◆ 無冕之王——Imagination公司的PowerVR
Imagination技術公司並不介入ARM處理器生產,他們專注於是移動GPU技術授權,因為專業所以強大,Imagination絕對是 移動平台GPU授權的老大,即便是Intel的Atom處理器及桌面的GMA 500也使用了PwerVR系列GPU核心,他們的觸角伸得很廣,並不局限於ARM陣營。
Imagination也是一家英國公司,早前還有個部門VideoLogic,在3D加速卡方興未艾的那個年代,VideoLogic也曾參 與了Voodoo、NVIDIA、ATI等公司激戰3D加速卡的戰役,可惜最終存活的只有NVIDIA和ATI(AMD),不過失之東隅收之桑 榆,Imagination的移動GPU技術部門PwerVR反倒有所收獲,在移動市場上他們又可以俯視NVIDIA了。
Imagination公司的授權伙伴主要有Intel、蘋果、聯發科、LG、高通、瑞薩、三星、海思、Marvell、索尼等等,幾乎都是大腕,其中Intel和蘋果還是Imagination公司的大股東之一。
近年來Imagination公司也不再滿足於移動GPU技術授權了,去年底以1億美元的代價收購了MIPS公司的專利和資產,已經把MIPS架構融入到自家Mtera處理器中了。CES展會上,Caustic公司展出了Caustic 2500/2100光線追蹤加速卡,而這家公司也被Imagination收購了,看來他們的業務范圍還在擴大。
至於具體的產品,Imagination的PowerVR歷史悠久,型號眾多,我們主要介紹PowerVR SGX 5、PowerVR SGX 5XT及未來的PowerVR 6系列吧。
PowerVR系列GPU
主力產品:PowerVR 5、PowerVR 5XT
PowerVR SGX 5系列主要有SGX 520、SGX 530、SGX 531、SGX 535、SGX 540以及SGX 545,常見的是SGX 531、SGX 540和SGX 545,聯發科的雙核產品中整合的就是SGX 531,,不過叫做SGX 531 Ultra,因為其頻率大幅提高到了522MHz。
SGX 540在TI的OMAP 44x0系列很常見,Intel的Atom Z2460使用的也是SGX 540,Clover Tail平台的Atom Z276使用的就是SGX 545了。
PowerVR SGX 5系列使用的是USSE架構(Universal Scalable Shader Engine,通用可擴展渲染引擎),支持OpenGL ES 2.0/1.1,SGX 535/545還支持DX9,SGX 545支持DX10.1。
PowerVR SGX 5XT是SGX 5的升級版,主要有Power SGX 543、SGX 544、SGX 554三款,使用了USSE2引擎,峰值浮點性能是USSE引擎的2倍,強化了多核集成,這三者最多可以同時集成16個,蘋果最新的A5、A5X、A6、 A6X分別集成了SGX 543MP2、SGX 543MP4、SGX 543MP3及SGX 554MP4。
PowerVR 544MP架構
圖形規范方面,PowerVR SGX 5XT依然支持OpenGL ES 2.0/1.1、DX9,不過該系列依然增加了新元素,自SGX 544開始支持PVRTC2紋理壓縮格式,全系列引入了部分OpenGL ES 3.0中才有的技術,比如MRT多目標渲染、遮蔽查詢、無縫立方體映射、浮點紋理等新功能。
今年的GDC大會期間Imagination稱5XT系列將會支持部分OpenGL ES 3.0技術
未來王者——PowerVR 6向1TFLOPS水平邁進
雖然PowerVR SGX 5/5XT性能並不落后,但是Imagination還是早早地在2012年的CES展會上公布了新一代PowerVR 6系列移動GPU,架構代號Rogue。Imagination稱目前的移動GPU性能水平是100GFLOPS級別的,而PowerVR 6則是朝着1000GFLOPS設計的。
1TFLOPS是個等級,我們以桌面顯卡為例,HD 7850是1.76TFLOPS,HD 7770是1.28TFLOPS,HD 7750則是0.819TFLOPS,這意味着PowerVR 6系列的最高性能甚至可以超過HD 7750級別的桌面顯卡。
當然,這么高的性能只有PowerVR 6系列的的旗艦型號可以達到,從高到低總計有G6630、G6400、G6430、G6200、G6230、G6100等型號,其中G6100、G6200/6400系列專為核心面積優化,適合組成單核、雙核或者四核設計。
Imagination能成為移動GPU的老大顯然會有很多獨特優勢和技術,他們的GPU不是性能最強的,也不是核心面積最小的,不過 PowerVR的單位功耗性能、單位面積性能表現都很強,多核集成、配套的開發工具、紋理壓縮格式、TBDR渲染技術都是他們沖鋒陷陣的利器,綜合起來 PowerVR就是表現最優秀的移動GPU授權之一。
堆砌大篇PowerVR詳細架構的文字也沒什么意思,其中一個讓人感興趣的問題是PowerVR 5及5XT是否使用了統一渲染架構。從找到的資料來看,PowerVR的USSE引擎中第一個U代表的意思在目前的官網上是指Universal通用,但 是早期的發布新聞上這個U代表的是Unified,也就是統一渲染的意思。
架構圖中PowerVR 5之后的GPU中不再有VS和PS這樣的單元,都叫做“Unified Scalable Shader Engine”(統一超標量渲染引擎),再加上它們都支持DX10規范,因此PowerVR 5之后的GPU實際上已經是統一渲染架構了。再考慮到PowerVR 5是在2005年宣布的,桌面級的統一渲染架構是2006年發布的,這就可以說明Imagination的技術實力是多么強大。
點評與展望:PowerVR 6啥時候上市
對一個占據了絕大多數市場份額的公司也沒有繼續贊揚的必要了,蘋果、聯發科等大客戶的銷量就能說明一切。雖然發布了好幾年了,PowerVR 5/5XT依然是目前追求極致游戲性能的最佳選擇之一。
問題是PowerVR 6,架構發布及PPT宣傳都快一年半了,現在連影子都沒。PowerVR 6的性能提升很誇張,制程工藝及實際應用都要跟得上才行,前幾天正好有新聞說Imagination聯合TSMC宣布將使用后者的16nm FinFET工藝制造,這一下子就給支到至少2014年了。
發布時PowerVR 6已經有6家廠商換的授權,其中三家是TI、聯發科和ST-Ecricsson(意法-愛立信),還有三家沒宣布,不過結合之后的消息來看三家沒公布名稱 的廠商至少有海思,而LG也在今年的CES展會上首次公布了PowerVR 6平台,說明他們也在授權內,瑞薩也展示過PowerVR 6平台,算起來差不多就是這三家了,蘋果是否願意獲得PowerVR的授權就不得而知了。
只是時過境遷,TI目前退出了消費級嵌入式處理器市場,意法-愛立信也關閉了,即便是公開展出的PowerVR 6也全都是大塊頭,集成到智能手機和平板所用的超低功耗處理器中還很遠。