Ликбез по мобильному железу: графические процессоры. Графические ускорители ARM: Adreno, GeForce ULP, PowerVR и другие Что такое адрено мали тегра

В большинстве смартфонов используется процессорная архитектура ARM. Её создала одноимённая компания, и она же её поддерживает. В процессе создания основной массы чипсетов, которые применяются в мобильных устройствах, используются её разработки.

Однако подход может разниться. Некоторыми компаниями осуществляется лицензирование готовых решений, тогда как другие практикуют создание своих, используя разработки компании в качестве основы. По этой причине на рынке наблюдается наличие противостояние между базовыми и кастомными архитектурами графических, а также центральных процессоров.

Что лучше Qualcomm или ARM?

К базовым решениям, которые созданы ARM , относятся процессорные ядра и графические Mali. Они используются такими, например, чипмейкерами как: Spreadtrum, Nvidia, Samsung, MediaTek.

Тогда как у компании Qualcomm другой подход. Для топовых чипсетов ею практикуется использование костомных ядер Kryo , а для оснащения чипов Snapdragon используется графика Adreno. Разработана она специалистами компании. Наличие различных архитектур провоцирует возникновение вопроса о том, кому следует отдать предпочтение - Qualcomm или ARM?

Дать однозначный ответ на означенный вопрос очень сложно. Так же как и принимать решение, чьим графическим чипам следует отдать пальму первенства. Надо сказать что тут имеет значение не только ситуация, но и конкретные поставленные задачи. И в зависимости от этого, чаша весов может склониться в одну или другую сторону. Данная статья предназначена оказать помощь тем, кто хочет полностью разобраться в этом вопросе.

Положительные и отрицательные стороны Adreno

Начнём с плюсов:

Высокий показатель производительности . Теоретические расчёты говорят о более высоком максимальном быстродействии графики Adreno относительно Mali . Они справедливы, если используются в чипсетах одинакового класса. Так, для Snapdragon 625 показатель вычислительной мощности Adreno 506 равен порядка 130 ГФЛОПС (речь идёт о миллиардах вычислений за одну секунду с плавающей запятой). Его же конкурент MTK Helio P10, имеющий ГП Mali T860 Mp2 имеет показатель 47 ГФЛОПС.

Поддерживаются более совершенные API . У чипов Adreno последнего поколения имеется больший набор API (программные инструменты для разработки), к тому же версии их новее. Например, с момента выхода Adreno из пятисотой версии прошёл уже год. И им поддерживаются Open GL ES 3.2, DirectX12, OpenCL 2.0 и Vulkan. Тогда как Mali не поддерживается DirectX12, да и OpenCL доступны только для серии G 2016, которая появилась в относительно недавно.

Они меньше перегреваются . У графических процессоров Adreno не так высока склонность к перегреву, как у Mali. При этом надо сказать, что у Qualcomm имелись некоторые процессоры, которым было свойственно впадать в троттлинг. Но это были процессоры, отличавшиеся повышенной мощностью, соответственно и ядра центрального процессора обладали горячим нравом. Практически на одном уровне с конкурентами они работали, когда соблюдался режим сниженной производительности.

Теперь о минусах:

Довольно высокая стоимость . На разработку своей графики Qualcomm приходится затрачивать большее количество денег, если сравнивать с суммой, в которую обходится конкурентам лицензирование ARM Mali. По этой причине стоимость чипсетов от американского производителя выше чем, скажем у MTK.

Софт оптимизируется хуже . Порядка , а они пользуются графикой Mali. Компанией Huawei в моделях Kirin также практикуется внедрение стоковых ГП от ARM. И MediaTek предпочитают использовать ARM-графику, не пользуясь никакой другой. Результатом этого является большая доля Mali на мировом рынке. А потому разработчиками игр отдаётся предпочтение при оптимизации своей продукции Mali. Можно сказать, что имея меньшее количество GFLOPS, Mali в чипах, относящихся к среднему и бюджетному уровню незначительно хуже в играх, чем Adreno.

В рендеринге Fillrate меньше . Чипы Adreno обладают относительно слабым доменом текстурирования, на котором лежит ответственность за процесс формирования конечного изображения. Адрено 530 под силу отрендировать порядка шестисот миллионов треугольников, формирующих 3D-картинку, за одну секунду. А Mali G71 - 850 000 000.

