ARM anuncia la GPU Mali-G77 con nueva arquitectura de GPU "Valhall" y mejoras de rendimiento 1.4x

ARM ha anunciado la GPU Mali-G77 junto con la CPU Cortex-A77 en su TechDay anual. Mientras que el Cortex-A77 es un avance generacional significativo sobre su predecesor, el Cortex-A76, la GPU Mali-G77 es algo completamente diferente. Es la primera GPU en la línea Mali de ARM que trae una nueva arquitectura de GPU desde el Mali-G71, que trajo la arquitectura Bifrost en 2016. El Mali-G77 trae la nueva arquitectura "Valhall".

Aunque la CPU IP de ARM ha sido históricamente bastante competitiva en el panorama más amplio de teléfonos inteligentes, la línea de GPU Mali de la compañía ha tenido problemas para competir con las mejores soluciones de su clase a lo largo de los años. Una y otra vez, la serie de GPU Mali demostró ser inferior a las GPU PowerVR de Adreno e Imagination Technologies en términos de rendimiento y eficiencia energética. La arquitectura Bifrost sucedió a la arquitectura Midgard, cambiando de un tipo de vector a un tipo escalar. Desafortunadamente, no resultó en superar la brecha de rendimiento y eficiencia energética que aparentemente estaba creciendo. El Mali-G71 y el Mali-G72 sufrieron un consumo de energía y un estrangulamiento excesivamente altos, lo que los hizo inferiores a las GPU Adreno de Qualcomm y la GPU personalizada de Apple (comenzando con la Apple A11).

El bajo rendimiento de la GPU se convirtió en un problema tan importante que los proveedores estaban mirando la perspectiva de ganancias menores de GPU logradas después de una generación. La GPU Mali-G72MP18 de Exynos 9810 fue una leve mejora con respecto a su predecesora, por ejemplo. El Grupo HiSilicon de Huawei luchó con las GPU de Mali en un grado mucho mayor. El HiSilicon Kirin 960 y el Kirin 970 fueron decepcionados por las GPU que consumían cantidades anormalmente altas de energía al tiempo que proporcionaban un rendimiento relativamente menor, en la medida en que Huawei se vio obligada a introducir un mecanismo de estrangulamiento no convencional, lo que llevó a descubrir trampas de referencia para varios teléfonos Huawei. el año pasado.

El Mali-G76 del año pasado, afortunadamente, proporcionó mejoras sustanciales en los frentes de rendimiento y eficiencia energética. Utilizando una versión de 10 núcleos del Mali-G76, HiSilicon pudo prometer mejoras de rendimiento del 46%, y aunque la compañía logró los números de rendimiento, aún no pudo tomar el rendimiento de la GPU (rendimiento máximo y sostenido) así como la corona de eficiencia energética. Samsung Systems LSI implementó una versión de 12 núcleos de la GPU en el Exynos 9820, y terminó reduciendo la brecha con la GPU Adreno 640 de Qualcomm Snapdragon 855. Las GPU Adreno de Qualcomm se han mantenido como líderes de clase en el mercado de Android, pero Apple fue mejor el año pasado con la GPU personalizada del Apple A12. Apple pudo vencer a Qualcomm tanto en términos de rendimiento máximo como sostenido, y la compañía también mostró una eficiencia energética competitiva. Actualmente, la GPU del A12 sigue siendo el líder, mientras que la GPU Adreno 640 del Snapdragon 855 ocupa el segundo lugar en la mayoría de los puntos de referencia.

Frente a este entorno competitivo, ARM necesitaba dar un paso adelante para enfrentar el desafío.

El resultado de esto fue el Mali-G77 y la nueva arquitectura Valhall. ARM dice que ofrece un aumento del 30% en la densidad de rendimiento, un 30% de mejoras en la eficiencia energética y un 60% de mejora para el aprendizaje automático (ML). ARM espera que Mali-G77 ofrezca un rendimiento gráfico máximo 40% mejor en dispositivos móviles.

La compañía espera que el Mali-G77 traiga más juegos de alta gama a los teléfonos móviles, y señala que 2018 fue el año en que los ingresos de los juegos móviles superaron los ingresos de los juegos basados ​​en consolas y PC por primera vez.

