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深度剖析GPU在架构上的变化与最新进展

2013-12-23 14:14
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  高阶行动装置对多媒体等视觉体验的要求愈来愈高,促使行动处理器开发商大举整合更多GPU核心,期借助平行运算能力,分散CPU运算负担,进而强化绘图与视觉表现。

  在全球消费性市场中,智慧手机与平板装置无疑是最热门的产品,根据顾能(Gartner)所发布的最新预测指出,2013年手机出货量将超过十八亿支,较2012年成长3.7%;平板的出货量将上看一亿八千四百万台,成长42.7%,呈现高速增长态势。 

  尤其值得关注的是高阶行动装置产品更不断推陈出新,给用户的视觉性应用体验已接近个人电脑(PC)、电视等级,即可提供丰富、流畅的二维(2D)或三维(3D)使用者绘图介面(GUI)、视网膜(Retina)级的高画质、快速的网页呈现及摄影功能,以及更逼真的3D游戏等。 

  在一台小小的行动装置上要达到这些使用体验,对于开发者而言,设计门槛已愈来愈高。以3D游戏为例,要让行动装置达到与PC、电视同级的游戏体验,须提升的视觉效果包括实体表现、动态照明、高动态范围材质(HDR Texture)、先进阴影效果、几何细节、次表面散射(Subsurface Scattering),以及动态反射(Dynamic Reflection)等。 

  所幸,最关键的行动处理器架构不断升级,除出现整合中央处理器(CPU)和绘图处理器(GPU)的异质多核心架构外,GPU的数量及处理能力也大幅提升,成为实现流畅、长时效视觉体验的最大功臣。以下将剖析先进GPU在架构上的变化与最新进展。 

  实现更酷炫绘图功能 异质多核心SoC势不可当

  愈来愈多中高阶行动装置配置四核心CPU的行动处理器,以辉达(NVIDIA)的Tegra系列来说,自Tegra 3开始,就已进入4+1的多核心架构,即四颗效能核心加一颗省电核心,而最新一代的Tegra 4,同样采用4+1的多核心架构,但处理器核心从前代的Cortex-A9提升为Cortex-A15;至于Tegra 4i则仍采用Cortex-A9(r4)CPU。 

  虽然CPU的数目愈多,意味着处理效能也跟着提升,但因CPU的序列处理特性,愈多核心意味着应用程式撰写亦愈困难;相较之下,由于GPU具备平行处理特性,能以近线性化来扩充效能,因此增加GPU数目所提升的效益,会比CPU显著许多。 

  在此情况下,整合CPU与GPU的异质多核心架构,就成了必然之势。而当GPU核心更多,也让开发者有更大空间和弹性去做出更酷的绘图效果、更细腻的细节表现及更生动的情境塑造,让行动视觉与游戏的体验大幅提升。 

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