Contenu

• Appellation
• Comprendre les numéros de modèle
• Cœurs, unités d'exécution, UAL
• Le paysage GPU est en train de changer
• Emballer

Pour ce qui est des graphiques pour smartphone, la plupart des appareils Android utilisent des unités de traitement graphique (GPU) de Qualcomm (Adreno) ou de Arm (Mali), mais comme le dirait Yoda, il en existe une autre.

Vous avez peut-être remarqué le nom PowerVR par rapport à certains processeurs Android. PowerVR est une série de GPU d'Imagination Technologies. Le processeur MediaTek Helio P90 utilise le PowerVR GM9446, le MediaTek Helio X30 utilise le PowerVR 7XTP-MT4 et le Helio P22 utilise le PowerVR GE8320. D'autres processeurs MediaTek, notamment les processeurs Helio P35, Helio X10 et MT8183 (disponibles sur Amazon Kindle Fire HD) utilisent également les processeurs graphiques PowerVR.

Il ne s’agit pas que de MediaTek. L’Unisoc SC9861G-IA utilise le PowerVR GT7200. La gamme Atom d’Intel propose plusieurs modèles équipés de GPU PowerVR. PowerVR est également présent dans les processeurs Allwinner et Rockchip.

L'éléphant dans la pièce est Apple. Jusqu’à récemment, Apple intégrait les GPU d’Imagination dans ses processeurs de la série A. Le processeur Apple A4, présent dans l'iPhone 4, utilisait le PowerVR SGX 535. L'A5 et l'A6 utilisaient le PowerVR SGX543, l'A7 utilisait le PowerVR G6430, l'A8 utilisait le GX6450 et l'A9 utilisait le GT7600. Et c'est là que tout s'est terminé assez brusquement. Alors que l’A10 utilisait probablement une sorte de GPU hybride personnalisé, la relation entre Apple et Imagination a radicalement changé. Le résultat fut un bouleversement pour l'entreprise au niveau commercial. Il y a eu des changements au sommet (PDG et directeur financier), la société a vendu sa division MIPS CPU et le reste de la société a finalement été acquis par Canyon Bridge, un fonds de capital-investissement basé en Chine.

L'éléphant dans la pièce est Apple.

Cependant, les GPU PowerVR ne sont pas morts et il a potentiellement un avenir prometteur. Les GPU se trouvent dans plus que des smartphones. Toutes sortes d'appareils, qu'il s'agisse de décodeurs, de téléviseurs intelligents, de systèmes d'infodivertissement pour voitures ou d'équipements médicaux, utilisent tous des GPU. Deuxièmement, l'utilisation continue des GPU PowerVR dans de nouveaux processeurs, comme le Helio P90, signifie que les fabricants de SoC considèrent toujours le GPU PowerVR comme une option viable. Troisièmement, le paysage actuel des GPU est en train de changer et si Imagination est capable de surfer sur la vague, elle pourrait bien se démarquer. Plus à ce sujet plus tard.

Appellation

Nommer des choses est toujours difficile, mais certaines entreprises sont meilleures que d'autres. Les schémas de nommage des GPU de Qualcomm et d’Arm sont relativement simples. Le schéma de nommage d'Imagination GPU est un peu plus nuancé!

La première information clé est que la société dispose actuellement de deux architectures GPU majeures: Rogue et Furian. Les premiers GPU basés sur Rogue ont été commercialisés en 2012 avec les GPU PowerVR Series6. L’architecture de Rogue a été peaufinée et développée au fil des ans et a servi de base à tous les GPU d’Imaginations jusqu’en 2017, y compris les GPU Series9XE et Series9XM.

Furian est une nouvelle architecture de GPU, la première refonte de l’architecture d’Imagination depuis 2012. Il existe actuellement deux GPU Furian, le PowerVR GT8525 et le PowerVR GT8540. Les deux font partie de la gamme PowerVR Series8XT, ce qui est un peu déroutant puisque les GPU Series9XE et XM utilisent l'ancienne architecture Rogue, tout comme les Series8XE et Series8XE Plus. Aucun processeur mobile annoncé n’utilise actuellement un GPU Furian.