Позитивные и негативные стороны Mali

И в этом случае начинаем с позитива:

Высокий показатель распространённости . В связи с, эталонностью графики Mali для чипсетов смартфонов, оптимизация игр под неё происходит лучше, чем под Adreno.

Невысокий ценовой порог . Стоимость лицензии на производство чипсетов с Mali обходится достаточно дёшево. Что позволяет даже незначительными компаниям, не имеющим возможности производить миллионные вложения, производить чипы с Мали. А это провоцирует подстегивание конкуренции и способствует стимуляции компании ARM подвигая её на разработку новых решений. К тому же пользователям графики Mali приходится в итоге тратить меньше денег.

Высокий уровень тактовых частот . Частоты, используемые в графических процессорах Mali равны 1 ГГц. А у конкурентов этот показатель не превышает 650 МГц. Более высокая частота на чипах Mali позволяет лучше проводить игры, которыми многопоточная обработка 3D поддерживается хуже.

Мощность домена рендеринга . Топовому ГП Mali G71 под силу произвести рендирование около восьмисот пятидесяти треугольников на протяжении одной секунды, что идентично двадцати семи миллиардам пикселей. И это притом что Adreno 530 в состоянии обработать только 8 миллиардов. А значит, его лучше использовать в процессе работы с графикой HD-текстур, имеющих высокое разрешение.

Шейдерных ядер меньше . Графические процессоры Mali имеют меньшее количество шейдерных ядер, чем у продукции фирм-конкурентов. Mali хуже и в части максимальной производительности в ГФЛОПС. Кроме того, они хуже приспосабливаются к играм, которые способны к эффективному распараллеливанию нагрузок на ГП.

Конфигурации ограничены . Собственно отставание графических процессоров Mali от Adreno незначительно. Однако в реальной жизни производители предпочитают использование готовых решений не очень сложных, имеющих не очень большое количество вычислительных кластеров. Так, в Mali T720 предусмотрено содержание порядка восьми блоков, однако наибольшее распространение получил Mali T720 MP2, имеющий всего два кластера.

Предрасположенность к перегреву . Высокий уровень тактовых частот решения Mali более универсальны, однако, в качестве побочного эффекта, они обладают способностью перегреваться. Именно по этой причине не получается встроить в чипсет значительное число кластеров графики.

Современный смартфон строится по схеме обычного компьютера, только очень маленьких размеров. У него есть центральный процессор, оперативная память, долговременный энергонезависимый накопитель и, конечно же, видеоускоритель. Это такой чип, благодаря которому трехмерные игры могут иметь красочную и реалистичную графику. Иначе говоря – это «видеокарта», которая есть в каждом смартфоне. Тем, кто собирается покупать мобильный гаджет для игр, будет полезно знать, какие видеоускорители устанавливаются в телефонах и какая у них производительность. Об этом и расскажет обзор чипов мобильной графики ниже.

Подавляющее большинство продающихся мобильников имеют видеоускорители одного из трех типов. Это Mali, Adreno, PowerVR SGX и GeForce Ultra-Low Power (ULP).

Разработкой графической архитектуры Mali занимается британская компания ARM. Эти чипы являются составной частью различных систем на чипе (SoC). Так называют микросхемы, которые фактически являются целым компьютером и содержат в себе все главные элементы. Mali используют в своих продуктах Samsung, Gigabyte, Rockchip и другие. Например, Mali-400 MP входит в состав SoC Samsung Exynos 421x. Она используется, к примеру, в Samsung Galaxy SII и SIII.

PowerVR - это детище компании Imagination Technologies, которая ранее занималась разработкой видеоускорителей для настольных ПК. Чипы PowerVR используются в продуктах Samsung, Apple, Motorola и других. Так, разные поколения видеоускорителей от PowerVR установлены во всех Apple iPhone.

Сейчас подразделением мобильной графики Adreno владеет Qualcomm. Она выкупила данную технологию у AMD, а та, в свою очередь, приобрела Adreno вместе с активами ATI. Последняя являлась собственником Adreno с 2006 года, когда купила финскую компанию-разработчика графики BitBoys.

