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自主设计GPU 苹果将如何达成目的?

导读: 以前苹果使用的固定功能图形硬件、渲染核心和驱动器均是由 Imagination Technologies 授权的。但是过去 6-7 年苹果公司从 AMD、英特尔、谷歌和英伟达等公司挖走了大量显卡工程师和驱动器、编译器工程师,以设计定制 GPU。

  OFweek电子工程网讯 iPhone 和 iPad 使用的 GPU一直都是 Imagination Technologies 供应的 PowerVR GPU,苹果甚至拥有该供应商 10% 的股份,为后者创造了大约 30% 的营收。曾经苹果在移动设备上使用的 ARM CPU,不过他们现在都已经自己设计移动处理器,因此行业认为苹果已经逐渐从 PowerVR 授权转变为设计定制 GPU。在 iPhone 6 的 A8 处理器中我们可以看到苹果的定制 GPU,iPhone 6s 和 iPhone 7 中 A9 和 A10 Fusion 处理器也使用了定制 GPU。

  iPhone 和 iPad 中使用的现代 GPU 需要三个重要组成部分协调工作才能渲染一个场景。第一个是固定功能图形硬件,其主要负责的任务包括处理 API 指令、三角光栅以及光栅输出。第二个是渲染核心,它相当于 GPU 的心脏,执行可编程着色(Programmable Shaders)任务。最后一个是显卡驱动器——在 CPU 上运行的软件,它将所有东西紧密结合在一起,协调 GPU 上的活动。驱动器将写在 Metal 或 OpenGL ES API 中的图形应用转化成一系列指令,以便固定功能图形硬件和执行可编程着色在渲染核心上执行这些指令。驱动器上最大的部件就是编译器,它能够生成可在渲染核心上运行的机器代码。

  自主设计定制GPU 苹果将如何达成目的?

  以前苹果使用的固定功能图形硬件、渲染核心和驱动器均是由 Imagination Technologies 授权的。但是过去 6-7 年苹果公司从 AMD、英特尔、谷歌和英伟达等公司挖走了大量显卡工程师和驱动器、编译器工程师,以设计定制 GPU。比如此前有消息称今年早些时候苹果公司从 Imagination Technologies 公司挖走了大约 25 名工程师。苹果的 GPU 显然还在使用 PowerVR 的部分固定功能图形硬件。但是从目前曝光的各种整合看来,苹果已经在 GPU 中使用他们自己开发的可编程着色核心,它的效率更高、性能也更强。

  如果想要充分发挥定制渲染核心的优势,那么苹果必须自己开发驱动器和编译器,以生成适合其架构的代码。结果就是苹果的 GPU 和 PowerVR 会有一些相似点。不过它的设计非常独特,是世界级的设计,性能和功率都很强。从移动显卡跑分来看,A9 处理器可以说几乎每个方面都拿到了最高分,而 A10 Fusion 在这个基础上又更快,为 40-50%。

  到目前苹果 GPU 架构都没有比较详尽的文字记录,为了让开发者可以充分利用这个 GPU,他们需要了解如何针对 Metal 和 OpenGL 编译器来编写着色器程序。在 2016 年 WWDC 大会上,苹果公司工程师进行了一场名为“Advanced Metal Shader Optimization”的演示,其中就有关于最新定制 GPU 的详细调优指南以及架构细节。PowerVR Series 6 GPU 架构的相关文字介绍也很少,不过 Imagination Technologies 公开过一些基本的编译器和优化指南。通过对比这两者我们可以发现它们之间的差别很大。特别是苹果的寄存器文件和数据转换功能更适于提升性能和效能,也是一个更简单的编译器目标。

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责任编辑:Trista
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