Графическое ядро Mali было разработано норвежским подразделением компании ARM — ARM Norway (бывшая Falanx). В настоящее время линейка продуктов включает в себя целый ряд моделей: мультимедийные графические процессоры mali-55, mali-200, mali-300, mali-400, mali-450, mali-T604, mali-T622, mali-T624, mali-T628, mali-T658, mali-T678, mali-T720, mali-T760, mali-T820, mali-T830, mali-T860 и mali-T880, а также графические процессоры для обработки видео mali-V500, mali-V550 и контролеры дисплея mali-DP500, mali-DP550. и новейшие мультимедийные графические процессоры mali-G31, mali-G51, mali-G52, mali-G71, mali-G72, mali-G76.
Технические детали [ править | править код ]
Mali-55 [ править | править код ]
Mali-55
— это первый продукт в этой линейке и первая попытка компании ARM сделать собственный графический ускоритель. Mali-55 поддерживает стандарт OpenGL ES 1.1 и может обрабатывать до 1 млн. треугольников в секунду, к тому же это самый маленький в мире графический чип, площадь кристалла всего 1 мм². Первая модель, которая имеет графический чип Mali-55 — это LG Renoir, впрочем, графический чип в этом телефоне не может обрабатывать графику, а используется только для оптимизации интерфейса.
Mali-200 [ править | править код ]
Mali-200
— следующий шаг компании ARM в разработке собственных графических ускорителей для мобильных устройств. По сравнению с Mali-55, двухсотая модель поддерживает OpenGL ES 2.0 и может обрабатывать до 16 миллионов треугольников в секунду при частоте графического чипа в 275 МГц. Двухсотая модель имеет один геометрический процессор и один пиксельный процессор, благодаря чему может обрабатывать 1 пиксель за такт, поэтому при частоте в 275 MHz графический чип может обработать 275 млн пикселей в секунду [1] . Графический чип Mali-200 представлен в двух версиях — LP и GP, которые отличаются тактовой частотой. Занимаемая на кристалле площадь при производстве по 65 нм техпроцессу — 4,1 мм².
Mali-300 [ править | править код ]
Mali-300
— это первый чип от ARM, которой может воспроизводить графику уровня Sony PSP. Mali-300 — это дальнейшее развитие архитектуры Mali-200, максимальная частота графического чипа была увеличена до 395 MHz, что позволило увеличить производительность до 30 миллионов треугольников в секунду. Mali-300 — это первое решение в линейке графических ускорителей Mali, который имеет собственную графическую память в 8 кб. [2]
Mali-400 [ править | править код ]
Mali-400
— это дальнейшее развитие архитектуры Mali-300. Mali-400 имеет такие же характеристики, как и Mali-300, но это модульное решение, которое может включать в себя до 4 графических ядер в отличие от Mali-55 и Mali-200/300 — исключительно одноядерных решений. Благодаря тому, что Mali-400 может быть многоядерным графическим чипом, площадь кристалла была увеличена до 4.7 мм², к тому же Mali-400 имеет увеличенную графическую память в 32-256 кб [3] (в зависимости от количества ядер) по сравнению с 300-й моделью, имевшей лишь 8 кб. 400 модель имеет 1 геометрический процессор и может иметь до 4 пиксельных процессоров. Как и двухсотая модель, Mali-400 обрабатывает только 1 пиксель за такт, но благодаря многоядерности и возможности иметь от 1 до 4 пиксельных процессоров, производительность четырёхсотой модели может быть в 4 раза больше, благодаря возможности обработки каждого пикселя каждым из 4 пиксельных процессоров, когда двухсотый и трёхсотых модели имеют только 1 такой процессор. [1] [4]
Mali-450 [ править | править код ]
Mali-450
— 8-ядерный Mali-400 с некоторыми улучшениями в области исполнения инструкций за такт.