GeForce ULP - это мобильная версия видеоускорителя NVIDIA, которая входит в состав системы на чипе Tegra всех поколений. Главное преимущество Tegra перед конкурентами – специализированный контент, который предназначен только для устройств на базе этой SoC. Все благодаря тесной работе NVIDIA с разработчиками игр, которые оптимизируют игры для графики GeForce. Все переработанные под Tegra приложения находятся в специальном магазине приложений Tegra Zone .

Чтобы узнать, какой видеоускоритель стоит в смартфоне, нужно знать точную маркировку модели или ее системы на чипе. Владельцы гаджетов на Android могут это сделать с помощью таких программ, как Quadrant , AnTuTu Benchmark , 3DRating Benchmark . После чего – заглянуть в таблицу ниже.

Ресурс Techivian провел тестирование самых популярных моделей видеочипов и получил такой рейтинг производительности:

Иными словами, если нужен смартфон, который сможет работать с «тяжелыми» трехмерными играми и через год после выпуска, тогда требуется брать гаджет с топовым видеоускорителем. Это Mali 400, Adreno 225 и Adreno 320. Для казуальных и двухмерных игр будет достаточно смартфона с видеоускорителем среднего класса. Это Adreno 200 и 205, PowerVR SGX543, а также Mali 300. Они обеспечивают графику уровня Sony PSP.

Но совсем скоро мобильные чипы перейдут от графики уровня портативных консолей до качества настольных приставок. Например, чип Mali-T658, который появится в этом году, обещает увеличение производительности до 10 раз, по сравнению с Mali-400.

Многие пользователи сталкивались с случаем, когда к одной игре не один апк файл и кэш, а четыре с различными пометками: Adreno, Mali, PowerVr, и Tegra. Вот как выглядит этот блок на нашем сайте:

Дело в том, что различные производители смартфонов или планшетов используют разные процессоры. В них встроен видео процессор, который мы и научимся различать. Разработчики игр в основном делают оптимизацию игры в общем файле апк и кэша для всех видеоускорителей. Но по каким-то причинам некоторые игры имеют спецификацию к разным ускорителям. Возможно это для лучшей оптимизации, а возможно и для экономии памяти устройств.

Для определения вашего видеоускорителя можно пойти тремя путями: Посмотреть в инструкцию к вашему устройству, штудировать специальные сервисы или официальные сайты, и использовать сторонние программы. Далее мы рассмотрим все эти способы подробнее.

1. Если вы приобрели ваш аппарат в магазине, то с большей вероятностью в комплекте к нему будет инструкция по использованию. Загляните туда и поищите пункт технических характеристик. Ищите пункт с описанием процессора и видеоускорителя. Также эти параметры могут быть обозначены CPU и GPU.

2. Во втором пункте мы обратимся к интернет источникам. Для начала рекомендую обратить внимание на каталог от 4PDA на странице 4pda.ru/devdb. Выберите тип вашего устройства, производителя, а также модель. Внизу технических характеристик ищите соответствующий пункт.

Если вдруг вашего устройства там нет, можете обратится к официальным источникам. Зайдите на сайт производителя смартфона или планшета и поищите его в каталоге продукций. Там также есть технические характеристики и модель вашего видеоускорителя.
В конце концов можете просто вбить в поисковую систему Гугл или Яндекс производителя и модель устройства. Таким образом вы получите информацию из неофициальных источников.

3. Теперь обратимся к сторонним приложениям, который вы можете скачать с Плей Маркет. Их там большое количество, но мы рассмотрим самые популярные:

AnTuTu Benchmark

Данное приложение – самое популярное для проверки производительности андроид устройств. Но если перейти в вкладку «Инфа», то там вы найдете графу «Графический процессор». Это и есть ваш видеоускоритель!

Данное приложение показывает самую подробную информацию о вашем устройстве, начиная с технических характеристик, а также наличием датчиков, операционной системы, и батареи. Но немного поискав графу GPU Renderer, вы увидите модель вашего графического видеоускорителя.

Да и если у вас процессор, которого нет в списке то используйте следующие замены:
Для процессоров фирмы Broadcom - пробуем апк и кэш от Adreno
Для процессоров Vivante - должен подходить апк и кэш от Mali
Для процессоров Intel - в основном подходит апк и кэш от Tegra

Ну вот и все) Надеюсь у вас все получилось! Если статья вам помогла, поделитесь с ней в социальных сетях.

