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GPU如何工作:PowerVR/高通Adreno/ARM Mali的渲染模式分析

导读: PowerVR虽然从事GPU开发,但是它并不直接售卖芯片实体,而是透过授权的方式,将芯片内核技术以收取权利金的方式让第三方芯片厂商生产、销售、使用,例如苹果公司、英特尔公司、联发科、索尼等,商业模式和同样是英国公司的ARM一样。

  在上一篇文章《【技术解析】GPU如何实现三维渲染及非图形计算?》我们已经了解了GPU工作流程以及作用,但GPU绝无这么简单。目前市场上的 GPU 主要由三家公司主导,分别是ImgTec的PowerVR系列、Qualcomm(高通)的 Adreno 以及 ARM(安谋)的 Mali,其中PowerVR被苹果采用,Adreno被高通整合到骁龙SoC当中,Mali应用最为广泛,有三星Exynos、MTK Helio、Mstar等等,按渲染模式可以划分为IMR与TBR/TBDR两大流派,下面我们先从PowerVR说起。

  PowerVR —— 延后式分块渲染架构

  ImgTec(或者说 Imagination Technologies)的前身是 1985 年在英国成立的VideoLogic公司,在上世纪90年风靡一时的世嘉DreamCast游戏机就是采用该公司技术授权生产的图形处理器。

  IMR与TBR/TBDR两大GPU流派的爱恨情仇

  ImgTec目前旗下有多个分部,PowerVR是其中专门从事GPU、视频处理单元、摄像机知识产权内核技术开发的分公司。

  PowerVR虽然从事GPU开发,但是它并不直接售卖芯片实体,而是透过授权的方式,将芯片内核技术以收取权利金的方式让第三方芯片厂商生产、销售、使用,例如苹果公司、英特尔公司、联发科、索尼等,商业模式和同样是英国公司的ARM一样。

  技术内核授权方式给了芯片厂商和系统集成厂商非常高的灵活性和快速切入市场的能力,他们可以在较短的时间里就实现各种配置的灵活组合。如果你看过我前面介绍的图形流水线就知道,要做好一枚具竞争力的GPU难度是相当大的,中间涉及大量的技术积累。

  像NVIDIA、AMD这样的厂商都不是突然冒出来的,他们都经历过非常惨烈的市场竞争、有业界最强大的研发团队以及与周边软件开发商经年累月的开发合作关系,现在一个新丁公司仿效NVIDIA模式贸然闯进GPU开发领域的话,如果不是手握十亿美元级规模的资金来换取技术和各种市场资源的话,恐怕连响都听不到。

  在上世纪90年代末和本世纪前两年,PowerVR也在桌面市场和NVIDIA、3dfx进行过捉对厮杀,不过由于商业模式并不十分适合桌面市场,所以在仅有母公司VideoLogic(1999年更名为Imagination Technologies)推出的Kyro II后就不再踏足桌面独立显卡市场,转而全力发展嵌入式领域,从此一发不可收拾。

  IMR与TBR/TBDR两大GPU流派的爱恨情仇

  PowerVR在桌面独立显卡市场的最后一款产品是PowerVR3系列,原定用于Kyro III/IV的后续产品PowerVR4由于退出桌面市场,对公众而言只停留在幻灯片(上图的STG5000就是原本计划用在Kyro III的PowerVR4)中。

  当然,PowerVR并没有完全退出桌面市场,他们和Intel达成了技术授权协议,英特尔可以在其集成GPU中采PowerVR MBX架构,英特尔在很长的一段时期内的集成GPU都采用了这个微架构内核。

  IMR与TBR/TBDR两大GPU流派的爱恨情仇

  PowerVR MBX据闻是世嘉DreamCast那枚PowerVR PCX 2的升级版,从技术资料来看的话,其实PowerVR MBX有些类似于PowerVR4,官方的PowerVR MBX白皮书里也明确写着:

  4th generation tile-based deferred rendering(第四代块元式延后渲染)

  从规格表来看,PowerVR MBX支持OpenGL ES 1.1,相当于OpenGL版本1.5或者DirectX 8.x的变种版。

  所以,PoweVR MBX应该是和PowerVR Series 4一脉相承的,PowerVR MBX属于后者的移动版本。

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