روز گذشته شرکت ARM از پردازنده گرافیکی جدید تحت معماری Bifrost خود رونمایی کرد که قرار است بر خلاف Mali-G71 که برای استفاده در چیپست ابزارهای رده بالا طراحی شده بود، بتوان در دستگاه های میان رده از آن استفاده کرد. در ادامه مطلب با ما همراه شوید تا در مورد Mali-G51 بیشتر با هم صحبت کنیم؛ GPU که جهشی نوین در بسیاری از تکنیک های طراحی پردازنده های گرافیکی به وجود آورده است.
همانگونه که می‌دانید اولین شرکتی که اقدام به استفاده از این GPU ها در ابزارهای خود کرد شرکت هواوی بود که چندی پیش چیپست رده بالای Kirin 960 را معرفی نمود. اما ادامه حضور ARM در بازار پردازنده های گرافیکی نباید فقط به رده بالاها محدود شود. در حقیقت شرکت باید برنامه ای نیز برای حضور در بازار میان رده ها نیز می‌داشت که بتواند محصولی را به سازندگان چیپست های موبایل ارائه دهد تا آنها بتوانند به معماری Bifrost مهاجرت کنند تا هم توان پردازشی بیشتر را در رنج میان رده بتوان به کاربر ارائه کرد و هم پشتیبانی از Vulkan به این دستگاه ها افزوده شود. از این رو ARM پردازنده گرافیکی میان رده Mali-G51 را معرفی نموده است.
نگاهی به معماری های GPU شرکت ARM
پیش از اینکه به توضیح مشخصه های فنی و بحث در مورد Mali-G51 برویم می‌توانیم با هم نگاهی به معماری Bifrost و فلسفه تولید آن توسط ARM داشته باشیم. شرکت ARM تا به این نقطه ای که در آن قرار داریم برسد راه طولانی را پیموده است. اولین نسل از پردازنده های گرافیکی این شرکت که با معماری UTGARD عرضه شده بودند در دستگاه های سالیان نه چندان دور ما دیده می‌شدند. این دستگاه ها به صورت پایه از API های OpenGL ES 2.0 پشتیبانی می‌کردند و روی بسیاری از دستگاه های اندرویدی مانند Samsung Galaxy S2 و چیپست Exynos 4210 آنها را دیده بودیم.
بعد از آن ARM سراغ معماری MIDGARD رفت و در کنار قابلیت های نسل قبل، پشتیبانی از مدل های سایه زنی یکپارچه (Unified Shader Models) و OpenGL ES 3.0 به GPU های این شرکت افزوده شد. در این نسل هم نمونه های خوبی وارد بازار شدند. برای مثال تبلت Nexus 10 با چیپستی که از پردازنده گرافیکی Mali-T604 عرضه شد و بعد از آن پرچمدار انقلابی سامسونگ Galaxy S6 با چیپست Exynos 7420 عرضه شد که از پردازنده گرافیکی Mali-T760 استفاده می‌کرد و در نهایت در نسخه بین المللی گلکسی اس 7 نیز سامسونگ از Mali-T880 به عنوان پردازنده گرافیکی Exynos 8890 استفاده کرد و شرکت هواوی نیز این پردازنده گرافیکی را در Kirin 950 و گوشی Mate 8 به کار گرفت.
یکی از نکات بسیار مثبتی که در معماری Bifrost در GPU های شرکت ARM مورد استفاده قرار گرفت اضافه کردن قابلیت پشتیبانی از Vulkan و همچنین سیستم دسترسی همزمان حافظه به صورت کامل توسط GPU یا همان Full GPU Coherency است. برای دوستانی که اطلاعات کمتری در این مورد دارند باید بگوییم که بحث Coherent زمانی پیش می‌آید که دو واحد بخواهند با هم و به صورت همزمان به یک سطح از حافظه و اطلاعات آن دسترسی داشته باشند. این دو واحد می‌توانند به صورت عادی CPU و GPU باشند. در حالت عادی برای این امر معمولاً اولویت با CPU بوده و GPU برای دسترسی به آن اطلاعات ابتدا دیتای مد نظر را از آن قسمت از حافظه (که می‌تواند سطح یک حافظه کش و یا texture cache باشد) کپی کرده و سپس مورد استفاده قرار دهد. اما با استفاده از Full Coherency می‌تواند در مقامی برابر از دسترسی به حافظه در کنار CPU قرار بگیرد. این بدان معناست که CPU و GPU هر دو می‌توانند عملیات خواندن و نوشتن را به صورت همزمان از قسمتی از حافظه که مد نظرشان است انجام دهند و دیگر نیازی به این نیست که ابتدا CPU اطلاعات آن قسمت را برای GPU کپی کرده، در اختیارش قرار دهد و بعد که GPU آن اطلاعات را پردازش و تغییر داد به CPU عودت داده تا آن نیز اطلاعات جدید را در مکان مورد نظر قرار دهد.
