Imagination發布有史以來最強GPU IP,新一代神經網絡加速器已向紫光授權

伶軒 6年前 (2019-12-03)

Imagination已與紫光達成最新一代神經網絡加速器Power VR Series 3NX IP授權合作。

Imagination剛剛發布了其有史以來最高性能的GPU IP——PowerVR圖形處理器架構IMG A系列(IMG A-Series)。

其中AXE專注于提升幀速率,性能速度較上一代提升2.5倍;AXM致力于降低芯片面積;AXT則面向入門級應用,在低功耗方面極具競爭力。

Imagination CEO Ron Black表示,“自15年前我們推出首款移動PowerVR GPU以來,IMG A系列是Imagination歷時兩年研發而成,也是迄今為止推出的最強大的GPU產品,在所有應用市場中都能擁有長時間、低功耗,以及更低帶寬的最佳性能。”

萬物皆可用,Imagination發布有史以來最強GPU IP

可應用于一切場景的GPU

Imagination方面介紹稱,IMG A系列在設計之初就是奔著“可應用于各種場景的GPU而去的,因此它其實是多種垂直應用領域的終極解決方案,在汽車電子、AIoT、計算、數字電視、移動設備和服務器等設備上均可應用。

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值得一提的是,IMG A系列從多維度實現了性能的可擴展性,可覆蓋入門級設備,如每時鐘周期處理1像素的組件,到高性能設備,如速度高達每秒2萬億次浮點運算的內核,甚至可以應用到云端,以及多核解決方案。

具體到性能上,與當前正在出貨的PowerVR設備相比,IMG A系列在相同的時鐘和半導體工藝上,性能提升了2.5倍,機器學習處理速度提升了8倍,且功耗降低了60%。除此之外,與當前可用的其他GPU IP解決方案相比,其架構還具備強大的差異化優勢,如支持50%的圖像壓縮(大多數情況下是無損的,在特別場景中采用視覺無損壓縮)。

配置方面,IMG A系列在移動端共提供五種配置:

IMG AXT-64-2048旗艦版,擁有2TFLOPS,64 Gpixels的性能,以及8TOPS的AI性能;

IMG AXT-48-1536,面向高端手機,擁有1.5 TFLOPS,48 Gpixels和6TOPS的性能;

IMG AXT-32-1024,面向高性能移動設備和汽車應用,擁有1 TFLOPS,32 Gpixels和4 TOPS的性能;

IMG AXT-16-512,面向中高性能移動設備和汽車應用,擁有0.5 TFLOPS,16 Gpixels和2 TOPS的性能;

IMG AXT-8-256,面向中端移動設備,擁有0.25 TFLOPS,8 Gpixels和1 TOPS的性能。

而在更低成本的市場,如高端/入門級物聯網、移動設備、DTV/STB、顯示和其他需要高填充率的應用上,IMG A系列還提供IMG AXT-2-16和IMG AXT-1-16兩款產品,在芯片面積、成本、效率方面均達業內頂尖。

目前,IMG A系列已在多個領域授權,首批搭載該IP的SoC器件將于2020年開始供貨。

面向游戲玩家的GPU,帶寬、功耗、成本均具優勢

具體到應用場景上,Imagination著重以游戲為例,綜合介紹了IMG A系列的特性。

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由于散熱條件限制,大多數移動GPU都很難提供持續一致的游戲體驗,即它們在短時間內可快速運行,然后隨著芯片發熱其性能下降到不可接受的平,最后再也無法恢復,最終導致令人失望的用戶體驗。

IMG A系列以一致的幀速提供持續可靠的性能以及更長游戲時間,避免了因芯片過熱導致時鐘降頻甚至故障等過熱情況。除此之外,基于分塊延遲渲染(TBDR)技術,IMG A系列的PowerVR架構GPU僅需要繪制屏幕上可見的內容,帶寬和功耗方面極具優勢。

與此同時,IMG A系列還采用了DVFS(主動動態電壓與頻率調節時限調度算法(Deadline Scheduling algorithms),可提供超低響應延遲的快速功耗控制。也就是說,當GPU的某些部分沒有得到充分利用時,它們就會被立即降頻甚至進入睡眠狀態,以確保最佳的功耗效率。

穩定性方面,IMG A系列在此前PowerVR系列GPU配備基于固件的低延遲DVFS算法、直接接入系統的GPIO控制路徑的基礎上,還引入了視覺無損PVRIC壓縮技術,以及完全重新設計的的算法等,實現體驗的強穩定性。

新技術,新功能,多任務處理,AI性能加倍

隨著智能應用的快速發展,各產業對AI GPU的需求越來越多,且在創新性、性能等方面的要求也越來越高。

為此,IMG A系列采用了HyperLane技術,即獨立的硬件控制通道各自都被隔離在內存中,從而可將不同的任務同時提交給GPU,以鎖定GPU來實現多任務處理。而借助動態性能控制功能,GPU可以在多個任務之間分配其性能并執行所有任務,同時最大程度地利用GPU。

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動態拆分方面,在執行AI任務場景下,HyperLanes可優先處理圖形需求,為其提供充足的計算資源,并用剩余的計算資源處理AI任務,以及隔離受保護的內容以進行權限管理。目前,所有IMG A系列GPU可支持多達八個HyperLanes。

除此之外,HyperLane還支持AI Synergy,一個可編程的圖像處理功能,可幫助SoC設計人員加速其AI工作負載。

通過AI Synergy,GPU可以提供圖形處理功能的同時,使用其備用資源來支持可編程AI以及固定功能,即高度優化的Imagination神經網絡加速器。值得一提的是,設計人員還可在最小的芯片面積中進行AI方面的編程,而統一的軟件棧則可提供更加靈活的處理服務。

最后

發布會最后,Imagination還現場宣布,“已向紫光授權其最新一代神經網絡加速器Power VR Series 3NXIP,雙方將在AI和5G領域展開持續合作。”

而在談及Imagination未來幾年的發展規劃時,Imagination PowerVR產品執行副總裁Steve Evans透露,“我們將于2020年推出B系列,預計性能較上一代提升60%;2021年推出C系列,2022年推出D系列,屆時僅性能方面就預計會有90%的提升。”

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