Mali-T600 [ править | править код ]
Mali-T604, Mali-T622, Mali-T624, Mali-T628, Mali-T658 и
Mali-T678
— это новейшие разработки от ARM. Чтобы лучше прояснить ситуацию, необходимо отметить, что первое поколение T600 (варианты T601, T604 и T658 (первое поколение)) было представлено ранее, а новое (Mali-T624, Mali-T628 и Mali-T678 (второе поколение)) — немного позже. Mali-T600 — это первая универсальная шейдерная архитектура ARM, поддерживающая стандарты OpenGL ES 1.1, OpenGL ES 2.0, OpenGL ES 3.0, DirectX 11 FL 9_3, DirectX 11, OpenCL 1.1 Full Profile и Google Renderscript Compute. Обещанная производительность старшей модели Mali-T658 (8 графических ядер) — примерно в 4-5 раз превышает возможности Mali-400. Флагманские ускорители T600 второго поколения — T628 и T678 (на 2013 год). Оба они являются 8-ядерными чипами, а основное отличие между ними (да и между любыми другими графическими и оптимизированными для вычислений GPU в целом решениями) лежит в структуре каждого шейдерного процессора. T628 обладает двумя ALU, одним LSU и одним текстурным блоком на шейдерный процессор, а в T658 число блоков ALU удвоено.
ARM представила графические ускорители Mali нового поколения
ARM представила новых членов семейства графических ускорителей Mali. Речь идёт о решениях Mali-T760 для смартфонов и планшетов высокого класса и Mali-T720 для продуктов среднего и начального уровня. Основными лицензиатами этих ускорителей являются MediaTek, Rockchip и LG Electronics. Впрочем, представители Samsung тоже отметили, что графика Mali будет по-прежнему использоваться в процессорах семейства Exynos.
Для начала следует сказать о флагманском ускорителе ARM Mali-T760, который, по словам компании, предоставит на мобильных устройствах пользовательское окружение нового поколения. Основные преимущества новинки включают:
- существенно улучшенная производительность на Ватт — по сравнению с Mali-T604 этот показатель был улучшен примерно на 400%;
- по сравнению с предыдущем поколением графики Mali (T628 и T978) масштабируемость ускорителя была удвоена и доведена до 16 вычислительных ядер (возросла как общая производительность, так и производительность на ядро);
- благодаря технологиям ARM Frame Buffer Compression и Smart Composition использование пропускной способности памяти было снижено в целом более чем на 50%, что также оказало влияние на снижение энергопотребления;
- упрощено размещение на однокристальной системе, особенно для версий с большим числом ядер, благодаря чему ускорено время вывода конечных продуктов на рынок;
- создан для тесной работы с процессорами ARM Cortex-A и шиной ARM CoreLink CCI-400;
- ARM вместе с TSMC уже оптимизировали Mali-T760 как для популярного сегодня техпроцесса 28-нм HPM, так и для 16-нм FF.
Возможно, ещё более интересным продуктом является ускоритель ARM Mali-T720. Компания называет его наследником графических ускорителей Mali-400 MP и Mali-450 MP, используемых преимущественно в планшетах и смартфонах начального уровня. Как и Mali-450 MP он может использоваться в конфигурациях с числом ядер до 8, однако в отличие от решений предыдущего поколения, Mali-T720 поддерживает OpenGL ES 3.0, как и флагманский Mali-T760.
За последние 2 года поставки чипов с графикой Mali возросли более чем в 10 раз, что постепенно превращает их в стандарт для экосистемы Android. ARM отмечает, что сегодня графика Mali используется более чем в 50% Android-планшетов и более чем в 20% Android-смартфонов. Учитывая столь высокую популярность, ускоритель Mali-T720 был разработан специально под операционную систему Android и оптимизирован для минимизации стоимости и с прицелом на рынок начального уровня. ARM создала Mali-T720 с тем, чтобы минимизировать производственные сложности разработчиков чипов и уменьшить время вывода конечных продуктов на рынок.
К преимуществам и основным особенностям ARM Mali-T720 можно отнести следующее:
- более чем на 150% превосходит ARM Mali-400 по показателю производительности на Вт;
- оптимизированы дизайн и разводка GPU, что позволяет ускорить интеграцию GPU на кристалл конечного чипа;
- занимаемая на кристалле площадь была уменьшена почти на 30%, а производительность увеличена более чем на 50% по сравнению с Mali-450 MP;
- поддержка последних мобильных API OpenGL ES 3.0, OpenCL и RenderScript впервые появятся на рынке смартфонов и планшетов начального уровня.
- ARM и TSMC уже оптимизировала Mali-T720 для популярного сегодня техпроцесса 28-нм HPM.
