IMG A系列GPU的HyperLane（超線程）技術(shù)

作者：BENNY HAR-EVEN

幾個(gè)月前我們推出了IMG A系列，它是我們最新的GPU IP，具有多維度的可擴(kuò)展性、低功耗的圖形和計(jì)算性能，我們認(rèn)為它是一系列應(yīng)用市場(chǎng)的理想解決方案，從移動(dòng)手機(jī)、平板電腦、游戲到汽車(chē)、DTV（數(shù)字電視）、服務(wù)器等應(yīng)用。因此，我們將其稱(chēng)為“萬(wàn)物的GPU”。

A系列可以說(shuō)是GPU技術(shù)的一次重大飛躍，并將為未來(lái)的技術(shù)產(chǎn)品提供支持。下面給出一些觀點(diǎn)，Helio P95 SoC是我們的合作伙伴聯(lián)發(fā)科（MTK）推出的一款強(qiáng)大的中端芯片組，它集成了PowerVR GM9446 GPU，并將很快成為一系列產(chǎn)品的核心。然而對(duì)于Imagination來(lái)說(shuō)，我們一直向往著未來(lái)，與P95相比A系列GPU提供約2.5倍的圖形性能，8倍的AI處理速度或者降低60%的功耗，這些特性著實(shí)讓人印象深刻。

最初GPU只關(guān)注一件事，即3D圖形，尤其是填充率。創(chuàng)建3D三角形、計(jì)算它們的位置并且著色、處理需要的三角形（基于分塊延遲渲染技術(shù)）、最后輸出顯示在屏幕上。如今GPU則需要做更多的事情——統(tǒng)稱(chēng)為“計(jì)算”。確實(shí)，關(guān)于在低功耗GPU上完成的諸多計(jì)算操作，我們已經(jīng)討論了很長(zhǎng)時(shí)間了。

換句話說(shuō)，現(xiàn)代的GPU都需要支持多任務(wù)處理，為了能夠以高效且安全的方式實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們開(kāi)發(fā)了HyperLane技術(shù)。對(duì)于每款A(yù)系列GPU，從最小規(guī)模到最大規(guī)模都支持八個(gè)獨(dú)立的硬件控制通道，它們?cè)趦?nèi)存中都是互相隔離的，這樣不同的任務(wù)便可以同時(shí)交由GPU處理，從而實(shí)現(xiàn)了完全安全的GPU多任務(wù)處理。這意味著可以有八個(gè)完全不同的工作負(fù)載且同時(shí)運(yùn)行。這一點(diǎn)在目前市場(chǎng)上是獨(dú)一無(wú)二的。

專(zhuān)用硬件實(shí)現(xiàn)GPU最大利用率

還有一個(gè)特性我們稱(chēng)為動(dòng)態(tài)性能控制，我們可以確保GPU將性能分給多個(gè)任務(wù)，同時(shí)執(zhí)行且實(shí)現(xiàn)GPU利用率的最大化。這個(gè)概念我們已經(jīng)在桌面處理器領(lǐng)域進(jìn)行了很好的探索，一個(gè)物理內(nèi)核作為多個(gè)邏輯內(nèi)核出現(xiàn)，多任務(wù)同時(shí)處理從而提升硬件資源利用率和多任務(wù)處理性能。

我們獨(dú)特的解決方案是通過(guò)我們的固件處理器來(lái)加速，它確保了多個(gè)圖形或計(jì)算任務(wù)能夠由硬件來(lái)調(diào)度和執(zhí)行，而不會(huì)有任何開(kāi)銷(xiāo)，這確保了GPU在任何時(shí)候都是被充分利用的，從而提升實(shí)際性能。

HyperLane技術(shù)用于圖形處理和AI

現(xiàn)在讓我們來(lái)了解一些應(yīng)用案例，看看它是如何在真實(shí)應(yīng)用中部署的。我們先從智能手機(jī)或平板電腦上的經(jīng)典移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)始。你可能想對(duì)手機(jī)上的圖片進(jìn)行排序或分類(lèi)——（是的，一共有14984張），其中一半可能是食物、家人、朋友以及寵物的照片，另一半可能是包含你臉部的照片，你的手機(jī)可能會(huì)使用GPU的計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)完美的過(guò)濾。這多虧了HyperLane技術(shù)，它可以讓這些任務(wù)在后臺(tái)執(zhí)行，即使你瀏覽網(wǎng)頁(yè)或使用App都不會(huì)有任何的性能損失。

或者你有一款正在玩的AR游戲，其中在3D場(chǎng)景中放置物體的物理效果需要GPU計(jì)算來(lái)完成，同時(shí)還要進(jìn)行圖形渲染，從而使用戶(hù)的體驗(yàn)更加流暢。