard în dispozitivele de buzunar, unde lățimea de bandă a memoriei din motive de consum este limitată.

PowerVR B-Series, arhitectura grafică a Fantasy I

Pentru a înțelege arhitectura plăcilor grafice Fantasy I de la Innosilicon și, de altfel, și ceea ce este în interiorul procesoarelor Apple pentru dispozitivele sale, trebuie să facem un tur al arhitecturii actuale a Imagination și, deși știm că recent a fost prezentată Seria C, de asemenea cunoscut sub numele de Photon, momentan cele mai avansate dispozitive folosesc ca arhitectură seria B a Imagination.

GPU Innosilicon Fantasy I

Nucleul seriei B

Organizarea fiecăruia dintre aceste nuclee este următoarea:

Innosilicon Fantasy I PowerVR

  • Patru blocuri USC, Unified Shader Cluster, unde fiecare are până la 128 de ALU în FP32 pentru un total de 512 per nucleu. Având în vedere capacitatea de a executa o instrucțiune de adăugare și multiplicare într-un singur ciclu de ceas, este capabil să facă 1024 de operații pe ciclu de ceas.
  • 8 unități de textură, fiecare capabilă să producă 4 texeli, pentru un total de 32.
  • 16 ROPS.
  • 1 unitate de teselare.
  • 1 unitate raster.

Fiecare dintre nuclee este responsabil exclusiv pentru o țiglă sau bloc de pe ecran, independent de restul. Prin urmare, fiecare dintre ele are propriile unități de raster și teselație. Pe lângă faptul că are o memorie internă mică, pentru a rezolva memoria tampon de imagine din interiorul acesteia și pentru a reduce impactul asupra memoriei RAM a sistemului. Cu toate acestea, această memorie este folosită exclusiv pentru ROPS și în ciuda beneficiilor GPU-ului, datorită hărților uriașe de textură folosite astăzi, este necesar să accesați VRAM pentru a obține datele de textură.

Fantasy I, primul chiplet GPU

Marea noutate a Imagination B-Series folosită în Fantasy I este faptul că este primul GPU care este alcătuit din chipleturi, adică diferite cipuri care lucrează împreună ca un singur procesor. Pentru a face acest lucru, lista de ecran este trimisă la primul dintre cele patru chipleturi care alcătuiesc GPU-ul, în timp ce celelalte trei sunt subordonate. Este o soluție foarte asemănătoare cu cea pe care AMD a propus-o în brevete cu RDNA 3 și care cu siguranță va fi comună în toate GPU-urile de acest tip pe viitor.

Cu toate acestea, această soluție diferă într-un punct anume, folosirea randării prin tile pentru a efectua ceea ce este pre-rendare și pentru a putea avea mai multe liste de ecran nu înainte de rasterizare, ci de la începutul pipeline-ului 3D. Conceptul nu este altul decât redarea scenei fără shadere sau texturi de orice fel și din conducta de calcul și nu grafică. Acest lucru vă permite să organizați mai multe liste de comenzi și nu doar una care vă va permite să exploatați numărul mare de nuclee în timpul pre-rendării. Acest proces este efectuat automat odată ce procesorul de comandă al primului GPU a citit lista de ecran.

Acest lucru ne permite să avem mai multe liste de ecrane pentru aceeași scenă care pot fi organizate după diferite nuclee. Așa se realizează ca cu o configurație de 2 chipleturi fiecare să se ocupe de o jumătate de ecran, cu 4 dintre ele sunt distribuite într-un sfert.

Ce a adus Innosilicon pe placa ta grafică?

Totuși, nu toată munca a fost făcută de oamenii Imagination, dar Innosilicon a fost cea care a proiectat restul plăcii grafice, adăugând designul PCB și alegând restul materialelor. Unde ceea ce iese în evidență cel mai mult este utilizarea memoriilor GDDR6 sau GDDR6X în funcție de modelul care va fi folosit, suport pentru DisplayPort 1.5 și HDMI 2.1, dar mai ales utilizarea tehnologiei sale Innolink, care a fost concepută pentru a comunica intern cele patru chipleturi care fac parte din GPU.

Innolink Chiplets Fantasy I

Mai exact, avem două variante diferite, apelurile de tip A pot ajunge 5 TFLOPS de putere în FP32 , are o interfață de memorie cu VRAM GDDR128X de 6 de biți la 19 Gbps cu o lățime de bandă de 304 GB/s. Tipul B, pe de altă parte, au două GPU-uri complete și, prin urmare, sunt formate din 8 chipleturi în total și dublează numărul

Innosilicon Fantasy Nu sunt pentru computerul tău

Realitatea este că nu veți putea cumpăra plăci grafice Innosilicon Fantasy I pentru a le folosi în PC-ul dvs. de jocuri și nici nu v-ar interesa, deoarece Imagination își proiectează arhitecturile pentru dispozitivele de buzunar unde ferestre din nu este sistemul de operare dominant și nici nu este DirectX, pentru că găsim o serie de neajunsuri. Nu are sens să adăugați funcționalități hardware-ului dvs. pe care clientul dvs. nu le va folosi și cel mai mare client dintre aceste GPU-uri, deși pe ascuns, este Apple și în special API-ul său Metal.

Cards Gráficas Innosilicon

În mod ironic, PowerVR este atât de legat de Metal, API-ul folosit în iOS, macOS și restul sistemelor de operare ale Apple, că până la urmă oamenii lui Tim Cook au ajuns să semneze un acord cu Imagination pentru a putea continua dezvoltarea GPU-ului integrat în procesoarele lor . Deci, în actualele Apple A15, M1 și variantele sale Pro și Max, ceea ce este în interior este un PowerVR. Omologul acestui lucru este că cei de la Cupertino au creat ideea generală că sunt atât de atotputernici încât pot crea tot hardware-ul dintr-un sistem și pot concura pentru resurse împotriva întregii lumi. Realitatea este foarte diferită.

Faptul că un GPU format din 4 chipleturi ajunge la 6 TFLOPS atunci când intervalul de intrare pentru PC ajunge deja ne poate surprinde, dar trebuie să avem în vedere că este un design conceput pentru procesoarele mobile, dar cu scopul de a ajunge la cloud computing. și nu trebuie utilizat într-un PC de jocuri.

Proiectat pentru centre de date și cloud computing

Să nu uităm că în servere este normal să folosim mai multe procesoare și că avem tot mai multe servere bazate pe procesoare smartphone. Nici nu putem uita de tendința de a virtualiza o placă grafică în cloud pentru mai mulți clienți, prin natura sa, Fantasy I nu necesită virtualizare, fiecare dintre chipletele care o compun putând funcționa ca un GPU mic.

Servitori ARM

Deci avem o arhitectură care derivă din telefoane mobile și se extinde până la centrele de date, dar fără a trece prin cartierul care este PC-ul. Aceasta înseamnă că îi lipsesc o serie de caracteristici care astăzi sunt esențiale pentru jocurile pe computer. De aceea, în ciuda faptului că aspectul Fantasy I poate amintește de cel al unui GPU Gaming sau nu arată serios cu acele culori, chiar sunt pentru cloud computing, deși este o primă generație. Ne confruntăm cu viitorul în care placa grafică nu este în mâinile utilizatorului, ci în server?

În orice caz, China ca superputere rivală a Statelor Unite trebuie să fie total independentă din punct de vedere tehnologic și asta înseamnă să-și creeze propriile soluții în afara celor clasice de la NVIDIA, Intel și AMD, despre care ne amintim că sunt companii americane.