Imagination Technologies es uno de los diseñadores de unidades de procesamiento gráfico (GPU) más antiguos del sector, y eso significa que tiene en torno a 30 años de existencia. Sin embargo, en la presente década ha estado estancada, incapaz de proporcionar una arquitectura competitiva, y eso hizo que Apple optara por desligarse de ella y desarrollar sus propias GPU. Ahora, Imagination vuelve a la carga con su arquitectura gráfica más importante de los últimos quince años.

Con ella conforma la serie A de GPU, que incluye varios modelos en función de su potencia, con pequeñas diferencias a nivel de arquitectura para enfocarlas a sectores concretos. Resulta interesante que la GPU llamada AXT alcanza los 2 TFLOPS (teraoperaciones en coma flotante por segundo) de potencia de cómputo, pero también es una ganadora en el sector de la inteligencia artifical (IA) con 8 TOPS (teraoperaciones por segundo). Por comparar, una Radeon RX 460 de AMD tiene 2.1 TFLOPS, aunque este dato no indica el rendimiento efectivo al mover gráficos 3D.

Por tanto, la AXT está orientado a productos de gama alta para el sector de la movilidad, aunque también hay para el resto de gamas. Un submodelo de la AXT dispone de 1 TFLOPS de potencia, con 4 TOPS para IA, y varía en que un modelo permite ejecutar 64 téxeles por ciclo de reloj y la otra 32 téxeles.

powervr-gpu-slides7.jpg

Para la gama media está pensada la AXM, con una potencia de 0.25 TFLOPS (256 GFLOPS) u 8 téxeles por ciclo, así como 1 TOP para IA. Por último, el modelo más pequeño es el AXE de 16 GFLOPS, que está más en la línea de una unidad gráfica de gama baja.

El aumento de la potencia se ha conseguido realineando toda la tubería de ejecución de la unidad gráfica, modificando los registros y aumentando el bus a 128 unidades de ejecución por clúster gráfico, frente a las 16-32 unidades de la arquitectura previa. Junto a ello, se ha modificado el planificador de cargas para orientar el diseño de esta arquitectura a la ejecución paralela de hilos en lugar de ejecución paralela de instrucciones —como hiciera AMD hace una década con la arquitectura GCN—. La diferencia reside en la versatilidad de las mismas y a la postre en su potencia máxima.

powervr-gpu-analysttechsession5.png

Puesto que es una arquitectura totalmente nueva, no se ha dejado sin tocar el núcleo en sí. En estas arquitecturas gráficas orientadas a móviles un núcleo es algo bastante más grande que lo que pueda ser un sombreador genérico —un núcleo CUDA, por ejemplo— y están pensados para ser módulos fácilmente combinables para crear diseños avanzados según las necesidades del diseñador de sistemas en chip (SoC) de turno.

Estos cambios afectan a la tubería de procesamiento de texturas, la caché, las unidades de geometría y rasterizado, y en general todos y cada uno de los elementos que componen ese núcleo, en algunos casos simplemente moviéndolos a ubicaciones más óptimas dentro del flujo de ejecución de la carga gráfica. Y eso sí, como buena arquitectura gráfica lo que se busca siempre es minimizar la energía consumida por instrucción ejecutada, evitando movimientos de datos innecesarios, entre otras cuestiones.

Tampoco se han dejado de lado cuestiones como la virtualización o la seguridad, pero para esa modularidad más eficiente en estos terrenos ha desarrollado una tecnología denominada HyperLane que los conecta. En esencia lo que permite es ser consciente y enviar cargas de trabajo a todos los elementos si están en reposo para maximizar la potencia del chip creado con varios módulos. Es una multitarea avanzada a nivel de la GPU, pero que permite virtualizar varios usuarios sobre un mismo chip de varios módulos —y teniendo en cuenta que la potencia de la AXT alcanza los 2 TFLOPS, parece una decisión acertada—.

powervr-gpu-analysttechsession10f.png

Imagination Technologies también ha hablado de cómo encaja esta nueva arquitectura y las nuevas GPU en el panorama actual. Lo primero que ha dicho es que para tener el mismo rendimiento de las GPU de un Snapdragon 855 o un Exynos 9820 requeriría de bastante menos espacio en el diseño del chip. Al tamaño normal de las GPU de la competencia, puede llegar a aportar un 75 % más de rendimiento ocupando el mismo espacio.

Obviamente todo esto habrá que probarlo en un uso real, pero de momento las nuevas PowerVR resultan bastante interesantes. Y a esta serie A le seguirá otras, a tenor de una por año según lo indicado por Imagination, con mejoras de rendimiento anuales del 30 %. Probablemente lo consigan combinando mejoras de arquitectura con mejores procesos litográficos, aunque esta arquitectura parte de un proceso de 7 nm.

powervr-gpu-slides24.png

Vía: AnandTech.