Serie de unidades de procesamiento gráfico producidas por ARM Holdings
Las series Mali e Immortalis de unidades de procesamiento gráfico (GPU) y procesadores multimedia son núcleos de propiedad intelectual de semiconductores producidos por Arm Holdings para su licencia en varios diseños ASIC por parte de socios de Arm.
Las GPU Mali fueron desarrolladas por Falanx Microsystems A/S , que fue una escisión de un proyecto de investigación de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología . [1] Arm Holdings adquirió Falanx Microsystems A/S el 23 de junio de 2006 y renombró la empresa a Arm Norway . [2]
Originalmente se llamó Malaik , pero el equipo acortó el nombre a Mali , que en serbocroata significa "pequeño", lo que se pensó que sería apropiado para una GPU móvil. [3]
El 28 de junio de 2022, Arm anunció su serie de GPU Immortalis con soporte de trazado de rayos basado en hardware.
Arquitecturas de GPU
Utgard
En 2005, Falanx anunció su arquitectura de GPU Utgard, la GPU Mali-200. [5] Arm siguió con la Mali-300, Mali-400, Mali-450 y Mali-470. Utgard era una GPU no unificada (sombreadores de píxeles y vértices discretos). [1]
Midgard
Midgard 1.ª generación
El 10 de noviembre de 2010, Arm anunció su arquitectura de GPU Midgard de primera generación, que incluye la GPU Mali-T604 y más tarde la Mali-T658 en 2011. [6] [7] [8] [9] Midgard utiliza un sistema de mosaico jerárquico. [1]
Midgard 2da generación
El 6 de agosto de 2012, Arm anunció su arquitectura de GPU Midgard de segunda generación, incluida la GPU Mali-T678. [10] Midgard de segunda generación introdujo Forward Pixel Kill. [1] [11]
Midgard 3ra generación
El 29 de octubre de 2013, Arm anunció su arquitectura de GPU Midgard de tercera generación, incluida la GPU Mali-T760. [12] [1] [13] [14] [15]
Midgard 4ta generación
El 27 de octubre de 2014, Arm anunció su arquitectura de GPU Midgard de cuarta generación, que incluye Mali-T860, Mali-T830 y Mali-T820. Su GPU insignia Mali-T880 se anunció el 3 de febrero de 2015. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [16]
- Hasta 16 núcleos para Mali-T880, con caché L2 de 256 KB a 2 MB
Bifrost
Bifrost de primera generación
El 27 de mayo de 2016, Arm anunció su arquitectura de GPU Bifrost, que incluye la GPU Mali-G71. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [17] [18]
- Shaders unificados con vectorización cuádruple
- ISA escalar
- Cláusulas de ejecución
- Coherencia total de caché
- Hasta 32 núcleos para Mali-G71, con caché L2 de 128 KB a 2 MB
- Arm afirma que la Mali-G71 tiene un 40% más de densidad de rendimiento y un 20% más de eficiencia energética que la Mali-T880
Bifrost de segunda generación
El 29 de mayo de 2017, Arm anunció su arquitectura de GPU Bifrost de segunda generación, que incluye la GPU Mali-G72. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [19] [20]
- Optimizaciones aritméticas y cachés aumentados
- Hasta 32 núcleos para Mali-G72, con caché L2 de 128 KB a 2 MB
- Arm afirma que el Mali-G72 tiene un 20% más de densidad de rendimiento y un 25% más de eficiencia energética que el Mali-G71
Bifrost de 3.ª generación
El 31 de mayo de 2018, Arm anunció su arquitectura de GPU Bifrost de tercera generación, que incluye la GPU Mali-G76. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [21] [22]
- 8 líneas de ejecución por motor (antes 4). Rendimiento de píxeles y texeles duplicado
- Hasta 20 núcleos para Mali-G76, con caché L2 de 512 KB a 4 MB
- Arm afirma que el Mali-G76 tiene un 30% más de densidad de rendimiento y un 30% mejor eficiencia energética que el Mali-G72
Valhall
Valhall de primera generación
El 27 de mayo de 2019, Arm anunció su arquitectura de GPU Valhall, que incluye la GPU Mali-G77 y, en octubre, las GPU Mali-G57. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [23] [24] [25]