Comprendre les numéros de modèle

Les GPU PowerVR utilisent généralement des numéros de modèle à quatre chiffres. Le GPU de l’Helio P90 est le GM9446, alors que l’Helio P22 utilise le GE8320. Qu'est-ce que tous ces chiffres signifient?

Le premier chiffre est le numéro de la série. Tous les processeurs des gammes Series8XE et XE Plus commencent donc par un 8. Les processeurs de la série Series9 commencent par un neuf, et ainsi de suite.

Le deuxième chiffre indique le nombre de pixels traités par cycle d'horloge. Généralement, le nombre spécifié correspond à la moitié du débit de pixels réel. Donc, «4» signifie huit pixels par horloge, «2» signifie une horloge de quatre pixels par personne et «1» signifie deux pixels par horloge.

La société dispose actuellement de deux architectures GPU majeures: Rogue et Furian.

Le troisième chiffre est une indication de la puissance de traitement du GPU. Certains fabricants de GPU citent le nombre de «cœurs» dans le GPU.Le terme «noyau» est ouvert à certaines méthodes de comptabilité créative et à certaines techniques, ce qui signifie que ce qu'un fournisseur entend par «noyau» est différent d'un autre. Je vais plonger un peu plus dans ce sujet dans un instant, mais plus le troisième chiffre est élevé, meilleure est la performance. Les taux sont différents à chaque génération, mais pour les GPU Series9:

• 1 = 64 FLOP FP16 / horloge
• 2 = 128 FPOP / horloge FP16
• 4 = 256 FLOP FP16 / horloge

Le dernier chiffre est un indicateur de fonctionnalité. Par exemple, le GE8322 (notez les deux à la fin) prend en charge la compression du tampon de trame PVRIC (algorithme de compression et de décompression sans perte de PowerVR), tandis que le GE8340 (notez le zéro) ne le prend pas en charge.

Cœurs, unités d'exécution, UAL

Il y a longtemps, dans un univers très lointain, les GPU utilisaient deux types différents de shaders. Les vertex shaders, chargés d’effectuer des transformations sur une liste de points (sommets) du monde 3D au monde 2D d’un écran plat; et Pixel shaders, qui calculent la couleur d’un pixel en fonction de l’éclairage et de la texture. Ces shaders étaient programmables et généralement, il y avait plus de shaders Pixel que de vertex shaders.

Les shaders deviennent connus comme des noyaux et avec l'avènement du modèle de shader unifié, dans lequel un shader pouvait agir en tant que shader Vertex ou Pixel, le terme core devint encore plus populaire.

À mesure que la conception des GPU progressait, la forme de ces cœurs commençait à se transformer. Auparavant, un seul noyau de shader contenait toute la logique nécessaire, y compris la planification, l'exécution et l'envoi des instructions s'exécutant sur le shader (car elles sont programmables). Pour augmenter le débit, les concepteurs de GPU ont commencé à augmenter certaines parties de la conception des shader, les rendant «plus gros» au milieu. Cela pourrait doubler ou quadrupler le débit d'un cœur de shader, mais la question est maintenant de savoir s'il faut avoir un cœur avec quatre unités d'exécution ou quatre cœurs.

Dans les GPU PowerVR, les bits qui font le calcul sont appelés unité logique arithmétique (ALU). Ils viennent dans les saveurs 16 bits et 32 ​​bits et sont regroupés en grappes.

Le PowerVR GX6650 dispose de six clusters avec un total de 192 cœurs ALU 32 bits (FP32). Devrait-il être appelé un processeur graphique 192 cœurs? Le schéma de nommage d’Imagination est peut-être la meilleure approche après tout!

