「arm」ArmGPU首次支持硬件光追，带着手机也能进入元宇宙？

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发布时间：2022-06-29 22:24 来源：什么值得买

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[导读]：原文标题：ArmGPU首次支持硬件光追，带着手机也能进入元宇宙？ Arm 正在模糊虚拟和现实的界限，连发布会的开场也开在虚拟世界，移动设备离元宇宙将越来越近。雷峰网消息，本周...

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原文标题：ArmGPU首次支持硬件光追，带着手机也能进入元宇宙？

Arm 正在模糊虚拟和现实的界限，连发布会的开场也开在虚拟世界，移动设备离元宇宙将越来越近。

雷峰网消息，本周 Arm 发布最新的面向移动端的计算产品组合，包括两款 CPU（高性能 Cortex-X3、高效性能 Cortex-A715），三款 GPU（Immortalis G715、Mali-G715、Mali-G615）。

最值得一提的旗舰级 GPU 产品 Arm Immortalis（中文意思 " 不朽 "），这是 Arm GPU 的全新系列，Immortalis G715 也是 Arm 首款移动端支持硬件光线追踪（Ray Tracing）的 GPU。当然，也是 Arm 能够将移动设备作为元宇宙入口的关键。

相比 GPU 实现新的里程碑，Arm 在市场上最有优势的移动 CPU 产品，看起来没有达到去年预计的未来两年 CPU 性能提升 30% 的目标。

不过，要满足游戏、元宇宙、AI 等对于计算不断提升的需求，还是需要 CPU、GPU 等组合的异构计算。因此，Arm 在今年同样强调全面计算解决方案（TSC22），TCS22 相比上一代能够实现 28% 的性能提升，16% 的能耗降低。

更有意思的是，从 Arm 透露的产品路线图看，Arm 已经准备好冲入元宇宙的时代。

硬件光线追踪进入移动终端

GPU 并非 Arm 的传统强项，但其在移动设备市场依旧具有强大的市场统治力，Arm Mali GPU 出货量已超过 80 亿颗。因此，Arm 推出硬件级别光线追踪移动 GPU，对于移动市场光线追踪生态的发展，和光追的普及将具有重要价值。

Arm 高级副总裁兼终端事业部总经理 Paul Williamson 直言，Arm 推出的全新旗舰级 GPU 产品 Immortalis，是为了满足移动应用与游戏对于硬件与性能的新需求。

过去几年间，无论是高通、联发科这样的移动 SoC 提供商，还是小米、OPPO、vivo 等手机 OEM，都看准了手游市场的机会，将提升 GPU 以及游戏体验作为卖点。手机上可以玩越来越多视觉效果出色的 3A 游戏。

游戏之外，AR、VR、MR，以及元宇宙都对视觉体验提出了更高要求。

显然，无论是桌面端还是移动端 GPU 都需要迈向下一个阶段，而 Arm Immortalis 无论从命名还是性能都是面向新时代的产品。

Immortalis 传承了 Mali GPU 的技术积累，相比上一代 Mali-G710，Immortalis-G715 性能提升 15%，能耗节省 15%，机器学习性能提升 2 倍，是 Arm 迄今为止性能最强的 GPU。

高性能会同时带来功耗的挑战，对于使用电池供电的移动设备，对功耗又极其敏感，如果不能控制好功耗，就无法带来良好体验。对此，Paul Williamson 表示，Arm 的光线追踪单元只占用了约 4% 的着色器核心面积，仅耗费非常小幅的功耗，就能在相关领域带来 3 倍性能提升。

图中左侧为未开启光线追踪，右侧为开启光线追踪

Arm 也给出了基于其光线追踪 GPU 的效果展示，以及峰值性能及 FPS/W 性能。据悉，Arm 的光线追踪实现是基于标准的 Vulkan API，开发者的可及性非常高。

除了支持硬件光线追踪的 Immortalis GPU，Arm 还同时推出了 Mali-G715 和 Mali-G615，Mali G715 相比 Immortalis-G715 主要的差别是不支持硬件光线追踪，只有 7-9 个着色器内核（Immortalis-G715 有 10-16 个）。

定位高端的 Mali-G615（去年推出的 Mali-G610 的更新产品）的着色器内核数量为 1-6 个。2022 推出的新款 GPU 均具备的可变速率着色 ( Variable Rate Shading ) 图形功能，能够在降低能耗的同时，提升游戏性能。

