Serie de unidades de procesamiento de gráficos 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 la concesión de licencias en varios diseños ASIC a los socios de Arm.
Las GPU de Mali fueron desarrolladas por Falanx Microsystems A/S , que fue un derivado 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 cambió el nombre de la empresa a Arm Noruega . [2]
Originalmente se llamaba Malaik , pero el equipo acortó el nombre a Mali , que en serbocroata significa "pequeño", y se pensó que era adecuado para una GPU móvil. [3]
El 28 de junio de 2022, Arm anunció su serie Immortalis de GPU con soporte de Ray Tracing basado en hardware.
Arquitecturas de GPU
Utgard
En 2005, Falanx anunció su arquitectura de GPU Utgard, la GPU Mali-200. [5] Arm siguió con Mali-300, Mali-400, Mali-450 y Mali-470. Utgard era una GPU no unificada (sombreadores de vértices y píxeles discretos). [1]
Midgard
Midgard 1.ª generación
El 10 de noviembre de 2010, Arm anunció su arquitectura de GPU Midgard de primera generación, incluida la GPU Mali-T604 y más tarde la GPU 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 2.ª generación introdujo Forward Pixel Kill. [1] [11]
Midgard tercera 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, 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 256 KB – 2 MB de caché L2
bifrost
Bifrost 1.ª generación
El 27 de mayo de 2016, Arm anunció su arquitectura de GPU Bifrost, incluida la GPU Mali-G71. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [17] [18]
- Sombreadores unificados con vectorización cuádruple
- ISA escalar
- Ejecución de cláusulas
- Coherencia total de la caché
- Hasta 32 núcleos para Mali-G71, con 128 KB – 2 MB de caché L2
- Arm afirma que el Mali-G71 tiene un 40% más de densidad de rendimiento y un 20% mejor de eficiencia energética que el Mali-T880
Bifrost 2da generación
El 29 de mayo de 2017, Arm anunció su arquitectura de GPU Bifrost de segunda generación, incluida la GPU Mali-G72. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [19] [20]
- Optimizaciones aritméticas y aumento de cachés.
- Hasta 32 núcleos para Mali-G72, con 128 KB – 2 MB de caché L2
- Arm afirma que el Mali-G72 tiene un 20% más de densidad de rendimiento y un 25% mejor eficiencia energética que el Mali-G71
Bifrost 3.ª generación
El 31 de mayo de 2018, Arm anunció su arquitectura de GPU Bifrost de cuarta generación, incluida la GPU Mali-G76. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [21] [22]
- 8 carriles de ejecución por motor (antes 4). Rendimiento duplicado de píxeles y texel
- Hasta 20 núcleos para Mali-G76, con 512 KB – 4 MB de caché L2
- Arm afirma que el Mali-G76 tiene un 30% más de densidad de rendimiento y un 30% mejor de eficiencia energética que el Mali-G72
Valhalla
Valhall 1.ª generación
El 27 de mayo de 2019, Arm anunció su arquitectura de GPU Valhall, incluida 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 simplificado
- Nueva programación dinámica
- Hasta 16 núcleos para Mali-G77, con 512 KB – 2 MB de caché L2
- Arm afirma que el Mali-G77 tiene un 30% más de densidad de rendimiento y un 30% mejor de 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, incluida 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 512 KB – 2 MB de caché L2
- Compresión del amortiguador del marco del brazo (AFBC)
- Arm afirma que el Mali-G78 tiene un 15% más de densidad de rendimiento y un 10% mejor de 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), incluidas 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)
- Nueva interfaz de GPU, Command Stream Frontend (CSF) reemplaza al Administrador de trabajos
- Hasta 16 núcleos para el Mali-G710, con 512 KB – 2 MB de caché L2
- Arm afirma que el Mali-G710 tiene un 20% más de densidad de rendimiento y un 20% mejor de 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), incluidas las GPU Immortalis-G715, Mali-G715 y Mali-G615. Las nuevas características de microarquitectura incluyen: [32]
- Compatibilidad con Ray Tracing (basado en hardware)
- Sombreado de tasa variable [33]
- Nuevo motor de ejecución, con bloque FMA duplicado, soporte de instrucciones Matrix Multiply y mejoras de PPA
- Compresión de frecuencia fija del brazo (AFRC)
- Arm afirma que el Immortalis-G715 tiene un 15% más de rendimiento y un 15% mejor 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]
- Tubería de sombreado de vértices diferido (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 controlan los monitores, a diferencia de las tarjetas de video de escritorio comunes . En cambio, el núcleo Mali ARM es un motor 3D puro que procesa gráficos en la memoria y pasa la imagen renderizada a otro núcleo para manejar la visualización.
Sin embargo, ARM otorga licencias para 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 llamados 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 anteriormente por Falanx y actualmente constituye: [41]
Algunas microarquitecturas (¿o simplemente algunos chips?) admiten coherencia de caché para la caché L2 con la CPU. [66] [67]
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 de Malí
Mali Video es el nombre dado al ASIC dedicado a la decodificación y codificación de video de ARM Holdings . Existen múltiples versiones que implementan varios códecs de video , como HEVC , VP9 , H.264 y VP8 . Como ocurre con todos los productos ARM, el procesador de vídeo Mali es un núcleo de propiedad intelectual de semiconductores con licencia a terceros para su inclusión en sus chips. La capacidad de codificar y decodificar en tiempo real es fundamental para la videotelefonía . También se incorpora una interfaz para la tecnología TrustZone de ARM para permitir la gestión de derechos digitales de material protegido por derechos de autor .