Когда на рынок выйдут первые решения, использующие графику Mali-T720 и Mali-T760, пока не ясно, однако в этом году их ожидать не стоит. Оптимизации под 28-нм техпроцесс TSMC, впрочем, дают основания надеяться на появление SoC с новой графикой уже в первой половине 2014 года.
Модели [ править | править код ]
| Название | Максимальное количество GPU ядер | Максимальный размер L2 кэша | Поддержка технологий | Архитектура | Использование | Примечания | ||||
| OpenGL ES | OpenVG | OpenCL | Direct3D | Vulkan | ||||||
| Mali-55 | 1 | — | 1.1 | 1.0 | n/a | Оптимизация интерфейса | [5] | |||
| Mali-200 | 1 | — | 2.0 | 1.1 | Utgard [6] | — | [1] | |||
| Mali-300 | 1 | 8 КБ | — | [2] | ||||||
| Mali-400 MP | 4 | от 32 КБ до 256 КБ [7] | — | [3] | ||||||
| Mali-450 MP | 8 | от 32 КБ до 512 КБ [7] | — | [4] | ||||||
| Mali-T604 | 4 | 256 КБ | 3.1 | 1.1 | 1.1 + Renderscript [en] | 9_3 | M >[8] (1-е поколение) | Графика, вычисления | [9] [10] | |
| Mali-T622 | 2 | [10] [11] | ||||||||
| Mali-T624 | 4 | Midgard (2-е поколение) | [12] | |||||||
| Mali-T658 | 8 | [13] | ||||||||
| Mali-T628 | 8 | [14] | ||||||||
| Mali-T678 | 8 | [15] [16] | ||||||||
| Mali-T720 | 8 | от 32 КБ до 256 КБ [7] | Midgard (3-е поколение) | Mali-T720 | ||||||
| Mali-T760 | 16 | от 256 КБ до 2 МБ [7] | 11.1 | Mali-T760 | ||||||
| Mali-T820 | 4 | от 32 КБ до 256 КБ [7] | 3.1 | 1.1 | 1.2 + Renderscript [en] | 9_3 | Midgard (4-е поколение) | Mali-T820 | ||
| Mali-T830 | 4 | от 32 КБ до 256 КБ [7] | Mali-T830 | |||||||
| Mali-T860 | 16 | от 256 КБ до 2 МБ [7] | 11_1 | |||||||
Реализация [ править | править код ]
Mali GPU в разных вариациях можно встретить в таких чипсетах:
Графические процессоры Mali — интеллектуальная собственность компании ARM Limited, является графической частью микропроцессорной архитектуры ARM, применяемой при производстве кристаллов SoC, хорошо известных как — мобильные процессоры Snapdragon, Helio, MT, Exynos, Kirin.
ARM Limited разрабатывает архитектуру процессора, производители MediaTek, Qualcomm, HiSilicon, Samsung — покупают лицензию, с соответствующей документацией. Вносят свои коррективы — выбирают класс, поколение, количество ядер и частоту CPU, изменяют финальные характеристики GPU Mali: количество вычислительных блоков и частоту работы. Обособленное место занимает продукция Qualcomm, при производстве мобильных процессоров используют графические ускорители собственной разработки — Adreno.
Для простоты восприятия, основной строительный материал графических процессоров — вычислительные блоки, в характеристиках процессоров обозначается как — MP (Mali T830 MP2, к примеру). Количество этих «умных» кирпичиков, в тандеме с частотой — определяет производительность видеоускорителя. В таблице характеристик Mali вы можете наблюдать показатели GFLOPS (количество операций в секунду, с запятой), первое значение — это пиковая производительность 1 блока на минимальной частоте, второе значение — теоретический потенциал, при работе всех блоков на максимальной частоте.
Показатели частоты, размеры, тепловыделение, энергоэффективность во многом зависят от применяемых норм производства (nm), двойные значения в этом столбике указывают на то, что чипы производятся или производились с применением разных норм, на усмотрение производителя.
