ایمجینیشن از نسل جدید پردازنده‌های گرافیکی خود برای وسایل همراه پرده برداشت

سازندگان و طراحان تراشه یا سیستم -روی-یک-چیپ، امسال هم نمایشگاه محصولات الکترونیکی را برای رونمایی از آخرین دستاوردهای خود انتخاب کرده‌اند. کمپانی ایمجینیشن تکنالوجیز یکی از طراحان برتر پردازنده‌های گرافیکی برای وسایل همراه است که از معماری جدید پردازنده‌های گرافیکی خود یا  PowerVR 6XT پرده برداشته است که در ادامه‌ی مطلب به بررسی دقیق‌تر آن می‌پردازیم.

کمی پیشتر در بررسی تراشه‌ی A7 اپل به بررسی معماری پردازنده‌های گرافیکی خانواده‌ی PowerVR 6 پرداخته بودیم. حالا نوبت به سری جدید است که با پسوند XT رونمایی شده‌اند. ایمجینیشن تکنالوجیز با رونمایی از معماری جدید اعلام کرده که آمادگی واگذاری لایسنس استفاده از آن را دارد. لذا سازندگان تراشه از همین حالا می‌توانند با بستن قرارداد از طراحی جدیدی که این کمپانی عرضه کرده، استفاده کنند.

تفاوت PowerVR 6XT با PowerVR 6 به برخی قابلیت‌ها و بهینه‌سازی کارایی نسبت به توان مصرفی محدود می‌شود. این بار هم ایمجینیشن نتیجه‌ی کارهای تحقیقاتی و خلاقیت مهندسین خود را برای رقابت با رقبا به کار گرفته است.

از نظر تاریخی، PowerVR 6 در نمایشگاه CES 2012 رونمایی شده و حالا بعد از 2 سال، نسل جدید رونمایی شده است. جالب است که نمایشگاه CES 2012 ابتدای سال 2012 برگزار شده بود و پس از 1.5 سال یعنی حدود 6 ماه پیش، اولین تراشه‌ای که از معماری سری 6 استفاده می‌کرد را در بازار محصولات الکترونیکی دیدیم. بنابراین حداقل باید 2 سال صبر کنیم تا اولین محصولات همراهی که دارای پردازنده‌ی مبتنی بر معماری جدید طراحان ایمجینیشن است، وارد بازار شوند.

ایمجینیشن در نمایشگاه CES 2014 جزئیات نسبتاً زیادی را در مورد معماری جدید پردازنده‌های گرافیکی خود منتشر کرده ولیکن به نظر می‌رسد که نسل جدید نسبت به نسل قبلی تفاوت‌های اساسی زیادی ندارد.

در مجموع می‌توان گفت که ایمجینیشن از همان معماری گروه‌های یکپارچه‌ی شیدری یا USC استفاده می‌کند، باز هم از روش تک‌دستور و چند داده‌ای اسکالر با پهنای 16 استفاده می‌شود. در هر سیکل کلاک امکان محاسبه‌ی 4 عمل ممیز شناوری 32 بیتی وجود دارد. اما برخی قسمت‌ها نیز تغییر کرده‌اند و برای افزایش کارایی بهینه شده‌اند. آنچه تغییر نکرده، اساس معماری و مدل اجرای دستورات است.

با توجه به ثبات اساس معماری، از نظر واسط نرم‌افزارنویسی نیز تغییری نمی‌بینیم. OpenGL ES 3.0 هنوز هم اساس نوشتن نرم‌افزارهای گرافیکی برای هسته‌های جدید است. هنوز مشخص نشده که آیا مدل‌هایی هم وجود دارند که از واسط دایرکت ایکس 11.1 مایکروسافت پشتیبانی کنند یا نه.

ایمجینیشن با استفاده از تکنولوژی PoweGearing G6XT امکان تغییرات جزئی‌تر فرکانس کاری را فراهم کرده و در نتیجه بازدهی و توان مصرفی پردازنده را افزایش داده است. این موضوع با روند فعلی تراشه‌های وسایل همراه، الزامی است تا در مواقعی که کار پردازشی گوشی کم است، مصرف انرژی بسیار پایین بیاید.

با تغییرات جزئی‌تر فرکانس کاری می‌توان بخش‌های بیشتری از تراشه را در مواقع لازم، خاموش کرد. در نسل جدید ایمجینیشن امکان خاموش کردن گروه‌های یکپارچه‌ی شیدری و همچنین بخش‌های دیگری از پردازنده فراهم شده است. این ویژگی برای مواردی خوب است که نمی‌توان پردازنده را به طور کامل بی‌کار فرض کرد و آن را به طور کامل خاموش کرد. در این روش می‌توان تعدادی از USCها را بر حسب نیاز خاموش کرد و آنها را کنار گذاشت.

در بحث کارایی نیز ایمجینیشن مدعی شده که با بهینه‌سازی‌های مختلف، کارایی پردازنده‌های جدید تا 50 درصد بیشتر از نسل قبل است. ایمجینیشن روی کارایی مرز ارتباطی جلویی و پشتی نسل جدید تأکید ویژه‌ای داشته چرا که کارایی پردازنده در رندر کردن پیکسل‌ها و چندضلعی‌های ثابت، افزایش داشته است. البته هنوز مشخص نشده که آیا این بخش‌ها فقط بهینه شده‌اند یا با تغییر پهنا، کارایی بالاتری پیدا کرده‌اند.