相比 GPU 支持硬件光线追踪的亮点，Arm 的 CPU 产品更新就缺乏亮点。

新一代 CPU 性能提升未完全达到预期

2021 年，Arm 推出了面向新十年的 Armv9 架构，并推出了首代基于新架构的一系列 CPU 产品。去年，Arm 预计，新一代架构 Armv9 将保持超过业界 CPU 性能提升的速度，未来两代移动和基础设施 CPU 的性能提升将超过 30%。

当时 Arm 高级副总裁、首席架构师兼技术院士 Richard Grisenthwaite 还表示，" 这个数据是根据业界标准评测工具来衡量，30% 的算力提升完全是凭借于本身架构而不是借助于制程工艺来实现。"

今年推出的全新 Arm Cortex-X3，与最新款的安卓旗舰智能手机（运行的上一代 Cortex-X2 的 SoC）相比，性能提升 25%，与主流笔记本电脑处理器（Intel Core i7 1260p 28w）相比，性能提升了 34%。

这也就意味着，Arm 去年预计的性能提升在今年并未完全实现，毕竟相比上一代 Cortex-X2 的性能提升未达到 30%。

作为 Arm 移动端的性能标杆，也是定制 CPU 项目，Cortex-X3 进行了一系列的技术升级，解码器每周期指令从 5 个提升到 6 个，乱序执行窗口从 288 提升到 320 个，整数 ALU 单元从 4 个提升到 6 个，L2 缓存容量也从 512KB 提升到了 1MB。

性能提升的同时，Cortex-X3 的功耗表现应该也会成为今年旗舰安卓手机关注的焦点。

将被更广泛使用的新一代 CPU 是专注于高效性能的Arm Cortex-A715，与上一代 Cortex-A710 相比，性能仅提升 5%，能效提升 20%，可以媲美 Cortex-X1 的性能。

为了兼顾能效表现，Cortex-A715 的 CPU 集群采用了基于大小核 ( big.LITTLE ) 的配置。

另外，去年推出的 Armv9 架构高效小核 CPU Arm Cortex-A510 也迎来更新，性能不变的同时将功耗降低 5%，并且更新版的 DSU-110 所支持的 CPU 集群内核数增加 50%，实现了不同等级消费级设备的可扩展性。

从 Arm 在 Cortex-A715 中引入大小核配置提高能效，以及更新版 Cortex-A510 降低功耗，都表明 Arm 移动端 CPU 目前在性能和功耗的平衡中所面临的巨大挑战，这也是手机 SoC 设计公司和手机 OEM 都希望 Arm 能够提升的部分。

Paul Williamson 告诉雷峰网，" 性能和功耗要做好平衡，涉及到的因素非常多。我们与合作伙伴共同致力于在芯片以及 SoC 设计两方面做出最佳的选择。同时，我们也与操作系统厂商和其他软件生态系统的伙伴合作，确保软件开发能够充分利用整个系统的资源。"

Arm 冲向元宇宙

从 2021 年开始，Arm 就更加强调全面计算的重要性。

Paul Williamson 指出，"Arm 全面计算解决方案专注于设计的可扩展性，这也是我们能通过 GPU 的配置，满足广泛应用的需求。例如，我们可以使用少量的核心数来实现非常高效和紧凑的设计，也可使用大量的核心数来实现终极的视觉体验。在 CPU 集群中，我们可以采取类似的方法，针对每个应用采用不同的 CPU 并进行不同的配置。"

CPU、GPU、AI 加速器组合的异构计算正变得越来越重要，Arm 面向未来十年，也正在规划全新的产品线进一步提升其全面计算产品组合。

Paul Williamson 透露，Arm 在大核 CPU 产品线中我们有新的项目 Hunter 和 Chaberton，GPU 产品线有 Titan 和 Krake。同时还在投资系统 IP，以确保低延迟的内存路径和系统级缓存性能。

想要将计算和应用推向新的时代，软件生态和开发者也不可缺少。开发者可及性方面，Arm 在不断提升 Arm 计算库和 Arm NN 框架，确保开发者能访问硬件性能。Arm 也在持续提升安全性能。

其中非常值得关注的是应用程序转向 64 位，中国主要的应用商店已表明，到今年 8 月，所有新上架的应用都应该是 64 位，没有过渡到 64 位的应用会因为性能欠佳让用户感到失望。Arm 全新的 CPU 产品中，也仅有 Cortex-A510 还支持 32 位。这也在一定程度上表明，从硬件到应用，Arm 都在为 XR 和元宇宙做准备。