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手机视觉最隹体验 行动GPU不可或缺
就是要最隹绘图效能

【作者: 王岫晨】2020年02月10日 星期一

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从热血沸腾的电竞比赛,到令人惊艳的3A级重磅游戏大作,现今的游戏需要比以往更高的效能、更高画面更新率,以及更低的延迟。根据近期Steam调查显示,超过64%的玩家会选择在1080p的解析度下运行游戏,不只一般的游戏机与PC玩家,手机游戏玩家更是如此。也因此,许多GPU厂商正致力为所有1080p玩家提供充裕的运算效能以及出色的功能,让玩家在开启所有最高阶画面设定时,也能享受最好的游戏体验。


由於手机游戏的成长动能持续不断,而玩家对於手机游戏的画面品质吹毛求疵且毫不妥协,使得行动绘图晶片必须不断精进。

近年来,我们已经可以看到智慧手机游戏产业正大幅成长。在过去,大多数使用者都只在智慧手机上进行休闲游戏,而将消耗系统运算资源较大的游戏留给游戏机或PC等,但这样的趋势在最近几年已经开始出现了变化。现阶段许多智慧手机拥有更强大的GPU,这已成为行动游戏玩家不可或缺的配备。


行动GPU品牌


图一 : 由於行动GPU不断进化,许多中阶智慧手机也都拥有出色的绘图运算能力。
图一 : 由於行动GPU不断进化,许多中阶智慧手机也都拥有出色的绘图运算能力。

ARM Mali

就像其CPU架构一样,Arm也向许多家晶片制造商(如华为海思、联发科和三星等)授权Mali GPU架构,这些厂商整合了Mali绘图架构到其SoC晶片中。这些SoC可以实现各种不同的GPU需求,来满足不同应用所需的核心与频率。


Mali处理器型号後面的数字通常用来表示运算单元或核心的数量。例如,Mali-T880 MP12代表其具有12个核心。尽管不同架构往往直接影响处理器的性能,但是核心的数量和频率确实也将为处理器带来更高的运算效能。


Qualcomm Adreno

Adreno GPU由高通开发设计,并应用於其Snapdragon处理器的产品线。在过去,Adreno由ATI(後来被AMD收购)所开发,最初时被称为Imageon。AMD随後将该产品线出售给高通,并将其更名为Adreno。


Imagination PowerVR

PowerVR是由Imagination所开发,他们将这款产品授权给许多不同的厂商,如Apple、联发科、三星、Intel、展讯等。Apple在其iPhone产品线经常采用PowerVR来作为GPU处理器,直到其Apple A10 Fusion SoC的问世为止。


Apple GPU

在A11 Bionic和A12 Bionic的仿生晶片中,首次加入了Apple设计的GPU核心。这些图形处理器的性能非常出色,无可否认的,苹果公司在其SoC的设计上下了很多苦心。


行动GPU性能要素

决定行动GPU效能的三个主要因素大致如下:


一、GPU架构和制程

毫无疑问的,使用最新旗舰级架构的GPU将具有更好的性能。在Mali GPU中,其产品型号所对应数字,代表它正在使用的特定架构或设计方式。例如,在Mali-G76 MP10中,G76代表的是该架构的名称。至於更好的制程可以带来更快速、更高效能的GPU。对於当红的手机游戏来说,这一点将会非常重要。在过去,使用28奈米制程的旧款晶片,在进行游戏运算处理时通常会过热,这样的问题在较新的晶片制程上可以获得较好的解决。


二、GPU时脉频率

GPU的频率越高,代表GPU的效能就越好。一般来说,具有相同架构的两个GPU,可能采用不同的时脉频率,而这就会为其效能带来显着的差异。例如,MT6750中的Mali-T860 MP2 GPU具有520MHz的频率,而同系列MT6750T的SoC中,相同的GPU则具有650MHz的频率,可以提供更好的效能。


三、核心与运算单元数

Apple和高通在其GPU处理器中,并未透露核心数量。但Arm的Mali GPU只要透过其产品型号,就可以知道其所拥有的核心数。在其型号MP之後的数字,正是代表其具有的核心数量。例如,Mali-G76 MP10就代表其有10个核心,而Mali-G72 MP18则有18个核心。


具有相同架构,但核心数量不同的两个GPU,其核心数的多寡将会对效能产生重大的影响。核心数越多,在一些游戏的处理效能,或者评测软体的跑分上,都会带来更高的绘图处理效益。


行动绘图正方兴未艾


图二 : 新一代行动GPU将智慧手机运算效能大幅推升至超越过往的水准。
图二 : 新一代行动GPU将智慧手机运算效能大幅推升至超越过往的水准。

在今天,智慧手机已经成为市场主流,使用旗舰级智慧手机所能获得的运算效能,比起在一般手机上浏览网页、社群网站等用途还要高上许多。事实上,由於行动GPU产品的不断进化,目前许多中阶智慧手机也都已经拥有非常出色的绘图运算能力。


展??2020年的行动处理器市场,一颗平淡的处理器可能无法匹配最新款智慧手机的海量级应用。透过更为进化的7nm+制程可以提供更好的处理效能,但5奈米制程的晶片优势,让人不得不更加期待。


在2020年,几款智慧手机处理器已经问世,包括最旗舰级的高通Snapdragon 865、三星Exynos 990、华为麒麟990、联发科天玑1000等。此外,还有中阶的高通Snapdragon 765和765G、三星Exynos 980、联发科天玑800等。至於低阶处理器的效能,则远远低於旗舰级的型号。


我们可以发现一个趋势,旗舰级的处理器通常包含了更高效能的绘图处理晶片,这是由於手机游戏的成长动能持续不断,而玩家对於手机游戏的画面品质吹毛求疵且毫不妥协,也使得行动绘图晶片必须不断精进。高通甚至针对某几款晶片推出了增强型的游戏版本,例如Snapdragon 730G和Snapdragon 765G等型号。高阶的Snapdragon 865处理器还具有专用的游戏功能,从绘图功能到高更新频率不一而足。但是,这样的趋势会导致智慧手机需要更多的空间来容纳更大的绘图晶片,以及更省电的GPU核心设计,以控制电池的耗损。


在今年,我们也将看到更强大的行动绘图处理器,将用来处理4K画质视讯画面、亿万画素相机,以及更多用於Wi-Fi 6和5G讯号解调器的增强型网络模组。简而言之,行动绘图处理器已经远远超出了过去简单的GPU设计,针对更困难的影像需求,其整体架构变得越来越复杂。


结语

对於智慧手机来说,CPU与GPU通常是密不可分的整体。展??2020年的行动处理器发展,有一些值得关注的趋势即将出现,这可能使2020年成为行动处理器市场十分活跃的一年。在2020年预计上市的行动处理器将具有一些共同的特点,旗舰款处理器都将采用7nm或7nm+的FinFET制程,甚至逐渐往更先进制程迈进。与过去的10奈米制程处理器相比,在能源效率方面都出现了大幅度的改进。而新一代的行动CPU与GPU的问世,也都会将智慧手机运算效能大幅推升至超越过往的水准,同时在2020年,支援5G与机器学习功能的处理器也将迈向市场主流地位。


高阶处理器将走向多元化的设计发展取向,从CPU到GPU的架构设计,是否具备机器学习能力,支援5G功能等,都会让不同厂商的SoC晶片产生效能的差异化,虽然这些高阶晶片的差异消费者并不一定能真正感受得到。而中阶处理晶片则将持续拥有更超值的多样性与功能性。至於2020年更值得注意的将是价格更高昂的5G处理器发展脚步。


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