Графический процессор (GPU) является не менее важным компонентом SoC мобильного устройства, чем (CPU). За последние пять лет бурное развитие мобильных платформ Android и iOS подстегнуло разработчиков мобильных графических процессоров, и сегодня никого не удивить мобильными играми с трехмерной графикой уровня PlayStation 2 или даже выше. Вторую статью цикла “Ликбез по мобильному железу” я посвятил графическим процессорам.

В настоящее время бОльшую часть графических чипов производят используя ядра: PowerVR (Imagination Technologies), Mali (ARM), Adreno (Qualcomm, ранее ATI Imageon) и GeForce ULP (nVIDIA).

PowerVR – это подразделение компании Imagination Technologies, которая в недавнем прошлом разрабатывала графику для настольных систем, но под давлением ATI и nVIDIA вынуждена была покинуть этот рынок. Сегодня PowerVR разрабатывает, пожалуй, самые мощные GPU для мобильных устройств. Чипы PowerVR используют при производстве процессоров такие компании, как Samsung, Apple, Texas Instruments и др. Например, разные ревизии GPU от PowerVR установлены во всех поколениях Apple iPhone. Актуальными остаются серии чипов 5 и 5XT. К пятой серии относятся одноядерные чипы: SGX520, SGX530, SGX531, SGX535, SGX540 и SGX545. Чипы серии 5XT могут иметь от 1 до 16 ядер: SGX543, SGX544, SGX554. Спецификации 6 серии (Rogue) пока уточняются, но уже известен диапазон производительности чипов серии – 100-1000GFLOPS.

Mali – это графические процессоры, разрабатываемые и лицензируемые британской ARM. Чипы Mali являются составной частью различных SoC, производимых Samsung, ST-Ericsson, Rockchip и др. Например, Mali-400 MP входит в состав SoC Samsung Exynos 421x, используемых в таких смартфонах, как Samsung Galaxy SII и SIII, в двух поколениях “смартфонпланшетмаша?” Samsung Note. Актуальным на сегодня является Mali-400 MP в двух- и четырехядерных вариантах. На подходе чипы Mali-T604 и Mali-T658, производительность которых до 5 раз выше, чем у Mali-400.

Adreno – это графические чипы, которые разрабатывает одноименное подразделение американской Qualcomm. Название Adreno является анаграммой от Radeon. До Qualcomm подразделение принадлежало ATI, а чипы носили название Imageon. Последние несколько лет Qualcomm при производстве SoC использовала чипы 2xx серии: Adreno 200, Adreno 205, Adreno 220, Adreno 225. Последний из списка – совсем свежий чип – выполненный по 28нм технологии, самый мощный из Adreno 2хх серии. Его производительность в 6 раз выше, чем у “старичка” Adreno 200. В 2013 году все больше устройств получат графические процессоры Adreno 305 и Adreno 320. Уже сейчас 320-ый установлен в Nexus 4 и китайскую версию Nokia Lumia 920T, по некоторым параметрам чип в 2 раза мощнее 225-го.

GeForce ULP (ultra-low power) – мобильная версия видео-чипа от nVIDIA, входит в состав системы-на-кристалле Tegra всех поколений. Одним из важнейших конкурентных преимуществ Tegra является специализированный контент, предназначенный только для устройств на основе этой SoC. У nVIDIA традиционно тесная связь с разработчиками игр, и их команда Content Development работает вместе с ними для того, чтобы оптимизировать игры для графических решений GeForce. Для доступа к таким играм nVIDIA даже запустила Android-приложение Tegra Zone, специализированный аналог Android Market, в котором можно скачать оптимизированные для Tegra приложения.

Производительность графических процессоров обычно измеряется по трем параметрам:

– количество треугольников в секунду обычно в миллионах – Мега (MTriangles/s);

– количество пикселей в секунду обычно в миллионах – Мега (MPixel/s);

– количество операций с плавающей точкой в секунду обычно в миллиардах – Гига (GFLOPS).

