不只有CPU，細(xì)數(shù)移動(dòng)GPU的那些事
移動(dòng)計(jì)算時(shí)代大潮襲來(lái)，手持設(shè)備的應(yīng)用范圍也被大大拓寬。從早期手機(jī)只能打電話、發(fā)短信、看圖片，到今天手機(jī)能夠看高清視頻、玩3D游戲，擁有各種酷炫的操作界面，除了SOC芯片中CPU部分的進(jìn)步外，其GPU部分也非常重要。和PC相同的是，移動(dòng)SOC的CPU和GPU兩個(gè)部分也可以互相搭配、替換，很多廠商往往會(huì)給相同的CPU核心搭配不同的GPU以區(qū)分SOC芯片的檔次；和PC不同的是，目前移動(dòng)計(jì)算的GPU廠商很多，除了人們熟知的高通、ARM外，還有NVIDIA、ImaginaTIon Technologies等廠商參與其中。那么各個(gè)廠商的移動(dòng)GPU都有哪些特色和主流型號(hào)呢？今天本文就和大家一起來(lái)梳理這些問(wèn)題。
ImaginaTIon PowerVR—授權(quán)巨頭
發(fā)展歷史：
ImaginaTIon Technologies（下簡(jiǎn)稱IT）這個(gè)公司說(shuō)起來(lái)很有特色：要說(shuō)歷史久遠(yuǎn)，當(dāng)年IT的產(chǎn)品可是和Voodoo一爭(zhēng)高下，后來(lái)在與ATI和NVIDIA的爭(zhēng)斗中敗下陣來(lái)才退出了桌面市場(chǎng)；要說(shuō)產(chǎn)品豐富，2010年整個(gè)IT銷售了2.15億顆包含了IT技術(shù)授權(quán)的GPU產(chǎn)品，到2013年估計(jì)這個(gè)數(shù)據(jù)超過(guò)了4億。
早期的IT圖形產(chǎn)品還是非常有優(yōu)勢(shì)的。最初IT為康柏電腦生產(chǎn)了PowerVR 1系列產(chǎn)品，后來(lái)這款獨(dú)立顯卡產(chǎn)品也有零售，商品名為VideoLogic Apocalypse 3D。由于反響不錯(cuò)，隨后IT也為世嘉的土星游戲機(jī)定制過(guò)GPU芯片。接下來(lái)IT又推出了PowerVR 2，支持DirectX 6.0，性能表現(xiàn)尚可，不過(guò)由于不支持T&L，PowerVR后續(xù)產(chǎn)品沒(méi)有在桌面市場(chǎng)繼續(xù)發(fā)展下去。反倒是由于PowerVR獨(dú)特的Tile Based Deferred Rendering基于延遲渲染的分塊架構(gòu)在性能功耗比的表現(xiàn)上優(yōu)勢(shì)明顯，因此在PowerVR 3、PowerVR 4失敗后，iPhone/iPhone 3G使用的PowerVRM B X在移動(dòng)市場(chǎng)取得了巨大的成功（出貨量超過(guò)2億片），這也為今天Powe r V R在移動(dòng)市場(chǎng)呼風(fēng)喚雨的地位打下了基礎(chǔ)。今天，PowerVR SGX 5和SGX 5XT成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，為無(wú)數(shù)玩家?guī)チ藰O為優(yōu)秀的移動(dòng)計(jì)算體驗(yàn)。
PowerVR本身不生產(chǎn)芯片，而是設(shè)計(jì)芯片并銷售授權(quán)。購(gòu)買PowerVR授權(quán)的廠商既有英特爾、蘋果、三星等業(yè)界巨頭，也有LG、瑞薩、高通、華為、索尼等業(yè)內(nèi)大腕，還有一些不太出名的小廠商。其中最需要注意的是蘋果，PowerVR由于受到蘋果的支持，很多軟件特別是3D游戲都先基于IOS平臺(tái)的PowerVR的產(chǎn)品研發(fā)，再移植到安卓平臺(tái)其他產(chǎn)品上去，因此PowerVR目前在游戲兼容性上擁有“先天”優(yōu)勢(shì)。不僅如此，蘋果和英特爾還積極入股了IT，成為PowerVR的大股東。
當(dāng)前主流產(chǎn)品：
PowerVR目前在市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品是PowerVR5系列。根據(jù)IT的分類，PowerVR5系列分為PowerVR5和PowerVR5XT兩種核心，都是統(tǒng)一渲染架構(gòu)產(chǎn)品。前者最早發(fā)布于2005年7月，包含了SGX520、SGX530、SGX531、SGX535、SGX540和SGX545六款核心，這些產(chǎn)品初始制程全部采用了65nm工藝，在200MHz下的性能從0.8GFLOPS一路攀升到3.2GFLOPS（不過(guò)也有部分廠商采用新工藝后繼續(xù)提高頻率以獲取更強(qiáng)性能）。目前PowerVR5系列在主流市場(chǎng)上已經(jīng)不太容易看到。比較著名的是其中的PowerVRSGX 535和SGX 545。其中前者被蘋果用于自家的A4處理器中，成就了iPhone 4一代經(jīng)典的地位，也曾經(jīng)是首代iPad所使用的處理器；后者曾經(jīng)被英特爾選中用于搭配自己的移動(dòng)Atom，用于手機(jī)和平板等產(chǎn)品，被命名為GMA 500系列。不過(guò)由于早期Atom受到的支持很少，再加上英特爾當(dāng)時(shí)無(wú)法很好地控制產(chǎn)品的功耗，因此沒(méi)有太大的成績(jī)。
