GPU应用锋芒毕露，Imagination到底在拼什么？

嵌入式GPU的应用领域已经从最初的智能手机、平板电脑，逐步扩大至机顶盒、数字电视、车载信息娱乐系统，而最新的趋势则是将GPU应用到IoT、可穿戴设备、AR/VR、服务器等新兴领域。如何在带给用户最佳体验的同时更兼顾低功耗特性？创新应用又对GPU提出了哪些新的要求？且听 Imagination业务开发高级工程经理Rys Sommefeldt 带你解读上述话题……

越来越重要的GPU

在传统GPU市场中，永远都存在着对更佳视觉用户体验的追求，包括更高的显示分辨率、更新率和更佳的像素效果，所以很多设备都要求采用更佳的GPU。而在部分新兴领域，GPU IP的应用同样不可避免，比如VR/AR的成功就依赖于高质量图形性能，而且必须具备显示功能。在这样的领域中，没有GPU是不行的，所以GPU应用延伸至这些行业也不足为奇。

但在Imagination业务开发高级工程经理Rys Sommefeldt看来，更加有趣的话题是GPU在IoT和可穿戴设备等领域中的应用。这些应用虽然也可能具有显示性能，但其分辨率需求低，CPU就足以实现相应的性能。有些设备甚至可能都没有显示功能，比如海量的IoT产品和服务器应用等。

GPU的利用往往取决于以下两个关键因素：功耗以及CPU无法满足的计算性能需求。Rys Sommefeldt认为，对于具备显示功能的可穿戴设备(例如智能手表)，使用GPU可在满足性能需求的同时降低设备功耗，从而改善可穿戴设备中最重要的因素—电池寿命；而对于没有显示功能的应用来说，使用GPU基本意味着设备有相应的计算需求，而这些需求与GPU架构和它的运行方式高度契合。在这些应用场景中，对像素的追求并不是使用GPU的主要目的。

除了图形处理，GPU要不要尝试一下通用计算？

Rys Sommefeldt在接受采访时称，承担更多计算任务将是GPU发展的必然趋势。相比于主要应用于通用目标计算上的传统渲染场景，AR/VR带来了更多整体渲染和视觉处理系统的需求。尽管它仍旧是图形相关的通用目标计算，但已经不属于传统光栅化。因此，具备在单一渲染框架中混合GPU和计算负荷的GPU微架构，来满足不同水平的需求，这一点非常重要。

应用在PowerVR Wizard GPU中的光线追踪技术是Imagination的“杀手锏”之一，尤其适合于AR/VR等非传统应用场景的使用。它可以将渲染完成的图像根据人眼效果进行调整，并将之扭曲提供恰当的输出，以适应特定的视觉系统—无论是镜头还是人眼。相比于在单独GPU上运行同样的负载，该技术具备在硬件光线追踪器上运行扭曲平台，并与GPU一道形成独特的优势。

性能与功耗，两者必须得兼

上述这些细分领域有些属于快速变化的高存量市场，有些属于拥有很大创新空间的新兴市场，但它们都依赖于高性能GPU在最低功耗下的性能表现。换句话说，如何在带给用户最佳性能体验的同时更兼顾低功耗特性，正成为各家公司实力比拼的焦点。

根据多年来提供GPU授权设计的经验，Rys Sommefeldt说自己认识到很多时候市场所需要的与实际创造出来的产品并不一致。“每个人都希望看到一定的改变，即使只是很小的变化，但我们又无法准确预测客户所期望的目标性能水平、功耗和领域，这就是这个行业的本质。所以，可扩展的、模块化的可调节GPU设计是必须的。”

对于GPU来说，最关键的可扩展因素永远是性能，例如浮点数量和GPU可处理的像素数量。因此，通过在设计中提供多种水平的性能，用户就有机会以最少的精力和时间来应对市场中新的配置需求，并使自己得以跳出原本的领域和产品计划。

Imagination最新推出的块状延迟渲染微架构是专为在渲染过程中降低工作量而设计的。该架构不对隐藏的像素内容进行着色内容处理，意味着无需耗费电源来运行ALU和获取寄存器组，从而带来了功耗方面的大幅降低；也无需提供纹理模型和写出用于中继缓冲或最终图形的像素，极大地节省了存储需求。

设计增值，才能活下去

近年来，Imagination在为客户提供硬件、软件和市场方面的产品支持上也取得了巨大的成就。包括提供专门的硬件设计团队与客户、晶圆代工长沟通合作，以确保实现最佳的片上性能；战略软件团队与客户和开发者共同创建可为PowerVR提供明确策略优势的软件产品；细分市场营销专家充分理解客户的目标应用细节，展示PowerVR在相应领域的巨大价值等。