Con respecto a ML, ARM dice que el Mali-G77 proporciona dispositivos con la capacidad de realizar tareas de ML "cada vez más complejas" más rápido en el dispositivo con una mejora de la densidad de rendimiento del 60%. Esto es mejor que enviarlos a la nube para su procesamiento, lo que genera más problemas de seguridad y un menor rendimiento, así como una mayor latencia.

La nueva arquitectura Valhall es la base de las GPU Mali-G77 y las futuras GPU Mali. ARM dice que las siguientes características de Valhall lo convierten en una "arquitectura novedosa":

  • "Un nuevo motor superescalar, que ofrece otro salto en eficiencia energética y densidad de rendimiento
  • Un ISA escalar simplificado con un nuevo conjunto de instrucciones que es más amigable para el compilador
  • Nueva programación dinámica de instrucciones.
  • Las estructuras de datos reelaboradas se alinearon mejor con las API modernas, como Vulkan.
  • Si bien hay muchos avances diferentes y nuevas características, las dos claves son el motor de ejecución y el mapeador de texturas en Mali-G77 ”.

De acuerdo con ARM, los motores de ejecución amplia del Mali-G77 mejoran la densidad de rendimiento al compartir el control en una gran cantidad de carriles. El Mali-G76 tiene urdimbres de 8 de ancho y un total de 24 carriles FMA por núcleo de sombreador, mientras que el Mali-G77 tiene 16 urdimbres de ancho, 32 carriles (dos grupos de 16 FMA por motor de ejecución) y un motor por núcleo de sombreador. Esto da como resultado un 33% más de cómputo en la misma área en comparación con el G76, según la compañía.

ARM también afirma que el rendimiento mejorado del juego del Mali-G77 está vinculado al mapeador de textura cuádruple, que proporciona cuatro texels / ciclo, que es 2 veces mejor rendimiento que el Mali-G76 y 4 veces mayor que el G72. Se dice que proporciona mejoras en todos los ámbitos de los juegos casuales y de alta fidelidad, pero tendrá un impacto especialmente grande en los juegos de texturas pesadas. La capacidad de cálculo del G77 se ha incrementado, por lo que la capacidad de textura también se debe aumentar para mantener la máquina equilibrada, según ARM. El objetivo final? Entregue más rendimiento por milímetro cuadrado que antes.

El Mali-G77 se ha optimizado para que coincida con los nuevos motores de ejecución de 16 anchos y el mapeador de texturas cuádruples. Esta optimización incluye un rediseño del LSC y la tubería de atributos con un enfoque en la densidad de rendimiento y la eficiencia energética.

ARM dice que tiene un "enfoque significativo" en mejorar la eficiencia energética, y promueve que el Mali-G77 puede hacer el mismo trabajo en el 50% de la energía del Mali-G72 de hace dos años. Según la compañía, la arquitectura Valhall y el Mali-G77 aumentan la eficiencia energética en todas las cargas de trabajo, lo que lleva a una mejora de 1.3x en "una amplia gama de contenido", lo que significa que los usuarios obtendrán una mayor duración de la batería en dispositivos premium.

ARM afirma que la programación dinámica de instrucciones ahora se maneja en hardware para permitir un mejor rendimiento. Se dice que el planificador dinámico decide qué instrucciones ejecutar a partir de qué deformaciones, y el trabajo se envía a ALU paralelas independientes en estilo superescalar.

Por último, ARM señala que la arquitectura Valhall continúa la evolución de la compresión de búfer de trama ARM a través de AFBC 1.3. Trae algunas características nuevas que se pueden leer en la publicación de blog de ARM.

ARM tiene algunas grandes promesas para el Mali-G77, proclamando que traerá mejoras de rendimiento significativas en AR y ML complejos, y proporcionará "un rendimiento gráfico intransigente y una mayor eficiencia". Si las afirmaciones se cumplen, finalmente podremos ver una GPU ARM Mali ir cara a cara, o incluso mejorar la GPU Adreno de una generación determinada, y el mercado de las GPU móviles se vuelve bastante más competitivo.

Fuente : ARM

Vía : AnandTech