创新Bifrost架构的超高效GPU
发布时间:2018/3/7 17:43:25 访问次数:1438
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随着技术的演进，智能手机的功能越来越全，用户体验越来越好，未来会有哪些功能会让智能手机为用户带来更炫的体验？用户肯定会想到人工智能。 人工智能在2017年可谓引起了一阵强大的风暴，人们预期其以后几乎无所不能，针对人工智能的ai芯片厂商更是风起云涌，受到资本的热捧。ian smythe认为，“在消费领域，机器学习在移动市场的应用其实在引领机器学习的整体应用趋势，在搜索、翻译领域起到加速的作用。”arm委托 idc针对人工智能应用作了一场调查，结果显示，“目前市场上90%具有人工智能功能的设备，其实都是基于arm设计的。”除了人工智能，ian smythe表示，“随着图形显示越来越复杂，智能手机和电视都需要支持更加复杂的显示内容，比如4k高清，因此沉浸式显示将会是下一代的智能手机演进的推动力。”
arm的mali系列处理器就是为各种ui和复杂内容显示推出的，目前在市场上针对高中低端应用推出了一系列产品，并得到了广泛的应用。
现在，为了提供满足新一代体验需求的创新解决方案，arm推出包含全新的视频、显示和图像处理器的mali多媒体套件。新的ip套件可与现有基于dynamiq的cpu和其他arm ip无缝集成，从而全面实现arm新一代针对主流移动设备和数字电视（dtv）的解决方案。 http://yushuokeji.51dzw.com
从参数对比可以看出，mali-g52 gpu比mali-g51 gpu性能密度提高30%：mali-g52采用更宽的执行引擎，相比前代产品的4线程，mali-g52最多可提供8线程，可在相同芯片面积上，提供更高的图形性能；能效提高15%，可降低设备的功耗和散热，并支持更长的游戏时间，甚至可支持ar等高耗电技术；机器学习性能为上一代产品的3.6倍，确保所有级别的设备都可支持下一代机器学习应用。
为了更好地支持机器学习，arm增加了一些指令，这些指令是英特尔所支持的。如图所示，让g51和g52相比较，无论是在imagenet classifiers，还是现代更流行的是yolo network卷积层的性能上，g52在机器学习性能方面比g51有极大的提升。
arm产品营销总监 anand patel解释，“mali-g31是g30系列处理器中的首款gpu。它是把bifrost的架构引入了入门级的手机以及数字电视的领域，从而能够让它们具备更好的人机界面，也获得了主流设备的性能。同时，支持非常流行的高性能api，如opengl es3.2和vulkan，让入门级的设备以极低的成本具有高性能的api。而且，g31具有可配置性。在执行引擎方面，用户可以是选择一个或者是两个，显示时钟也可以配置每个是一个像素还是两个像素。”
关于高性能视频显示我们不得不追溯一下arm的显示技术，如下图橙色部分所示，arm的显示技术由三个组件来组成：mali-d51、assertive display5、corelink mmu-600。arm资深产品经理 vassilis androutsopoulos介绍，“这个显示解决方案把gpu所负责的图形层和视频负责的视频层两者整合在一起去放到显示上。除此之外，我们arm的显示解决方案还实现了gpu部分的功能，比如说合成、扩展、旋转以及gamma、dgamma、hdr的功能。”http://yushuokeji.51dzw.com
为了更好地去节约功耗，还有实现实时的功能，系统调用的是单一的线程的内存，同时也使用了arm frame buffer的技术。去年11月，arm发布了komeda的架构，同时发布了mali-d71的产品，现在又添加了mali-d51。对比d71，d51在硅面积上有所缩小，但是在复杂的内容呈现方面的能力是优于d71的。为了实现更好的内存延时，arm结合了corelink mmu-600的技术，同时在所有层都是融合了afbc1.2的支持，同时还加入了内部的tbus，这意味着用户做转换的时候，不会对总线带来更长的延时。同时能够很好地把在android操作系统之上的ui层所生成的sdr和hdr组合在一起，也就是说不管平板显示支持hdr，还是支持sdr，都能够呈现混合的hdr的效果。
比如，一个hdr10画面，是和由gpu生成的播放条混合在一起。其中d51负责做格式转化，在图形层是sdr的，在视频层是hdr的。d51把两者进行色彩和gamma的转化。也就是这些由d51合成、混合之后，发送给assertive display5，而assertive display5针对最终的平板显示的特点，比如说亮度或者说色调来进行适配。这样对主流的显示器而言，能够保持原始的艺术家在设计时候的hdr的画面感。http://yushuokeji.51dzw.com
移动设备智能化程度越来越高，因此对gpu的需求量会越来越大，更多厂商希望在这个领域有新的表现，因此竞争异常激烈。arm准备了全套的解决方案，让设备厂商有了更丰富的选择。那么，gpu设计厂商要思考一下：从哪些方面入手满足市场不断升级的需求？ian smythe 强调，“我们在设计和生产gpu产品的时候，强调的是在尽可能低的功耗的范围之内去交付更高可能的性能。它其实是有针对的市场，比如说对于移动设备像dtv数字电视、机顶盒等等。当然也有一些垂直的市场，比如说对于汽车娱乐的系统，可能也会对功耗有要求，我认为这种低功耗高性能的gpu产品是arm的优势所在。现在很多芯片系统中，其中很大的一块面积是为gpu所占据的，所以我们在设计gpu的时候非常强调性能密度。”
来源：eefocus