- Nuevo motor superescalar
- ISA escalar simplificada
- Nueva programación dinámica
- Hasta 16 núcleos para Mali-G77, con caché L2 de 512 KB a 2 MB
- Arm afirma que el Mali-G77 tiene un 30% más de densidad de rendimiento y un 30% mejor eficiencia energética que el Mali-G76
Valhall 2da generación
El 26 de mayo de 2020, Arm anunció su arquitectura de GPU Valhall de segunda generación, que incluye la Mali-G78. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [26] [27] [28]
- Dominios de reloj asincrónicos
- Nuevas unidades FMA y aumento del rendimiento de Tiler
- Hasta 24 núcleos para Mali-G78, con caché L2 de 512 KB a 2 MB
- Amortiguador de compresión del armazón del brazo (AFBC)
- Arm afirma que el Mali-G78 tiene un 15% más de densidad de rendimiento y un 10% mejor eficiencia energética que el Mali-G77
Valhall 3ra generación
El 25 de mayo de 2021, Arm anunció su arquitectura de GPU Valhall de tercera generación (como parte de TCS21), que incluye las GPU Mali-G710, Mali-G510 y Mali-G310. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [29] [30] [31]
- Núcleos de sombreado más grandes (el doble en comparación con Valhall 2.ª generación)
- El nuevo frontend de GPU, Command Stream Frontend (CSF), reemplaza al Administrador de trabajos
- Hasta 16 núcleos para Mali-G710, con caché L2 de 512 KB a 2 MB
- Arm afirma que el Mali-G710 tiene un 20% más de densidad de rendimiento y un 20% mejor eficiencia energética que el Mali-G78
Valhall 4ta generación
El 28 de junio de 2022, Arm anunció su arquitectura de GPU Valhall de cuarta generación (como parte de TCS22), que incluye las GPU Immortalis-G715, Mali-G715 y Mali-G615. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [32]
- Compatibilidad con trazado de rayos (basado en hardware)
- Sombreado de tasa variable [33]
- Nuevo motor de ejecución, con bloque FMA duplicado, compatibilidad con instrucciones de multiplicación de matrices y mejoras en PPA
- Compresión de frecuencia fija del brazo (AFRC)
- Arm afirma que el Immortalis-G715 tiene un 15 % más de rendimiento y un 15 % más de eficiencia energética que el Mali-G710 [34]
5ta generación
El 29 de mayo de 2023, Arm anunció su arquitectura de GPU Arm de quinta generación (como parte de TCS23), incluidas las GPU Immortalis-G720, Mali-G720 y Mali-G620. [35] [36] [37] Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [38]
- Canalización de sombreado de vértices diferidos (DVS)
- Arm afirma que el Immortalis-G720 tiene un 15% más de rendimiento y utiliza hasta un 40% menos de ancho de banda de memoria que el Immortalis-G715
Detalles técnicos
Al igual que otros núcleos IP integrados para la aceleración de renderizado 3D , la GPU Mali no incluye controladores de pantalla que controlen los monitores, a diferencia de las tarjetas de video de escritorio comunes . En cambio, el núcleo ARM Mali es un motor 3D puro que renderiza gráficos en la memoria y pasa la imagen renderizada a otro núcleo para manejar la pantalla.
Sin embargo, ARM otorga licencias a los núcleos SIP del controlador de pantalla independientemente del bloque SIP del acelerador 3D de Mali, por ejemplo, Mali DP500, DP550 y DP650. [39]
ARM también proporciona herramientas para ayudar en la creación de sombreadores OpenGL ES denominados Mali GPU Shader Development Studio y Mali GPU User Interface Engine .
Los controladores de pantalla, como el controlador de pantalla ARM HDLCD, están disponibles por separado. [40]
Variantes
El núcleo de Mali surgió de los núcleos producidos previamente por Falanx y actualmente está constituido por: [41]
Algunas microarquitecturas (¿o sólo algunos chips?) admiten la coherencia de caché para la caché L2 con la CPU. [65] [66]
La compresión de textura escalable adaptativa (ASTC) es compatible con las series Mali-T620, T720/T760, T820/T830/T860/T880 [43] y Mali-G.