Le paysage GPU est en train de changer

Auparavant, les GPU n’avaient qu’un travail et un seul travail, les graphiques 3D, mais les temps changent. Les GPU gèrent maintenant toutes sortes de tâches hautement parallèles en informatique scientifique et en apprentissage automatique. La plupart de cela se produit encore sur des superordinateurs ou sur des machines construites avec plusieurs cartes graphiques haut de gamme. Cependant, il commence à faire son chemin jusqu'aux GPU mobiles. Les smartphones phares modernes peuvent exécuter des modèles d'inférence de réseau neuronal, par exemple pour la reconnaissance d'objet dans l'application Appareil photo. Android lui-même a maintenant une API de réseau neuronal qui peut utiliser le GPU, si les bons pilotes sont disponibles.

Les GPU PowerVR font partie de ce paysage en mutation et sont compatibles avec OpenCL et le réseau de neurones HAL d’Android. Si l’exploitation d’un réseau de neurones sur le processeur graphique n’est pas suffisante, Imagination dispose également d’un accélérateur de réseau de neurones prenant en charge les réseaux de neurones HAL, Caffe et TensorFlow d’Android.

Et puis il y a Raytracing.

Ensuite, il y a le lancer de rayons. Nvidia a récemment fait les gros titres avec ses GPU de bureau capables de réaliser le traçage de rayons en temps réel. En tant que rappel, le lancer de rayons est une technique qui «trace» le trajet des rayons lumineux dans un environnement 3D. Il vise à imiter de près la physique de la lumière. Il en résulte des effets d'éclairage, d'ombres, de réflexion et de réfraction hautement réalistes.

Imagination est un leader du traçage de rayons basé sur le matériel depuis des années et s’il n’appartient pas encore aux processeurs mobiles de la société, il gagne certainement du terrain sur les ordinateurs de bureau. Actuellement, Imagination ne vend pas de cartes graphiques de lancer de rayons pour ordinateurs de bureau, mais elle a produit du matériel mobile conforme aux normes, notamment le PowerVR GR6500.

Vous vous demandez peut-être comment une entreprise qui ne vend pas de matériel de traçage de rayons peut devenir un «leader du traçage de rayons basé sur du matériel». La réponse est la propriété intellectuelle. Imagination ne fabrique pas de puces, toute sa technologie GPU est concédée sous licence par des fabricants de puces, comme MediaTek, et intégrée dans des processeurs mobiles avec un processeur et d’autres composants.

Il en va probablement de même pour ses techniques et technologies matérielles de lancer de rayons. Imagination n'a fait aucune annonce publique concernant les licences de sa technologie de lancer de rayons, mais nous pouvons spéculer!

Le marché des GPU mobiles est fluide. Les contrats sont gagnés et les contrats sont perdus. Les fabricants de processeurs mobiles recherchent toujours un avantage concurrentiel en termes de performances, d’efficacité énergétique, de coût et de fonctionnalités. Alors qu'Imagination et Apple ont aujourd'hui une relation différente, les autres fabricants de puces ont besoin de composants GPU, notamment de MediaTek. Au-delà de MediaTek, il existe d'autres possibilités, non seulement dans le mobile, mais également dans d'autres marchés tels que l'automobile, le divertissement à domicile et le médical.

Samsung va-t-il jamais quitter son fournisseur actuel de GPU? Qu'en est-il de Huawei? Existe-t-il encore une place pour PowerVR aux côtés des processeurs de tablettes d’Intel? Qu'en est-il d'Unisoc ou de Pinecone de Xiaomi, ou même de la prochaine itération de longue date du processeur NUCLUN de LG?

Emballer

Les GPU PowerVR sont l’option alternative du GPU de l’écosystème Android, après les offres de Qualcomm et Arm. Nous n'avons pas encore vu de GPU mobile basé sur Furian dans une puce réelle et il serait intéressant d'en voir un. Avec l'avènement de l'apprentissage automatique des machines et les promesses d'une technologie de traçage de rayons possible dans les processeurs mobiles, il serait sage de garder un œil sur Imagination, car nous pourrions tous être surpris de voir où les GPU PowerVR apparaîtront!