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Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

本文作者:包永刚 2023-11-13 17:08
导语:想做桌面GPU和云游戏的中国公司,有了一个极具吸引力的选择。

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

知道Imagination的GPU IP在手机里被广泛应用的人很多。

不知道Imagination是做桌面端PC GPU起家的人也不少。

过去几年间,AI的爆发,云游戏的发展,智能汽车的快速迭代,手游的普及,以及光线追踪技术的兴起,让GPU无论在手机端、PC端还是云端都展现出了更重要的价值。

在手机GPU IP市场保持领先的Imagination,近期推出了全新的高性能GPU IP系列IMG DXD,性能上比上一代IMG BXT的单核性能提升2.25倍,足以满足主流游戏玩家和云游戏的需求,并且支持DirectX 11,可以运行主流游戏以及其它基于Windows的应用程序和手机游戏。

“芯片设计的复杂度正在不断增长,我们的IP有非常显著的价值。”Imagination公司市场副总裁 Victoria Rege说,“通过使用IP,客户可以缩短产品上市的时间、减少总体拥有成本。同时,还可以优化功耗、性能及面积大小。”

Imagination全新的IMG DXD更重要的价值在于,相比其它高性能GPU大厂直接提供芯片产品不同,基于IMG DXD GPU IP,芯片设计公司可以设计出差异化的高性能GPU芯片,有Imagination丰富的IP产品助力,将开启GPU多样化的时代,特别是在中国。

目前,已经有获得IMG DXD授权的客户在开发产品。

从A到D,Imagination重回高性能GPU市场 

Imagination从1992年开始就开发GPU,至今已经有30多年的经验。

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

最早的时候,Imagination是开发针对桌面端和PC端的GPU,通过PC GPU提供良好的游戏体验,也在这个过程中写入了Imagination的DNA里。变化发生在21世纪初。

2001年开始,Imagination开始涉足IP领域,此时,Imagination充分发挥在GPU领域的经验,提供IP解决移动端的问题。从最初的PAD到后来到智能手机,Imagination的芯片出货量也快速增长,2013年达到10亿颗,2017年增至40亿颗。

当然,在这个过程中Imagination的IP也不再局限于GPU,CPU和AI的IP也被广泛应用到汽车、AI等市场。

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

“我们最近一次GPU的架构变化,是在2019年交付了IMG A系列。”Victoria Rege进一步表示,“2020年发布的IMG B系列,是我们进一步涉足高端桌面级GPU。最新发布的IMG D系列,就是Imagination高端桌面级GPU IP的下一个迭代。”

对于经验丰富的Imagination来说,开发出优秀的高性能GPU IP不是难事。IMG D系列的这款IMG DXD就让人眼前一亮,性能大幅提升。

相比目前在PCIe factor板上推出的图形处理器IMG BXT,单核性能提升了2.25倍,双核配置的IMG DXD,更是可以提供5 TFLOPS FP32 和 144 GTexel/s,足以满足主流游戏玩家对流畅帧速率的需求。

发展迅猛的云游戏也是IMG DXD的目标市场。

“我们要专注解决云游戏市场的几个需求,包括玩家体验(速度、延时、效率)、玩家数量、运营成本。”Imagination公司创新技术副总裁Kristof Beets介绍。

IMG DXD如何通过强劲的性能和各种特性满足这些市场的需求?

IMG D系列实现高性能的6大「绝活」

计算核心的架构升级是性能提升的源头,Kristof Beet介绍,IMG DXD 的计算核心增加了两个额外的USC,还增加了CPU让性能变得更高,也增加了支持双速率FP16,加上32kb的本地存储,优化的GPU架构的缓存,支持高性能GPU的需求。

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

同时,为了支持DirectX,在纹理处理方面增加了BCN格式,还对固定的功能模块进行了优化满足DirectX的要求。

在架构中增加关键的先进功能的绝活之外, Imagination实现IMG DXD实现高性能、高效率还有另外5个绝活。

第一个绝活就是片段着色率,这个技术可以在不影响视觉体验的情况下减少每帧所需的处理量。

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

片段着色意味着着色器不是以“像素点”着色,而是以“像素块”。比如,以2x2或者4

x4的像素块去着色,可以在不损失视觉效果的前提下,带来性能的提高,功耗和成本的降低。

第二个绝活就是2D双速率纹理,可以加快游戏中的后期处理效果。

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

“传统的GPU是用一个2D图像映射到一个3D球上,需要很多计算,比如视觉调整、透视计算等,带来成本的大幅增加。”Kristof Beets说,“通过2D双速率纹理技术,整个处理的过程更为直观,在视觉图像的后处理场景,可以把吞吐量提升一倍。”

第三个绝活是基于 RISC-V 的现代固件处理器,可将 GPU 管理性能提高 40%。

固件处理器是用来处理软硬件界面,对于GPU的效率和时延非常重要。

雷峰网了解到,以前Imagination的GPU管理是一个专有架构,切换到RISC-V之后,可以用标准化的流程和编译器,让Imagination的GPU IP进入了一个时代,也能够支持更高性能的实现。