В теории всё предельно просто — чем новее архитектура, больше блоков и выше частота, тем выше быстродействие. На практике, максимальное количество вычислительных блоков графических ускорителей Mali в смартфонах мы так и не увидим, это удел мини-ПК и ноутбуков, где есть маломальская система охлаждения. На сегодняшний день зафиксированный максимум для Mali-G72 это MP18 (18 блоков) — мобильный процессор Samsung Exynos 9810, для сравнения Mali-G71 это MP20 — Samsung Exynos 8895. Намечается выход нового чипсета HiSilicon Kirin 980 с графикой нового поколения Mali-G76 MP10, производительность обещает быть выше графики Adreno 630, используемой в Snapdragon 845.
Реализация
Mali GPU в разных вариациях можно встретить в таких чипсетах:
| Производитель | Название чипсета | Версия графического чипа Mali |
| Allwinner | A10, A13 | Mali-400 MP[17] |
| Allwinner | H3 | Mali-400 MP2 |
| Broadcom | BCM2836 | VideoCore IV |
| AMLogic | 8726-M, 8726-MX | Mali-400 MP/MP2[17] |
| AMLogic | S802, S812, S805, M805 | Mali-450 |
| AMLogic | S905, S905X | Mali-450MP |
| AMLogic | S912 | Mali-T820 |
| CSR | Quatro 5300 Series | Mali-400 MP |
| Huawei | HiSilicon Kirin 659 | Mali-T830 MP2 |
| NetLogic | Au1380, Au1350 | Mali-200[18][19] |
| NUFRONT | NuSmart 2816 | Mali-400 MP |
| NUFRONT | NuSmart 2816M | Mali-400 MP |
| NUFRONT | NuSmart 115 | Mali-400 MP |
| MediaTek | MT6572 | Mali-400 MP |
| MediaTek | MT6582 | Mali-400 MP2 |
| MediaTek | MT6592 Octa | Mali-450 [email protected] MHz |
| MediaTek | MT6735 | Mali-T720 |
| MediaTek | MT6753 ARM® Cortex®-A53 1.3GHz x 8 | Mali T720 [email protected]МГц |
| MediaTek | MT6750 8 x ARM Cortex A-53 @1.51 GHz | Mali-T860 MP2 |
| Rockchip | RK3066(40 nm, ARMv7-A, до 1.6 Ггц) | Mali-400 MP4(250 MHz)[20] |
| Rockchip | RK3188(28 nm, ARMv7-A, до 1.8 Ггц) | Mali-400 MP4(600 MHz) |
| Rockchip | RK3288(28 nm, ARMv7-A, до 2.0 Ггц) | Mali-760 MP4 |
| Samsung | S5P6450 Vega | Mali-400 MP[21] |
| Samsung | Exynos 2 Dual 3250 | Mali-400 MP2 @ 400MHz |
| Samsung | Exynos 3 Quad 3470 | Mali-400 MP4 @ 450 MHz |
| Samsung | Exynos 3 Quad 3475 | Mali-T720 @ 533 MHz |
| Samsung | Exynos 4 Dual 4210, 4212 Quad 4412 | Mali-400 MP4[22] @ 266 MHz — @ 400 MHz (533 MHz in Prime) |
| Samsung | Exynos 5 Dual 5250 | Mali-T604 MP4[23] @ 533 MHz |
| Samsung | Exynos 5 Hexa 5260 | Mali-T620 MP4 @ 600 MHz |
| Samsung | Exynos 5 Octa 5420 / 5422 / 5430 | Mali-T620 MP8 @ 533 MHz — @ 600 MHz |
| Samsung | Exynos 7 Octa 7580 | Mali-T720 MP2 @ 600 MHz |
| Samsung | Exynos 7 Octa 5433 | Mali-T760 MP6 @ 700 MHz |
| Samsung | Exynos 7 Octa 7420 | Mali-T760 MP8[24] @ 772 MHz |
| Socle-Tech | Leopard-6 | Mali-200[25] |
| Spreadtrum | SC8810[26], SC6820[27] | Mali-400[28](хотя синтетические тесты показывают Mali-300) |
| ST-Ericsson | NovaThor U9500, U8500, U5500 | Mali-400 MP[29] |
| STMicroelectronics | SPEAr1340 | Mali-200[30] |
| STMicroelectronics | STi7108, STiH416 | Mali-400 MP[31][32] |
| Telechips | TCC8803, TCC8902, TCC8900, TCC9201 | Mali-200[17][33] |
| WonderMedia | Prizm WM8950 | Mali-400 MP[34] |