Malí-V500
La primera versión de un procesador de vídeo Mali fue el V500, lanzado en 2013 con la GPU Mali-T622. [117] El V500 tiene un diseño multinúcleo, con entre 1 y 8 núcleos, compatible con H.264 y una ruta de vídeo protegida mediante ARM TrustZone . La versión de 8 núcleos es suficiente para decodificar vídeo 4K a 120 fotogramas por segundo (fps). El V500 puede codificar VP8 y H.264, y decodificar H.264, H.263, MPEG4, MPEG2, VC-1/WMV, Real, VP8.
Malí-V550
Lanzados con la GPU Mali-T800, los procesadores de video ARM V550 agregaron compatibilidad con HEVC para codificar y decodificar, profundidad de color de 10 bits y tecnologías para reducir aún más el consumo de energía. [118] El V550 también incluyó mejoras tecnológicas para manejar mejor la latencia y ahorrar ancho de banda. [119] Nuevamente construido en torno a la idea de un número escalable de núcleos (1 a 8), el V550 podría 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.
Malí-V61
El procesador de video Mali V61 (anteriormente llamado Egil) se lanzó con la GPU Mali Bifrost en 2016. [120] [121] V61 ha sido diseñado para mejorar la codificación de video, en particular HEVC y VP9, y para permitir la codificación de una sola o múltiples transmisiones simultáneamente. [122] El diseño continúa con el diseño de número de núcleos variables 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. [123]
Malí-V52
El procesador de video Mali V52 se lanzó con las GPU Mali G52 y G31 en marzo de 2018. [124] El procesador está diseñado para admitir video 4K (incluido HDR) en dispositivos convencionales. [125]
La plataforma es escalable de 1 a 4 núcleos y duplica el rendimiento de decodificación en relación con V61. También agrega capacidades de codificación High 10 H.264 (Nivel 5.0) y decodificación (Nivel 5.1), así como capacidad de decodificación AVS Parte 2 (Jizhun) y Parte 16 (AVS+, Guangdian) para YUV420. [126]
Malí-V76
El procesador de video Mali V76 se lanzó con la GPU Mali G76 y la CPU Cortex-A76 en 2018. [127] El V76 fue diseñado para mejorar el rendimiento de codificación y decodificación de video. El diseño continúa con el diseño de números de núcleos variables 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.
Malí-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 de Malí
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
El Mali-D77 agregó características que incluyen distorsión de tiempo asíncrona (ATW) , corrección de distorsión de lente (LDC) y corrección de aberración cromática (CAC) . El Mali-D77 también es capaz de reproducir 3K (2880x1440) a 120 Hz y 4K a 90 Hz. [132]
cámara de malí
Malí-C71
El 25 de abril de 2017 se anunció el Mali-C71, el primer procesador de señal de imagen (ISP) de ARM. [144] [145] [146]
Mali-C52 y Mali-C32
El 3 de enero de 2019 se anunciaron los Mali-C52 y C32, destinados a dispositivos cotidianos, incluidos drones, asistentes domésticos inteligentes y cámaras de seguridad y protocolo de Internet (IP). [147]
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. [148] Admite hasta 4 cámaras en tiempo real o hasta 16 cámaras virtuales con una resolución máxima de 4096 x 4096 cada una. [149]
Malí-C55
El 8 de junio de 2022 se presentó el ISP Mali-C55 como sucesor del C52. [150] [151] Es el procesador de señal de imagen más pequeño y configurable de Arm, y admite hasta 8 cámaras con una resolución máxima de 48 megapíxeles cada una. Arm afirma 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 Lima, Panfrost y Panthor FOSS
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 conoció como Lima y tenía como objetivo el soporte para OpenGL ES 2.0. [153] El proyecto de ingeniería inversa se presentó en FOSDEM , el 4 de febrero de 2012, [154] [155] seguido de la apertura de un sitio web [156] que muestra algunos renders. El 2 de febrero de 2013, Verhaegen hizo una demostración de Quake III Arena en modo de demostración de tiempo, corriendo encima del conductor de Lima. [157] En mayo de 2018, un desarrollador de Lima publicó el controlador para incluirlo en el kernel de Linux. [158] En mayo de 2019, el controlador Lima pasó a formar parte del kernel principal de Linux. [159] La contraparte del espacio de usuario 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 alternativa en MESA brinda soporte completo para entornos de escritorio gráficos. [160]
Panfrost es un esfuerzo de controlador de ingeniería inversa para las GPU Mali Txxx (Midgard) y Gxx (Bifrost). La charla sobre la introducción de Panfrost [161] se presentó en la Conferencia de desarrolladores de X.Org 2018. A partir de mayo de 2019, el controlador Panfrost es parte del kernel principal de Linux. [162] y MESA. Panfrost es compatible con OpenGL ES 2.0, 3.0 y 3.1, así como con OpenGL 3.1. [163]
Posteriormente , Collabora desarrolló el controlador Panthor [164] para las GPU G310, G510, G710.
Ver también
- Adreno : GPU desarrollada por Qualcomm (anteriormente AMD, luego Freescale)
- Familia de SoC Atom : con núcleo de gráficos Intel, sin licencia a terceros
- APU móviles AMD : con núcleo de gráficos AMD, con licencia de Samsung [165]
- PowerVR – por Imagination Technologies
- Tegra : familia de SoC 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 AMD
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enlaces externos
- Procesamiento de gráficos del sitio web de ARM
- Centro de desarrolladores de Mali Archivado el 7 de enero de 2017 en Wayback Machine, un sitio centrado en desarrolladores administrado por ARM.
- V500
- V550
- conductor lima