По “флопсам” требуется небольшое пояснение. FLOPS (FLoating-point Operations Per Second) – это количество вычислительных операций или инструкций, выполняемых над операндами с плавающей точкой (запятой) в секунду. Операнд с плавающей точкой – это нецелое число (корректней было бы сказать “с плавающей запятой”, ведь знаком, отделяющим целую часть числа от дробной в русском языке является именно запятая). Понять какой графический процессор установлен в твоем смартфоне поможет ctrl+F и таблица приведенная ниже. Обратите внимание на то, что GPU разных смартфонов работают на разной частоте. Что бы вычислить производительность в GFLOPS для конкретной модели необходимо число указанное в столбце “производительность в GFLOPS” разделить на 200 и умножить на частоту отдельно взятого GPU (например в Galaxy SIII GPU работает на частоте 533МГц значит 7,2 / 200 * 533 = 19,188):

* – данные приблизительные.

Приведу еще одну таблицу с абсолютными значениями производительности самых популярных смартфонов верхнего ценового диапозона:

* – неофициальные данные.

Мощность мобильной графики растет от года к году. Уже в этом году в топовых смартфонах мы можем увидеть игры уровня PS3/X-Box360. Одновременно с мощностью сильно растет энергопотребление SoC и неприлично снижается автономность мобильных устройств. Что ж, будем ждать прорыва в области производства источников питания!

Еще один пожиратель энергии в современном мобильном устройстве – это, безусловно, дисплей. Экраны в мобильных телефонах становятся все краше. Дисплеи смартфонов выпущенных с разницей всего лишь в год, разительно отличаются по качеству картинки. В следующей статье цикла я расскажу о дисплеях: каких типов они бывают, что такое PPI, от чего зависит энергопотребление и прочее.

При чтении спецификаций смартфонов и планшетов большинство пользователей прежде всего обращают свое внимание на характеристики центрального процессора и , объем оперативной памяти, размер экрана, встроенный накопитель и камеру. При этом они подчас забывают о таком важном компоненте девайса, как графический процессор (GPU). Обычной графический процессор от той или иной компании ассоциируется с определенным центральным процессором. К примеру, известные процессоры Qualcomm Snapdragon всегда интегрируются с графическими чипами Adreno. Тайваньская компания MediaTek обычно поставляла свои чипсеты с графическими процессорами PowerVR от Imagination Technologies, а с недавних пор — с ARM Mali.

К китайским процессорам Allwiner обычно прилагаются графические процессоры Mali. Центральные процессоры Broadcom работают вместе с графическими процессорами VideoCore Graphic. Intel использует со своими мобильными процессорами графические процессоры PowerVR и графику NVIDIA. Ресурсом s-smartphone.com был составлен рейтинг из трех десятков лучших по своим параметрам графических процессоров, предназначенных для использования в смартфонах и планшетах. Каждому современному пользователю важно знать о том, .

1. Qualcomm Adreno 430, используемый в смартфоне и ;

3. PowerVR GX6450 ;

4. Qualcomm Adreno 420 ;

7. Qualcomm Adreno 330 ;

8. PowerVR G6200 ;

9. ARM Mali-T628 ;

10. PowerVR GSX 544 MP4 ;

11. ARM Mali-T604 ;

12. NVIDIA GeForce Tegra 4 ;

13. PowerVR SGX543 MP4 ;

14. Qualcomm Adreno 320 ;

15. PowerVR SGX543 MP2 ;

16. PowerVR SGX545 ;

17. PowerVR SGX544 ;

18. Qualcomm Adreno 305 ;

19. Qualcomm Adreno 225 ;

20. ARM Mali-400 MP4 ;

21. NVIDIA GeForce ULP (Tegra 3) ;

22. Broadcom VideoCore IV ;

23. Qualcomm Adreno 220 ;

24. ARM Mali-400 MP2 ;

25. NVIDIA GeForce ULP (Tegra 2) ;

26. PowerVR GSX540 ;

27. Qualcomm Adreno 205 ;

28. Qualcomm Adreno 203 ;

29. PowerVR 531 ;

30. Qualcomm Adreno 200 .

Графический процессор является важнейшим компонентом смартфона. От его технических возможностей зависит производительность графики и в первую очередь наиболее графически интенсивных приложений — игр. Поскольку рейтинг составлялся в первой половине года, с тех пор в нем могли произойти некоторые изменения. Как вы считаете, соответствует ли позиции процессоров в данном рейтинге их реальной производительности?