第四个绝活叫做流水线数据主控。

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

在传统的GPU上,比如IMG BXT中,是设置一个渲染,然后在Workload之间进行处理,会导致每个Workload之间的空闲时间。IMG DXD改变这种方式,可以在前一个Workload没有结束的时候,就可以设置下一个Workload直接开始,避免了中间的浪费。

第五个绝活是支持ASTC HDR,可以在使用高质量纹理时最大限度地减少带宽,这也是支持DirectX的一部份。

在一系列的技术绝活加持下,IMG DXD的单核解决方案DXD-72-2304,对比 BXT-32-1024双核解决方案,性能实现了全面的提升,比如在ALU和纹理处理方面有12%的提升,差距最大的Workload1和Workload2,针对的就是高端桌面游戏的场景。

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

IMG DXD-72-2304双核配置是一个更受欢迎的配置,可以达到144GTexel/s的填充率,1GHz的频率,FP32的性能是4.6TFLOPS,FT16翻一倍达到9.2TFLOPS,INT8的AI性能可以再翻一倍达到18TFLOPS。

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

当然,为了满足云游戏客户对于多用户、可扩展的需求,IMG-DXD的多核技术完全可以胜任,Imagination的HyperLane虚拟化技术,支持一个核分成八个硬件的不同域,每一个域都可以完成独立的Workload。

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

从逻辑上说,IMG- DXD最多可以做到4核,能把四个核融合在一起去做大体量的实体的Workload。当然,也可以根据客户的需要,通过像Chiplet的技术进一步扩展核的数量。

例如,IMG DXD 4核方案完全可以做到32个虚拟域、完全独立的运行不同用户的游戏。

“因为我们是在硬件层面做分割,所以带来的性能的降低相比基本可以忽略不计。”Kristof Beets强调。

Imagination公司应用工程总监艾克补充到,“四个核实现32路的虚拟域之后,可以把用户的数据也进行分离,每个用户之间数据也可以做保护、隔离,这样可以做到节省功耗、灵活度比较高的云游戏的方案。”

桌面GPU开启多样化的时代,中国是重点

有了Imagination提供的高性能GPU IP,芯片设计公司就更容易基于IMG DXD设计出差异化的桌面GPU。

高性能的IP之外,客户会关心生态问题,支持DirectX就意味着有强大的生态。

“DirectX11是非常关键的API,大部分主流的游戏都支持DirectX11的。要支持DirectX11.0就包括所有的细节,这是微软所规定的所有的特性,不是可选的特性,也不是一个用软件模拟的特性。我们希望后续的版本能支持DirectX12.0。”Kristof Beets进一步表示,“除此之外,我们的硬件还支持OpenGL4.7,以及Vulkan API。”

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

提供生态的支持对开发者至关重要,这是GPU能够真正实现多样化的关键。

所以Imagination还会有一系列生态系统的支持,包括DDK发布,及时支持新OS版本和新API等。Imagination也已经和很多中国厂商合作,包括:米哈游、腾讯旗下的光子工作室群、完美世界等,支持各种游戏引擎。

“无论是对于高性能层级的需求,还是低成本层级的需求,客户都可以基于我们的虚拟化技术和多核的这种技术实现。”Kristof Beets提到了Imagination能够满足客户差异化需求的另一个关键。

Imagination重回PC和服务器赛场,桌面GPU开启多样化时代

“除了提供IP,我们也可以对架构和结构做一些专利授权。有了这些授权,合作伙伴就可以完全对云游戏的需求量身定制芯片。”Kristof Beets强调,“降低延时并不只是要在GPU上去努力,它是一个整体性的问题,我们基于IP的这种服务的方式,能够提供灵活度,也能降低客户成本,并缩短可以产品上市的时间。”

还有一个关键特性,IMG DXD 适用于所有流行的 CPU 架构,包括 RISC-V,也支持Linux、Android和Windows以及UOS和Kylin OS等新兴操作系统。

中国正是会出现各种差异化GPU的重要市场。

“2015年开始,Imagination加大了对于中国市场的重视程度,回顾过去三四年,中国市场的增长非常快,体现在我们在中国的客户的增长,以及我们在中国的员工投入等各方面的增长。”Imagination公司副总裁兼中国区总经理刘国军说,“作为IP提供商,我们也非常重视重视在中国的生态建设,我们与各方面的生态伙伴进行合作,包括客户、以及中间的方案开发商、软件开发商等。”

刘国军对于市场的前景也充满信心,“现在处于半导体行业周期性的谷底,市场的回暖与应用相关,我们认为AI的落地和汽车,与算力和GPU都相关,我们对未来充满信心。”

高性能、高灵活性的GPU IP,是Imagination给桌面差异化GPU以及云游戏时代准备的基石,只有在如此强大的基石之上,才能迎来GPU差异化创新以及蓬勃发展的云游戏时代。雷峰网(公众号:雷峰网)

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