همانطور که گفتیم، در حالیکه G71 با تمرکز بر استفاده در چیپست های رده بالا عرضه شده بود، G51 برای استفاده در ابزارهای با یک رده پایین تر معرفی شده تا بتواند توان پردازش گرافیکی بهتر را در کنار اشغال مکان کمتری از die چیپست و به طبع هزینه کمتر تولید تراشه ممکن سازد. نکته بسیار خوب استفاده از Bifrost و G51 در ابزارهای میان رده این است که می‌توان آن را جایگزین نسل قبلی میان رده های ARM مانند Mali-T830 کرد و با هزینه کمتر، کارآیی بیشتر را در کنار پشتیبانی از Vulkan و Full Coherency بدست آورد.
ساختار جدید هسته های سایه زنی دو پیکسلی
پردازنده های گرافیکی Bifrost می‌توانند به صورت فنی از حداکثر 32 هسته سایه زنی استفاده کنند. اما این داستان برای Mali-G51 کمی متفاوت است. به صورت سنتی در GPU های Mali برای هر پالس ساعتی که می‌خورد، هر هسته سایه زنی عملیات پردازش یک پیکسل مستقل را انجام می‌دهند. اما در G51 و برای اولین بار در GPU های ARM این فرآیند تغییر خواهد کرد. G51 حالا می‌تواند در همان شرایط قبلی، یعنی سپری شدن یک پالس ساعت، عملیات پردازش دو پیکسل را با یک هسته سایه زنی انجام دهد. همانطور که انتظار داریم، ARM در مورد نحوه ساخت این هسته های سایه زن جدید توضیحات فنی بیشتری ارائه نداده است ولی در بعد فیزیکی این قابلیت بیان شده که با تغییر مدارات داخلی هسته های سایه زن میزان بهینه سازی ها به نحوی اعمال شده است که هر هسته جای کمتری را در داخل پکیج GPU اشغال می‌کند و همین به ARM اجازه می‌دهد که بتواند در فضایی کوچکتر از ابعاد قبلی سایه زن های دو پیکسلی را مورد استفاده قرار دهد.
بنابراین تحت این پیکربندی جدید یک پردازنده گرافیکی G51 خواهد توانست حداکثر تا 3 سایه زن دو پیکسله که می‌توانند در هر کلاک، 6 پیکسل را پردازش کنند اختیار کند. به عبارت دیگر ماکزیمم قدرت G51 در ویرایش Mali-G51MP6 است ولی در داخل GPU شما 3 هسته سایه زن را بیشتر نخواهید یافت.
از بعد کارآیی نیز G51 تا 60 درصد کارآیی بیشتری به نسبت Mali-T830 عرضه می‌کند و در بحث بهینه سازی مصرف توان نیز داستان به همین منوال است و G51 تا 60 درصد توان کمتری از T830 مصرف می‌کند. در مقیاس ابعاد نیز میزان فضای اشغال شده توسط G51 در die چیپست تا 30 درصد کمتر خواهد بود و به این ترتیب کوچکترین و کم مصرف ترین GPU شرکت ARM که پشتیبانی از Vulkan را داشته باشد توسط Mali-G51 ساخته خواهد شد.
AFBC 1.2
قابلیت جذاب دیگری که با Mali-G51 عرضه خواهد شد جدیدترین نسخه از تکنولوژی صرفه جویی در مصرف پهنای باند پیشرفته شرکت یا ARM Advanced Frame Buffer Compression یعنی AFBC 1.2 است. در این نسخه میزان فشرده سازی های اطلاعات عبوری از گذرگاه های ارتباط داخلی GPU بسیار بهینه تر از قبل شده و در سناریو های با پهنای باند محدود و همچنین در پردازش اطلاعات نمایشی، عملکرد GPU بسیار بهتر از قبل خواهد بود.
در کنار این بهینه سازی ها، AFBC 1.2 در کاربردهای گرافیک دو بعدی نیز با فشرده سازی اطلاعات رنگی، صرفه جویی بیشتری را در پهنای باندی که از این طریق اشغال می‌شد ایجاد خواهد کرد.
فضاهای مجازی و واقعیت افزوده
پیش بینی می‌شود اولین چیپست های موبایلی که از G51 استفاده می‌کنند اوایل سال 2018 روانه بازار شوند و این بدان معناست که می‌توان با توجه به پتانسیل پردازش گرافیکی بالای این چیپست ها به واسطه استفاده از G51، ابزارهای میان رده ای را تولید کرد که بتوانند محتوای VR را بدون توجه به مشکلات فعلی پخش نمایند. همانطور که می‌دانید پردازش اطلاعات مربوط به تصاویر واقعیت مجازی به توان پردازشی بسیار زیادی نیاز دارد که از عهده پردازنده های گرافیکی میان رده امروزی خارج است و به همین خاطر می‌توان G51 را به عنوان تحولی بر واقعیت مجازی در ابزارهای میان رده به شمار آورد.