Implementaciones
Las variantes de GPU Mali se pueden encontrar en los siguientes sistemas en chips (SoC):
Procesadores de vídeo Mali
Mali Video es el nombre que se le da al ASIC dedicado a la codificación y decodificación de video de ARM Holdings . Existen múltiples versiones que implementan una serie de códecs de video , como HEVC , VP9 , H.264 y VP8 . Al igual que con todos los productos de ARM, el procesador de video Mali es un núcleo de propiedad intelectual de semiconductores con licencia para terceros para su inclusión en sus chips. La capacidad de codificación y decodificación en tiempo real es fundamental para la videotelefonía . También se incorpora una interfaz con la tecnología TrustZone de ARM para permitir la gestión de derechos digitales de material protegido por derechos de autor .
Mali-V500
La primera versión de un procesador de video Mali fue el V500, lanzado en 2013 con la GPU Mali-T622. [119] El V500 es un diseño multinúcleo, con 1 a 8 núcleos, con soporte para H.264 y una ruta de video protegida usando ARM TrustZone . La versión de 8 núcleos es suficiente para decodificar video 4K a 120 cuadros por segundo (fps). El V500 puede codificar VP8 y H.264, y decodificar H.264, H.263, MPEG4, MPEG2, VC-1/WMV, Real, VP8.
Mali-V550
Los procesadores de video ARM V550, que se lanzaron con la GPU Mali-T800, agregaron compatibilidad con codificación y decodificación HEVC, profundidad de color de 10 bits y tecnologías para reducir aún más el consumo de energía. [120] El V550 también incluyó mejoras tecnológicas para manejar mejor la latencia y ahorrar ancho de banda. [121] Nuevamente construido en torno a la idea de un número escalable de núcleos (1-8), el V550 podía admitir entre 1080p60 (1 núcleo) y 4K120 (8 núcleos). El V550 admitía codificación HEVC Main, H.264, VP8, JPEG y decodificación HEVC Main 10, HEVC Main, H.264, H.263, MPEG4, MPEG2, VC-1/WMV, Real, VP8 y JPEG.
Mali-V61
El procesador de video Mali V61 (anteriormente llamado Egil) fue lanzado con la GPU Mali Bifrost en 2016. [122] [123] V61 ha sido diseñado para mejorar la codificación de video, en particular HEVC y VP9, y para permitir la codificación de una o varias transmisiones simultáneamente. [124] El diseño continúa con el diseño de número de núcleo variable de 1 a 8, con un solo núcleo que admite 1080p60 mientras que 8 núcleos pueden manejar 4Kp120. Puede decodificar y codificar VP9 de 10 bits, VP9 de 8 bits, HEVC Main 10, HEVC Main, H.264, VP8, JPEG y decodificar solo MPEG4, MPEG2, VC-1/WMV, Real, H.263. [125]
Mali-V52
El procesador de video Mali V52 se lanzó con las GPU Mali G52 y G31 en marzo de 2018. [126] El procesador está diseñado para admitir video 4K (incluido HDR) en dispositivos convencionales. [127]
La plataforma es escalable de 1 a 4 núcleos y duplica el rendimiento de decodificación en relación con V61. También agrega capacidades de codificación (nivel 5.0) y decodificación (nivel 5.1) de High 10 H.264, así como capacidad de decodificación AVS Parte 2 (Jizhun) y Parte 16 (AVS+, Guangdian) para YUV420. [128]
Mali-V76
El procesador de video Mali V76 se lanzó con la GPU Mali G76 y la CPU Cortex-A76 en 2018. [129] El V76 fue diseñado para mejorar el rendimiento de codificación y decodificación de video. El diseño continúa con el diseño de número variable de núcleos de 2 a 8, con 8 núcleos capaces de decodificar 8Kp60 y codificar 8Kp30. Afirma que mejora la calidad de codificación HEVC en un 25% en relación con Mali-V61 en el lanzamiento. El códec AV1 no es compatible.
Mali-V77
El procesador de video Mali V77 se lanzó con la GPU Mali G77 y la CPU Cortex-A77 en 2019.
Comparación
Procesadores de pantalla Mali
Malí-D71
El Mali-D71 agregó el codificador Arm Framebuffer Compression (AFBC) 1.2, soporte para ARM CoreLink MMU-600 y Assertive Display 5. Assertive Display 5 tiene soporte para HDR10 y log-gamma híbrido (HLG) .
Malí-D77
La Mali-D77 agregó funciones que incluyen distorsión temporal asincrónica (ATW) , corrección de distorsión de lente (LDC) y corrección de aberración cromática (CAC) [ ancla rota ] . La Mali-D77 también es capaz de reproducir 3K (2880x1440) a 120 Hz y 4K a 90 Hz. [134]
Cámara de Mali
Malí-C71
El 25 de abril de 2017 se anunció el Mali-C71, el primer procesador de señales de imagen (ISP) de ARM. [146] [147] [148]
Mali-C52 y Mali-C32
El 3 de enero de 2019 se anunciaron los Mali-C52 y C32, destinados a dispositivos de uso cotidiano, incluidos drones, asistentes domésticos inteligentes y seguridad, y cámaras de protocolo de Internet (IP). [149]
Malí-C71AE
El 29 de septiembre de 2020 se presentó el procesador de señal de imagen Mali-C71AE, junto con la CPU Cortex-A78AE y la GPU Mali-G78AE. [150] Admite hasta 4 cámaras en tiempo real o hasta 16 cámaras virtuales con una resolución máxima de 4096 x 4096 cada una. [151]
Malí-C55
El 8 de junio de 2022 se presentó el ISP Mali-C55 como sucesor del C52. [152] [153] Es el procesador de señales de imagen más pequeño y configurable de Arm, y admite hasta 8 cámaras con una resolución máxima de 48 megapíxeles cada una. Arm afirma que tiene un mapeo de tonos mejorado y una reducción de ruido espacial en comparación con el C52. Se pueden combinar varios ISP C55 para admitir resoluciones superiores a 48 megapíxeles.
Comparación
Los controladores FOSS Lima, Panfrost y Panthor
El 21 de enero de 2012, Phoronix informó que Luc Verhaegen estaba impulsando un intento de ingeniería inversa dirigido a la serie de GPU Mali, específicamente las versiones Mali 200 y Mali 400. El proyecto se conocía como Lima y apuntaba al soporte para OpenGL ES 2.0. [155] El proyecto de ingeniería inversa se presentó en FOSDEM , el 4 de febrero de 2012, [156] [157] seguido de la apertura de un sitio web [158] que mostraba algunos renders. El 2 de febrero de 2013, Verhaegen demostró Quake III Arena en modo timedemo, ejecutándose sobre el controlador Lima. [159] En mayo de 2018, un desarrollador de Lima publicó el controlador para su inclusión en el kernel de Linux. [160] En mayo de 2019, el controlador Lima se convirtió en parte del kernel principal de Linux. [161] La contraparte del espacio de usuario de Mesa se fusionó al mismo tiempo. Actualmente es compatible con OpenGL ES 1.1, 2.0 y partes de Desktop OpenGL 2.1, y la emulación de respaldo en MESA proporciona soporte completo para entornos de escritorio gráficos. [162]
Panfrost es un esfuerzo de ingeniería inversa para el desarrollo de controladores para GPU Mali Txxx (Midgard) y Gxx (Bifrost). La charla Introducing Panfrost [163] se presentó en la Conferencia de desarrolladores de X.Org 2018. A partir de mayo de 2019, el controlador Panfrost es parte del núcleo principal de Linux. [164] y MESA. Panfrost es compatible con OpenGL ES 2.0, 3.0 y 3.1, así como con OpenGL 3.1. [165]
Posteriormente, Collabora desarrolló el controlador Panthor [166] para las GPU G310, G510, G710.
Véase también
- Adreno : GPU desarrollada por Qualcomm (antes AMD, luego Freescale)
- Familia de SoCs Atom : con núcleo gráfico Intel, sin licencia de terceros
- APU móviles AMD : con núcleo gráfico AMD, licenciadas a Samsung [167]
- PowerVR – de Imagination Technologies
- Tegra : familia de SoCs de Nvidia con el núcleo gráfico disponible como bloque SIP para terceros
- VideoCore : familia de SoC de Broadcom con el núcleo gráfico disponible como bloque SIP para terceros
- Vivante – disponible como bloque SIP para terceros
- Imageon : antigua GPU móvil de AMD
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Enlaces externos
- Procesamiento de gráficos desde el sitio web de ARM
- Centro de desarrolladores de Mali Archivado el 7 de enero de 2017 en Wayback Machine un sitio enfocado en desarrolladores administrado por ARM
- V500
- V550
- Conductor de Lima
