从图形处理到AI加速，一文看懂Imagination D系列GPU

Imagination 的 D 系列于 2022 年首次发布，见证了生成式 AI 从云端到智能手机等消费设备中普及。在云端，由于 GPU 的可编程性、可扩展性和快速处理 AI 工作负载的能力，GPU 已成为高效的AI 加速器。这种特性也被沿用到消费设备中。是以，随着新兴GPU应用的出现，其重点已从提供游戏和高级图形效果（如光线追踪）转向能够作为高效的AI加速器。为了应对日益严苛的应用场景和计算需求，现代消费电子设备中的系统芯片（SoC）通常配备了多种异构计算处理器——如DSP、NPU、CPU——这些处理器也能执行AI工作负载（其中有些在可编程性或性能方面优于其他处理器）。在所有这些处理器中，只有GPU能够以具有竞争力的性能、功耗和面积预算同时处理图形和AI任务。如果芯片设计师能够通过将AI任务交由一个本来就需要用来运行用户界面的处理器来简化系统，这无疑是一款高度优化且高效的产品。像素处理始终是 Imagination 的首要任务——这是 GPU 的基本功能，也是它们被集成到芯片中的原因。不过，在 D 系列及以后的产品中，我们越来越多地专注计算的功能，使系统设计者能够利用GPU在 AI 加速方面的明显优势。

DXT GPU：可扩展的4级光线追踪方案

D系列包括四款产品、十五种现货配置，并且拥有一系列市场领先的创新，从DXT开始就提出了可扩展光线追踪概念，专为移动设备设计。通过DXT，硬件设计师能够实现出色的光线追踪效果，占用面积仅为Imagination C系列GPU的一半。这是Photon架构的一次重大进化，依然是市场上最先进的光线追踪解决方案，位于光线追踪级别系统的第4级。除了光线追踪能力，DXT还在前一代产品的基础上提升了20%的性能密度，并着重于性能效率的提升，推出了一系列特性，这些特性也被后续的D系列产品所采用，如全新的改进版固件处理器、2D双速率纹理映射、流水线数据主控和片段着色率。DXT已经成功开放i移动市场授权。

DXD GPU：面向PC、云游戏，支持DirectX

在2023年底，我们为桌面和数据中心客户推出了首款专为他们设计的高性能GPU IP——DXD。DXD在1.5GHz时可实现高达18 TOPS INT8的性能，首次将Imagination的API覆盖扩展至DirectX（具体为D系列的FL11_0）。它已授权给一些雄心勃勃的公司，这些公司正在开发自己的图形卡，旨在提升工作效率和云游戏体验。在这一市场中，我们的硬件虚拟化技术HyperLane发挥了重要作用，支持在单个GPU上安全运行多达八个操作系统。这意味着当DXD GPU部署在服务器中时，能够同时支持八个玩家。

DXS GPU：面向智能座舱，首创分布式功能安全

汽车市场是Imagination最重要的市场之一，也是我们在车载信息娱乐系统GPU IP领域占据领先份额的市场。随着驾驶舱和信息娱乐屏幕的尺寸、数量和复杂性的不断增加，需要更强大的GPU来处理更多的像素；与此同时，这些GPU在支持安全关键功能（如向驾驶员显示速度信息）时，还必须符合汽车安全标准。然而，遵守这些标准传统上会带来2倍的功耗、性能、面积（PPA）代价。

Imagination 的汽车市场专用 D 系列 GPU——DXS，消除了实现 ASIL-B 功能安全相关的 PPA 代价。其分布式功能安全方面的创新，包括引入专利的安全对概念，意味着公司不再需要设置两个核心，或重复运行工作负载，或依赖昂贵的软件测试库来检查处理逻辑是否正确运行。

此外，随着汽车自主性的增加，越来越多的公司正在车内自主系统中使用 Imagination GPU 作为可编程 AI 加速器。为了支持这一点，DXS 提供了加速计算工作负载的新功能和一组高度优化的 OpenCL 计算库，相比开源等效库，这些库可以使实际 GPU 性能提升高达 4 倍。综合所有这些优化，DXS 提供的计算性能比 Imagination 之前面向汽车市场的解决方案高出十倍（对于安全关键计算工作负载则高达二十倍）。

DXTP GPU：加速游戏和AI应用

DXTP 结合了 DXS 提供的计算性能和效率改进、DXT 引入的图形性能和效率特性以及额外的微架构调整，这些调整共同使能源效率提高了多达 20%（相较于 DXT），并使 DXTP 能够处理更复杂的场景并延长其续航时间（即长时间释放性能的能力）。

它是 D 系列的最后一款产品，非常适合为智能手机和其他功耗受限设备提供先进的图形和计算加速，得到了 Imagination 软件解决方案和功能丰富的开发者工具的全面支持。它可以像处理复杂的游戏场景一样轻松处理大型语言模型，甚至可以两者同时进行。

这种灵活性正是现在区分 Imagination GPU 与其他加速器的关键所在。DXTP 是一站式解决方案，拥有广泛的软件生态系统，可以编程处理从用户界面到神经网络的各种工作负载。它的并行性确保了出色性能，而基于图块的计算流水线确保了高效性。

随着 D系列所有产品的发布，展望未来，Imagination 将继续通过高性能高效的 GPU 为客户提供支持，为从智能手表到服务器的所有设备提供完美的图形处理和先进智能支持。

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