اما دیدی که ARM به واقعیت مجازی دارد کمی با ساختار سنتی این حوزه متفاوت است. ایده جدید “Virtual Spaces” یا فضاهای مجازی خواهد بود. ARM معتقد است برای دسترسی به یک تجربه VR نیاز نیست تا همه ی دنیای پیرامون به صورت مجازی باز طراحی شده و پردازش شود. در واقع می‌توان محیطی داشت که در آن به جای همه چیز، المان های تعاملی به خدمت گرفته می‌شوند؛ فضاهایی که در آن محیط محدود است ولی می‌توان اجزایی مجازی را ایجاد نموده و مورد استفاده قرار داد. این ایده تا حدی شبیه به واقعیت افزوده یا همان Augmented Reality است که به اختصار AR نامیده می‌شود. مثال ملموس AR بازی پوکمون گو است که در آن محیط محدود است و اجزای مجازی در داخل محیط اضافه شده و به کاربر نشان داده می‌شوند. اما VS یا فضاهای مجازی چیزی بیشتر از AR و کمتر از VR سنتی خواهد بود.
با توجه به این ایده می‌توان حجم اطلاعات مورد نیاز برای پردازش را به شدت کاهش داد و در کنار آن کاربردهای واقعیت مجازی تجاری جدید و مناسبی را نیز ایجاد نمود. برای مثال با استفاده از فضاهای مجازی شما می‌توانید در همکاری با هم گروهی ها، مشتریان فروشگاه تان و یا هم کلاسی هایتان در هر جای دنیا و در محیطی واقعی تر به نسبت VR جلسه کنفرانس خود را برگزار کنید، اجناس داخل فروشگاه را بررسی کرده و قابلیت هایش را نشان دهید و یا به توضیح یک مبحث علمی به صورت گرافیکی بپردازید.
در بعد اجتماعی نیز فضاهای مجازی می‌توانند بسیار به کار آیند و یکی از این کاربردها می‌تواند ملاقات های حضوری مجازی باشد که کیفیت و کمیت آن به توسعه دهندگان پلتفرم های بهرمند از فضاهای مجازی وابسته خواهد بود.
این کاربردها که ARM از آنها با عنوان low power VR یاد می‌کند به صورت کامل قابل پیاده سازی توسط پردازنده گرافیکی میان رده Mali-G51 خواهد بود و با توجه به حوزه به کار گیری این GPU ها (دستگاه های میان رده) می‌تواند توسط افراد بیشتری از جامعه مورد استفاده قرار گیرد. ARM معتقد است که دیگر برای استفاده از قابلیت های VR نیاز به دستگاه های رده بالای صرف نیست و دستگاه های میان رده بسیار زیادی در آینده خواهند توانست ارتباط های مجازی را بدون نیاز به توان مصرفی بالا و توان پردازشی گسترده حال حاضر VR، ممکن سازند.
پردازنده ویدئویی Mali-V61
علاوه بر معرفی GPU جدید، ARM از پردازنده اطلاعات ویدئویی جدید V61 نیز رونمایی کرده است. زمانی که برای بسیاری از افراد در مورد SoC یا چیپست ها صحبت می‌کنید بسیاری از آنها فقط به فکر CPU و GPU هستند. اما یک SoC قسمت های بسیار دیگری نیز دارد که یکی از مهمترین آنها پردازنده ویدئویی است. زمانی که گوشی شما در حالت پخش ویدئو از یوتیوب، آپارات و یا در داخل صفحات وب است، این پردازنده ویدئویی است که عملیات پردازش اطلاعات آن ویدئو را انجام می‌دهد و وجود این واحد باعث برداشته شدن بار پردازشی گسترده ای از دوش CPU و GPU می‌شود.
پردازنده ویدئویی جدید V61 که ابتدا و پیش از این با اسم رمز Egil معرفی شده بود در کنار بهینه سازی در مصرف توان و کارآیی بیشتر از کُدک های جدیدی مانند VP9 و H.265 به صورت پایه پشتیبانی خواهد کرد که می‌توانند تا 50 درصد بیت ریت بالاتری را به نسبت کُدک های قبلی ارائه کنند. بنابراین کُدک جدید HEVC که در این پردازنده ویدئویی پشتیبانی می‌شود می‌تواند بستری را فراهم سازد که بتوان در ازای هزینه بسیار کمتر، استریم محتوای 4K را ممکن ساخت.
با این اوصاف می‌توان از پهپاد ها گرفته تا تلویزیون های هوشمند، بدون مشکل و دغدغه در مورد توان مصرفی و توان پردازشی، از چیپست های بهرمند از این پردازنده ویدئویی استفاده کرد. البته این را هم بگوییم که این پردازنده ویدئویی ساختار های 1، 2، 3، 4، 6 و 8 هسته ای دارد و در آن می‌توان از ضبط و پخش محتوای با رزولوشن 1080p با نرخ 60 فریم بر ثانیه در ساختار تک هسته ای گرفته تا ضبط و پخش محتوای 4K با نرخ 120 فریم بر ثانیه در ساختار 8 هسته ای را ممکن ساخت.
منابع: ARM، AndroidAuthority و GSMArena
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت