B系列升级到多核,代表着Imagination将GPU市场“核战”升级,籍多年GPU IP市场耕耘功力与极为出色的性能,IMG B系列有望在市场上斩获更多
在工艺受限的前提下,中央处理器(CPU)单核性能提升空间被压缩,在多年前已经开始多核架构,如今多核已经成为CPU主流配置。相对而言,图形处理器(GPU)在多核发展上,并不是很主流,尤其在移动端设备,通常还是单核主打,现如今这一局面将会改变。
BXT多核架构示意图
全球著名硅知识产权(IP)厂商Imagination Technologies(以下简称“IMG”或“Imagination”)在10月份举行产品发布会,宣布推出IMG B系列(GPU)IP产品系列,B系列是在2019年推出的广受好评的A系列GPU上的升级换代,相比A系列,B系列最大特色是全线支持多核架构,在同等功耗下,B系列性能比A系列可以提高30%,面积缩小25%。而与竞品相比,B系列的计算密度极其出色,最高可支持 6 TFLOPS(每秒万亿次浮点运算)计算能力,人工智能(AI)性能则可以达到 24 TOPS(每秒万亿次运算),填充率比竞品IP内核高2.5倍。
B系列共四个产品线,即BXT、BXM、BXE和BXS,分别面向移动设备、消费电子、物联网、数字电视、汽车以及数据中心等应用。
其中BXT为代表性能的旗舰型GPU IP,适合小芯片(chiplet)开发框架做多核扩展,工作频率更高,并对最先进工艺做了专门优化,在多核架构加持下,BXT比当前PCIE接口的GPU计算密度高出70%,如前所述,B系列的计算密度极其出色,最高可支持6 TFLOPS计算能力,每秒可处理192 Gigapixel(十亿像素),AI性能则可以达到 24 TOPS,可覆盖高端移动设备到数据中心等高性能GPU应用场景。
BXE面积小,相比前代缩小25%,适合更注重成本的消费电子市场。还支持四级压缩技术,根据用户需求灵活处理画质与带宽之间的平衡,既可提供完全无压缩的视频数据流,也可以根据带宽状况,选择将视频图像数据压缩为原资料的75%(图像质量无损压缩)、50%(视频观看无损压缩)或25%(最低带宽选择)。
BXE系列每个时钟周期可以处理从1个像素到16个像素,从而可支持从720p到8K的分辨率。填充率上表现特别出色,性能是竞品的2.5倍。
BXM与BXE类似,在BXE的基础上,BXM提升了浮点计算能力,主要面向中档移动端游戏以及数字电视和其他市场的复杂UI等应用场景。
BXS是Imagination针对汽车市场专门开发的一条新产品线,在A系列中,没有对应BXS的产品(A系列共有AXT、AXM和AXE三个产品线)。S是安全(Safety)的意思,针对汽车应用这种任务关键型应用,BXS采用多种措施增强功能安全,以确保应用中不出差错。
BXS系列通过分块式安全技术(TRP)来保证GPU数据的正确执行和传输,相比传统的锁步(lock-step)技术,TRP减少了计算资源的浪费,在多核与TRP等技术的加持下,相比竞品,BXS性能高出60%。
BXS还支持硬件虚拟化,可使多屏幕、多操作系统和多个应用程序都能在一个GPU上运行,而无性能损失,特别适合当前数字化座舱的需求。
此外,BXS还支持RISC-V处理器,是首个通过ISO 26262标准RISC-V汽车级IP产品。BXS系列的推出,代表Imagination对汽车市场的进一步重视,据Imagination Technologies首席营销官David Harold,当前车载GPU市场,Imagination市占率约为45%。
B系列四个产品线全部支持多核,其中BXT支持多主核扩展(Multi-primary core scaling)架构,而BXM与BXE则支持主核-从核扩展(Primary-secondary scaling)架构,BXS既支持多主核扩展(Multi-primary core scaling)架构,也支持主核-从核扩展(Primary-secondary scaling)架构。根据Imagination技术产品管理高级总监Kristof Beets介绍,主核-从核扩展架构中,主核处理所有的工作负担,实现所有的功能,从核可以被视为加速引擎,因此主核-从核扩展架构可以减小面积,更适合成本敏感型市场,而多主核扩展则更强调高性能。
在多主核实现上,多主核架构中四个GPU完全一样,工程师只需要优化其中一个,就可以对四个主核实现优化,这种架构大幅节约了设计时间。
在发布会上,Imagination都是给出的四核实现的案例。不过Kristof Beets表示,四核架构可满足当前多数应用的需求,但内核数量并不限制在四核,Imagination以往也有14核的成功案例,尤其在服务器市场,内核数量多少并不是问题,主要限制在于如何在标准机架内放入更多算力并控制住功耗。
B系列升级到多核,代表着Imagination将GPU市场“核战”升级,籍多年GPU IP市场耕耘功力与极为出色的性能,IMG B系列有望在市场上斩获更多,Imagination高管团队也毫不掩饰这种雄心,尤其是对中国市场。David Harold和Imagination公司副总裁及中国区总经理刘国军都强调,Imagination是基于英国技术的领先IP公司,拥有数千项专利,没有在美国研发过一款GPU,并在持续扩大中国技术团队及对中国客户的支持力度,以期助力中国半导体市场越过拐点。
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