多核的误区 手机GPU各指标参数揭秘

皇家马德外

高级图形处理器在进行推广时通常比较多个低级别性能指标。例如，Imagination PowerVR GPU比较常用的比较指标为GFLOPS (测量计算吞吐量) ，每秒三角形生成数量(测量几何吞吐量)，每秒像素数填充和每秒纹理数(测量填充率) 。

　　除了这些较为传统的指标，企业开始按照产品中所包含的内核数量来说明架构已经较为常见。尽管按照既定状况来说，内核数量的含义已经被GPU市场曲解。也就是说，这个词语具有延展性，经过一段时间这个词语在反映常见功能方面已经有所更新。我来说明内核数量的常见意义。

　　什么是内核？

　　这要依据实际情况而定。内核数量的意义在以前是表示处理器前端的数量。内核并不复杂，前端的作用是调度执行线程。几乎所有高级GPU都已经简化设计，在计算资源前端设置多个调度器和相关调度逻辑，执行预订的任务。

　　每个调度器跟踪数个需要执行的线程，在单个时钟周期中运行单个程序的单一指令。单个指令指标的作用是在一组算资源上运行程序，不考虑线程数量或者计算资源的共享方式，这是内核的通常定义。

　　但是，我们也用这个内核来说明Series5 SGX GPU的整个状况。例如在SGX544MP3中，共有SGX544MP3的3个完整例程—可以复用所有GPU资源，我们称之为MP3配置，或者叫3核 GPU。

　　多核的误区

　　因此，随着高级移动系统中CPU内核数量迅速增加， GPU厂商要表达的信息是GPU也是多核设计，我们的许多竞争对手将独立的ALU流水线视作内核以强调其优势。但这些ALU流水线不能实现完全独立的相互 调度，这些流水线与SIMD模式中的流水线一样每个时钟周期运行同一指令。并未出现我们所指的独立前端或独立指令指针，但尽管如此市场依然称其为一个内 核。

　　我们按照同样的方式从基本的构建模块---统一着色器集群(Unified Shading Cluster，USC)到独立流水线来说明PowerVR Rogue，来看一下如何计算内核数量。

　　PowerVR Rogue USC

　　Rogue的架构是由多个模块构建而成，这些模块称为统一着色器集群，简称USC。我们扩展这个架构来满足客户对GPU的需求，以支持系统级芯片及专门的细分市场，我们将数个USC以及其他相关资源连接在一起后集成在整个GPU IP上。

　　打开USC，您会发现用于分析数据并得出结果的是数个ALU流水线。我们并行设置这些流水线，每个USC设置16个流水线。这样设置的原因是，图像 呈并行处理，其中多个相关的数据，通常是矢量或像素同时运行。事实上，高级像素着色的属性驱动相关像素是并行的，因此有必要同时运行这些高级像素。

　　标量SIMD执行和矢量低效

　　USC的关键属性是按照标量模式处理数据。也就是说对于给定的工作项目，例如一个象素，USC不是在同一时钟周期内的同一独立管道上同时执行红、 绿、蓝和透明度的矢量。相反， USC在一个时钟周期内执行一个红色组件，接下来执行蓝色组件，以此类推，直到执行完所有组件。为实现矢量基准单位的峰值吞吐量，标量SIMD单元并行处 理多个工作项目。例如，每个时钟周期内处理一个像素的4-wide矢量的峰值吞吐量相当于4-wide 标量SIMD单元，可在每个时钟周期内处理四个像素。