یکی دیگر از ویژگی‌های سری 6XT استفاده از نسخه‌ی جدید تکنولوژی زمان‌بندی سلسله‌مراتبی یا HST ایمجینیشن است که استفاده از منابع را بهینه می‌کند. با بهینه‌سازی و منظم کردن بر اساس مجموعه دستورات و همچنین بهینه‌سازی مسیر داده‌های مخصوص محاسبه، کارایی نسبت به نسل قبل افزایش یافته است.

تمام موارد یاد شده مستقل از سرعت کلاک است. با توجه به پیشرفت همیشگی فرآیندهای تولید تراشه، به احتمال قوی سرعت کلاک نسل جدید نسبت به نسل قبل بیشتر است و این موضوع، افزایش کارایی را به دنبال خواهد داشت.

آخرین قابلیت جدیدی که در PowerVR 6XT شاهد هستیم، PVR3C است. این عنوان، تمام تکنولوژی‌های فشرده‌سازی که سری جدید پشتیبانی می‌کند را تحت پوشش خود قرار داده است. در نسل جدید از فشرده‌سازی مقیاس‌بندی شده و تطبیقی بافت یا به اختصار ASTC پشتیبانی می‌شود.

Khronos با معرفی این الگوریتم جدید برای فشرده‌سازی بافت تصویر از بلوکی با اندازه‌ی متغیر بهره می‌گیرد. ASTC برای بهینه کردن فشرده‌سازی بافت در تراشه‌های دستاپ و موبایل طراحی شده است و با دو روش این امر اتفاق می‌افتد. روش اول افزایش کیفیتی است که در یک  نسبت فشرده‌سازی مشخص، قابل حصول است و روش دوم استفاده از بلوک‌های بزرگ‌تر برای کاهش اندازه‌ی داده‌های بافت است که با اندازه‌ی 12 در 12 بلوک، نسبت حداکثر فشرده‌سازی به رقم 36 برابر می‌رسد.

تگرا کی‌وان و خانواده‌ی جدید 6XT هر دو از ASTC پشتیبانی می‌کنند و در این عرصه پیشتاز رقابت هستند. البته این پشتیبانی سخت‌افزاری فعلاً در واسط OpenGL و اکستنشن‌های آن منعکس نشده و کاربرد نرم‌افزاری ندارد. پس از طی شدن مراحل آزمایشی، بالاخره در بازی‌ها شاهد استفاده از ASTC خواهیم بود. به غیر از ASTC، روش‌های PVRTC و ETC نیز برای فشرده کردن بافت کاربرد دارند که توسط سازنده، رونمایی می‌شوند.

در سری 6XT فشرده‌سازی بدون افت کیفیت تصاویر توسط تکنولوژی خاص ایمجینیشن، به روز شده است. PVRIC که قبلاً در مدل‌های سری 6x30 برای اولین بار معرفی شده بود، حالا به نسخه‌ی PVRIC2 ارتقا پیدا کرده که خروجی کار فشرده‌سازی و کارایی آن بهتر از قبل شده است.

در نهایت به فشرده‌سازی بدون افت کیفیت هندسه یا PVRGC می‌رسیم که با معرفی نسل قبلی متولد شد و حالا نام خاصی هم برای آن در نظر گرفته شده است. هدف از معرفی این تکنولوژی فشرده‌سازی، کاهش پهنای باند مورد نیاز برای جابجایی هندسه بین پردازنده‌ی اصلی و گرافیکی و حافظه‌ی رم خارجی آن است و متوسط نرخ فشرده‌سازی حدود 1.5 برابر، حاصل استفاده از آن است.

در نهایت به نام‌گذاری مدل‌های پردازنده‌ می‌رسیم که با پیشوند GX شروع می‌شوند. دیروز مدل‌های GX6240، GX6250، GX6450 و GX6650 معرفی شدند. با توجه به رقم دوم مشخص است که 6250 و 6240 هر دو دارای 2 خوشه یا Cluster هستند و مدل 6450 نیز 4 کلاستر دارد. 6650 هم با 6 کلاستر قوی‌ترین مدل است. توجه کنید که برخی مدل‌های برای داشتن تراشه‌ای با مساحت کم بهینه شده‌اند و برخی دیگر برای داشتن تراشه‌ای با حداکثر کارایی ممکن طراحی شده‌اند.

6240 تنها مدلی است که برای داشتن مساحت کم رونمایی شده و سه مدل دیگر، همگی برای کارایی بالاتر بهینه شده‌اند. به نظر می‌رسد که ایمجینیشن به مشتریانی که مساحت بهینه را می‌پسندند، مدل‌هایی کوچک‌تر و رده‌پایین را پیشنهاد می‌کند و در واقع بین مدل‌های رده‌اول، کمتر می‌توان مدلی با مساحت کوچک و بهینه پیدا کرد. این موضوع با نگاهی به مدل‌های 6 کلاستری در جدول زیر روشن می‌شود.

قبلاً در سری PowerVR 6 هم بیشترین تعداد کلاستر در مدل G6630 همین 6 عدد بود. بنابراین به نظر می‌رسد که ایمجینیشن برای افزایش کارایی، تغییرات داخلی مختلفی در تراشه‌های خود ایجاد کرده و علاوه بر بهینه کردن کارایی، واحدهای داخلی را با استفاده از مساحت بیشتر، طراحی کرده و مساحت تراشه را افزایش داده است. به همین علت است که در محصولاتی با تعداد گروه‌های بالاتر، کارایی بالا نسبت به مساحت کم، مهم‌تر است.

در پایان تکرار می‌کنیم که باید تا سال 2015 برای رونمایی و عرضه‌ی اولین محصولات مبتنی بر پردازنده‌های گرافیکی سری PowerVR 6XT صبر کرد.

برای مشاهده کلیه مقالات CES 2014 به آدرس zoomit.ir/ces/ مراجعه کنید.