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随着技术的演进，智能手机的功能越来越全，用户体验越来越好，未来会有哪些功能会让智能手机为用户带来更炫的体验？用户肯定会想到人工智能。 人工智能在2017年可谓引起了一阵强大的风暴，人们预期其以后几乎无所不能，针对人工智能的ai芯片厂商更是风起云涌，受到资本的热捧。ian smythe认为，“在消费领域，机器学习在移动市场的应用其实在引领机器学习的整体应用趋势，在搜索、翻译领域起到加速的作用。”arm委托 idc针对人工智能应用作了一场调查，结果显示，“目前市场上90%具有人工智能功能的设备，其实都是基于arm设计的。”除了人工智能，ian smythe表示，“随着图形显示越来越复杂，智能手机和电视都需要支持更加复杂的显示内容，比如4k高清，因此沉浸式显示将会是下一代的智能手机演进的推动力。”
arm的mali系列处理器就是为各种ui和复杂内容显示推出的，目前在市场上针对高中低端应用推出了一系列产品，并得到了广泛的应用。
现在，为了提供满足新一代体验需求的创新解决方案，arm推出包含全新的视频、显示和图像处理器的mali多媒体套件。新的ip套件可与现有基于dynamiq的cpu和其他arm ip无缝集成，从而全面实现arm新一代针对主流移动设备和数字电视（dtv）的解决方案。 http://yushuokeji.51dzw.com
从参数对比可以看出，mali-g52 gpu比mali-g51 gpu性能密度提高30%：mali-g52采用更宽的执行引擎，相比前代产品的4线程，mali-g52最多可提供8线程，可在相同芯片面积上，提供更高的图形性能；能效提高15%，可降低设备的功耗和散热，并支持更长的游戏时间，甚至可支持ar等高耗电技术；机器学习性能为上一代产品的3.6倍，确保所有级别的设备都可支持下一代机器学习应用。
为了更好地支持机器学习，arm增加了一些指令，这些指令是英特尔所支持的。如图所示，让g51和g52相比较，无论是在imagenet classifiers，还是现代更流行的是yolo network卷积层的性能上，g52在机器学习性能方面比g51有极大的提升。
arm产品营销总监 anand patel解释，“mali-g31是g30系列处理器中的首款gpu。它是把bifrost的架构引入了入门级的手机以及数字电视的领域，从而能够让它们具备更好的人机界面，也获得了主流设备的性能。同时，支持非常流行的高性能api，如opengl es3.2和vulkan，让入门级的设备以极低的成本具有高性能的api。而且，g31具有可配置性。在执行引擎方面，用户可以是选择一个或者是两个，显示时钟也可以配置每个是一个像素还是两个像素。”
关于高性能视频显示我们不得不追溯一下arm的显示技术，如下图橙色部分所示，arm的显示技术由三个组件来组成：mali-d51、assertive display5、corelink mmu-600。arm资深产品经理 vassilis androutsopoulos介绍，“这个显示解决方案把gpu所负责的图形层和视频负责的视频层两者整合在一起去放到显示上。除此之外，我们arm的显示解决方案还实现了gpu部分的功能，比如说合成、扩展、旋转以及gamma、dgamma、hdr的功能。”http://yushuokeji.51dzw.com
为了更好地去节约功耗，还有实现实时的功能，系统调用的是单一的线程的内存，同时也使用了arm frame buffer的技术。去年11月，arm发布了komeda的架构，同时发布了mali-d71的产品，现在又添加了mali-d51。对比d71，d51在硅面积上有所缩小，但是在复杂的内容呈现方面的能力是优于d71的。为了实现更好的内存延时，arm结合了corelink mmu-600的技术，同时在所有层都是融合了afbc1.2的支持，同时还加入了内部的tbus，这意味着用户做转换的时候，不会对总线带来更长的延时。同时能够很好地把在android操作系统之上的ui层所生成的sdr和hdr组合在一起，也就是说不管平板显示支持hdr，还是支持sdr，都能够呈现混合的hdr的效果。
比如，一个hdr10画面，是和由gpu生成的播放条混合在一起。其中d51负责做格式转化，在图形层是sdr的，在视频层是hdr的。d51把两者进行色彩和gamma的转化。也就是这些由d51合成、混合之后，发送给assertive display5，而assertive display5针对最终的平板显示的特点，比如说亮度或者说色调来进行适配。这样对主流的显示器而言，能够保持原始的艺术家在设计时候的hdr的画面感。http://yushuokeji.51dzw.com
移动设备智能化程度越来越高，因此对gpu的需求量会越来越大，更多厂商希望在这个领域有新的表现，因此竞争异常激烈。arm准备了全套的解决方案，让设备厂商有了更丰富的选择。那么，gpu设计厂商要思考一下：从哪些方面入手满足市场不断升级的需求？ian smythe 强调，“我们在设计和生产gpu产品的时候，强调的是在尽可能低的功耗的范围之内去交付更高可能的性能。它其实是有针对的市场，比如说对于移动设备像dtv数字电视、机顶盒等等。当然也有一些垂直的市场，比如说对于汽车娱乐的系统，可能也会对功耗有要求，我认为这种低功耗高性能的gpu产品是arm的优势所在。现在很多芯片系统中，其中很大的一块面积是为gpu所占据的，所以我们在设计gpu的时候非常强调性能密度。”
来源：eefocus
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