PowerVR图形架构

PowerVR Furian

PowerVR Furian架构是面向嵌入式GPU的一款全新架构,是业界领先的PowerVR Rogue架构的继任者,新的架构引入了很多全新设计的组件,帮助进一步提升性能、功效、性能密度。其包含了Rogue架构整个生命周期中加入的所有重要提高,是PowerVR GPU架构的一次重要的升级和更新。

PowerVR Rogue

PowerVR Rogue架构的设计使得我们的合作伙伴能够在其产品上提供令人惊叹的用户体验,涉及到很多方面的创新,自然的用户界面以及超逼真的游戏效果,同时支持各种之前从未想到过的新型应用,比如高级的图形内容创建和图像处理复杂的增强现实、环境感知等解决方案。

PowerVR光线追踪技术

PowerVR光线追踪图形IP具有高度的可扩展性,这使得它对许多的市场具有潜在的颠覆性影响,覆盖从移动端到高级的游戏和艺术创意等,支持游戏和应用程序的沉浸式体验,提供如真实世界的动态光照模型,比如产生高级绚丽的灯光,动态柔和的阴影、逼真的倒影反射和透明等效果。

分块延迟渲染架构(TBDR)

所有的PowerVR GPU都是基于我们独特的基于分块延迟渲染(TBDR)架构的,它是世界上唯一真正的延迟渲染GPU架构,TBDR结合了两个互补体系架构的特性,从而可以提供最高的效率和性能。

分块渲染技术

PowerVR架构会将画面分割成许多个“贴片块”,然后分别处理(与其他贴片并行处理)。由于GPU在任意给定时间只需要处理完整场景数据中的一个子集,因此这些数据(比如颜色、深度缓冲区)足够的小,可以存储在GPU内部的内存中,大大减少了对系统级内存的访问次数,这将会大大减少功耗,占用更少的带宽同时提供更高的性能。

延迟渲染

PowerVR延迟渲染使用的是一种独特的去除隐藏表面方法,而且已经获得了专利。该方法将所有的纹理和着色操作,延迟到贴片块中每个像素是否可见获得确定之后——只有用户能实际看到像素才会消耗处理资源。这意味着不需要对屏蔽的像素进行不必要的处理,从而进一步确保最低的可能带宽消耗和每帧数据操作的时钟数,从而获得最好的性能和最低的功耗。

光线追踪

PowerVR光线追踪图形架构支持游戏和应用程序的沉浸式体验,提供如真实世界的动态光照模型,如产生高级绚丽的灯光,动态柔和的阴影、逼真的倒影反射和透明等效果。而这些在以前高效实时设备中是无法实现的。

PowerVR光线追踪具有高度的可扩展性,这使得它对许多市场(从手机到高端游戏和艺术创作)都具有潜在颠覆性影响。

高性能、高度灵活的微内核

所有PowerVR GPU都由固件程序来管理,它控制着GPU所有高级别的事件处理,这种方法具有很多的优势,包括将所有中断事件的处理从主控制端CPU中完全分离出来,同时还保持最大的灵活性。

PowerVR GPU采用专用的多线程微控制器来运行微内核,支持GPU的所有调试功能,基于软件的GPU管理确保了GPU能够适应未来市场的需求,并通过支持优先级的GPU任务执行机制来提供最优的性能,微内核还能够帮助SoC设计人员实现高级的电源管理,例如将工作负载信息发送给DVFS和SoC中的电源门控逻辑。

虚拟化和安全

GPU虚拟化现在是下一代应用程序(从汽车、消费电子产品到物联网)的必备技术,实现硬件虚拟化的GPU可以在各种应用程序/操作系统之间实现隔离,从而提高安全性,并最大限度的利用GPU底层硬件功能。PowerVR GPU从Series6XT开始就支持硬件虚拟化功能了,在Series8XT中该功能得到了进一步的增强。

PVR3C压缩技术

PowerVR GPU还具有PVR3C三重压缩功能,三种压缩方法确保最有效的使用内存带宽。图像压缩(PVRIC)、纹理压缩(PVRTC、ASTC)和几何压缩(PVRGC)可以帮助显著减少GPU所需的系统级内存访问。降低内存带宽消耗的好处包括降低功耗、提高系统整体效率和降低系统级内存成本。

PVRIC4压缩技术

在本行业内PVRIC4首先提供了视觉无损图像压缩功能,它是一种非常高效的压缩方案,可以显著的减少对内存的访问,在GPU将数据写入内存之前会自动压缩数据,并在读取内存中数据时解压数据。

在未来的PowerVR GPU产品中PVRIC4将实现双管道的架构,它可以同时通过无损和可视无损的压缩通道来传递数据,并自动在它们之间进行选择,从而保证最少减少50%的内存占用和至少降低50%的系统带宽,这使得SoC制造商能够降低成本,优化系统功耗。

为了进一步节省带宽可以将PCRIC4解压缩逻辑集成到SoC级别的级显示管道控制器中,从而允许GPU在将最终帧缓冲区图像写入内存前对其也进行压缩,压缩比例保证在2:1。PVRIC压缩是唯一一种与视频解码器基于内存块访问模式协同工作的图像压缩方案,可以实现高效的全系统图像压缩。

相关视频:【视频】PVRIC4——将图像压缩提升到新的水平

纹理压缩

启用纹理压缩可以显著减少应用程序文件大小和下载时间,它还可以将带宽使用保证在一个绝对最小值,从而显著提升运行时的性能和降低功耗。PowerVR GPU同时还支持很多行业标准化的纹理压缩格式。

广受好评的PVRTC有损纹理压缩格式是当今移动行业中使用最广泛的纹理压缩格式之一,目前已经应用到超过10亿个设备中了,在所有的PowerVR SGX和PowerVR GPU硬件平台这种技术得到了充分的加速,PVRTC支持将RGB和RGBA格式压缩为每像素2位或4位来表示,而不是标准的32位格式,压缩比可以达到8:1到16:1.

PVRTC2是对PVRTC的一项重大升级,它继承了PVRTC的许多优点,同时还增加了许多新的特性,如下所示:

  • 改进图像质量,特别是对于对比度高的、大面积色彩不连续的或者非平铺的有边界的纹理
  • 更好的支持预乘纹理
  • 支持任意大小的NPOT(Non Power of Two,非2的幂次方图片)纹理
  • 子纹理(Sub-texturing)

PVRGC几何压缩*

为了帮助管理3D场景中不断增加的几何复杂性,PowerVR GPU集成了PVRGC(PowerVR几何压缩)功能。PVRGC通过自动压缩在贴片块处理(tiling process)时要写入内存的中间几何参数数据来将内存的使用最小化,然后在之后的管线流程将这部分数据读入GPU时自动对其进行解压,从而显著的降低了所需的内存带宽。

* 对于某些功能的支持是可选的

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原文链接:https://www.imgtec.com/graphics-processors/architecture/

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