深入了解汽车系统级芯片SoC连载之八 gpu是什么的硬件芯片( 四 ) _芯片

ARM MALI系列GPU
ARM的GPU设计项目最早是由挪威科技大学在90年代末开始的，然后在2001年，这个项目的Mali团队成员脱离研究，成立了一家名为Falanx Microsystems的公司。起初，Falanx的人员瞄准了PC图形市场，但那是后3DFX时代，包括S3、Rendition、Revolution和Imagination在内的许多公司最终都失败了。最后，Falanx无法筹集到足够的资金，被迫放弃了PC图形市场。
在那个“紧急时期”，由于资金有限，PC图形硬件研发成本极高，Falanx最终决定转向移动SoC GPU设计。因为移动GPU设计更简单，更容易成功。Falanx的Mali GPU也迎来了他们的第一个客户，美国的Zoran公司，并使用Mali-55作为他们的Approach 5SOC芯片的GPU，LG & # 39在s Viewty这样的热门手机产品中。即便如此，Falanx并不满足，终于在2006年迎来了他们的“大鱼” 。鉴于SoC市场的不断增长和移动计算的大潮，ARM最终决定收购Falanx，成立自己的GPU部门，与ARM的CPU共同推动整个行业的增长。ARM作为一家资金雄厚的后起之秀，完全有能力给予Falanx充足的资金和R&D资源来实现梦想。
Utgard，ARM的第一代微架构。这一代架构出来的比较早，主要是图形加速IP 。可以追溯到2007年的马里-200 。但最让人惊讶的还是Mali-4xx系列，现在很多电视芯片还在用这个IP 。比如小米的智能电视，而且很多都是Mali-4xx系列。第二代微建筑Midgard(北欧神话人物:Midgard) 。Midgard这一代GPU开始属于同一个着色器架构，也就是上面提到的顶点着色器和片段着色器已经统一，也就是说同一个着色器计算单元可以处理多个着色器。当然，它也开始支持通用计算。尤其是对OpenCL的支持。第三代微建筑Bifrost(北欧神话中连接天地的彩虹桥) 。第四代微建筑Valhall(北欧神话中的瓦尔哈拉神庙，是战死的勇士死后奥丁的神庙)于2019年第二季度上线。这个系列是基于超标量的。
常用高通和ARM MALI GPU参数对比。

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ARM MALI-G710
目前ARM最新的GPU是G710，ARM的架构变化频繁。G710可能是ARM最成功的GPU架构，它采用4 nm制造工艺。
和英伟达的桌面GPU相比，ARM的架构差别很大。ARM采用大核设计，一般写成MALI G710 MPX或MCX，X代表核数。MALI的核心是着色器核心，可以类似于NVIDIA的SM流多处理器。渲染核心中有一个执行引擎，可以看作是CPU领域的ALU 。
MALIG710渲染内核

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早期ARM是SIMD设计的，但最近已经成为GPU常用的SIMT 。G710的执行引擎是G77的两倍，有两个执行引擎。每个执行引擎包含两个集群，执行16位宽的线程，相当于64个alu 。G710支持7-16核设计，即最多1024个alu 。
MALIG710执行引擎

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G710的执行核心没有具体信息，应该和G77一样是64 warp或者1024线程。每个处理单元有三个alu:FMA(混合积累加计算)和CVT(转换)是16宽度的，而SFU(特殊函数单元)是4宽度的。每个FMA每个周期可以做16次运算，运算数据的精度是FP32，换成FP16是32倍，8位整数INT8是64倍。和NVIDIA的桌面GPU一样，FP16和FP32是分开计算的，也就是说可以同时计算，但是移动MALI不需要这种设计。Convert单元处理基本整数操作和自然类型转换操作，并充当分支端口。
Mali-G77渲染内核