iPhone4以視網(wǎng)膜屏幕和強(qiáng)悍的性能著稱于世，誰(shuí)又知道其背后PowerVR SGX 535的默默奉獻(xiàn)呢？
iPad 4中使用的PowerVR SGX 554MP4是目前已上市開賣的移動(dòng)GPU中規(guī)模最大、規(guī)格最高、性能最強(qiáng)的產(chǎn)品。
圖為PowerVR的發(fā)展路線
表1：目前比較常見(jiàn)的PowerVR 5XT系列產(chǎn)品的規(guī)格
PowerVR真正的火爆在于蘋果的A5處理器上市后。由于經(jīng)典的iPad2大獲成功，PowerVR也開始成為很多玩家眼中的“正統(tǒng)”產(chǎn)品。在PowerVR5之后，IT推出了PowerVRSGX5XT系列。這個(gè)系列的特點(diǎn)在于可以完全支持多核心擴(kuò)展。IT推出基礎(chǔ)的PowerVRSGX5XT 芯片，廠商可以根據(jù)自己的需要使用一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)直至最多16個(gè)內(nèi)核，獲得不同等級(jí)和檔次的性能搭配。雖然在官方的列表中，之前Power VRSGX 520到SGX545都出現(xiàn)在Power VR5XT系列的列表中，但實(shí)際上這一代PowerVR5XT在市場(chǎng)中大量出現(xiàn)的只有SGX543、SGX544和SGX554三款核心，遠(yuǎn)比上代的6款核心要少，不過(guò)由于不同的核心搭配策略，各個(gè)廠商都能獲得自己需要的產(chǎn)品。在圖形規(guī)格方面，PowerVR5XT繼承了PowerVR5系列的優(yōu)勢(shì)，支持OpenGLES 2.0/1.1，也能支持DirectX9.0L3。從PowerVRSGX 544開始，PowerVR引入了一些OpenGL ES 3.0的技術(shù)，使得產(chǎn)品能夠在新的競(jìng)爭(zhēng)中繼續(xù)獲取優(yōu)勢(shì)。
從產(chǎn)品方面來(lái)看，如果說(shuō)PowerVR處理器中目前哪一款最有名，相信很多玩家都會(huì)想到iPad4使用的PowerVRSGX54MP4內(nèi)核，它包含了四顆PowerVR SGX 554核心。也正是這顆GPU核心，讓iPad 4能從容面對(duì)高達(dá)2048×1536超高分辨率的視網(wǎng)膜屏幕，也是iPad 4在性能上傲視群雄的關(guān)鍵因素。除此之外，目前市場(chǎng)上比較常見(jiàn)的處理器比如三星Exynos 5Octa（也就是GalaxyS4中使用的那顆“4+4”的處理器）也使用了PowerVRSGX544MP3以獲得強(qiáng)大的圖形性能—這也是三星繼Exynos3之后，再度在高端CPU中啟用PowerVR的產(chǎn)品。除此之外，還有一些廠商使用了比較老的PowerVR架構(gòu)，比如MTK一些面向入門級(jí)用戶的產(chǎn)品，使用了“新”的SGX531Ultra（實(shí)際上是PowerVR SGX531從65nm改用新工藝40nm后的高頻率版本），在性能和功耗上做出了比較好的權(quán)衡。
總的來(lái)看，依靠授權(quán)IP，收取權(quán)利金的方式，PowerVR成為目前移動(dòng)GPU市場(chǎng)上的絕對(duì)霸主。根據(jù)一些統(tǒng)計(jì)資料，2012年P(guān)owerVR占據(jù)了高達(dá)50.1%的ARM市場(chǎng)移動(dòng)GPU的份額。“授權(quán)— 收取權(quán)利金— 投入新的資本研發(fā)新的核心—再授權(quán)”，PowerVR的這種研發(fā)方式盡可能避開了芯片生產(chǎn)中的工藝風(fēng)險(xiǎn)，讓自己能夠充分利用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)獲取市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。2012年，PowerVR就公布了下一代PowerVRSGX6的資料，不過(guò)目前工藝尚不成熟，預(yù)計(jì)在20 nm或者16nm時(shí)代才能看到全新的PowerVR SGX6的強(qiáng)大性能了。