Графический процессор (GPU) является не менее важным компонентом SoC мобильного устройства, чем (CPU). За последние пять лет бурное развитие мобильных платформ Android и iOS подстегнуло разработчиков мобильных графических процессоров, и сегодня никого не удивить мобильными играми с трехмерной графикой уровня PlayStation 2 или даже выше. Вторую статью цикла “Ликбез по мобильному железу” я посвятил графическим процессорам.

В настоящее время бОльшую часть графических чипов производят используя ядра: PowerVR (Imagination Technologies), Mali (ARM), Adreno (Qualcomm, ранее ATI Imageon) и GeForce ULP (nVIDIA).

PowerVR – это подразделение компании Imagination Technologies, которая в недавнем прошлом разрабатывала графику для настольных систем, но под давлением ATI и nVIDIA вынуждена была покинуть этот рынок. Сегодня PowerVR разрабатывает, пожалуй, самые мощные GPU для мобильных устройств. Чипы PowerVR используют при производстве процессоров такие компании, как Samsung, Apple, Texas Instruments и др. Например, разные ревизии GPU от PowerVR установлены во всех поколениях Apple iPhone. Актуальными остаются серии чипов 5 и 5XT. К пятой серии относятся одноядерные чипы: SGX520, SGX530, SGX531, SGX535, SGX540 и SGX545. Чипы серии 5XT могут иметь от 1 до 16 ядер: SGX543, SGX544, SGX554. Спецификации 6 серии (Rogue) пока уточняются, но уже известен диапазон производительности чипов серии – 100-1000GFLOPS.

Mali – это графические процессоры, разрабатываемые и лицензируемые британской ARM. Чипы Mali являются составной частью различных SoC, производимых Samsung, ST-Ericsson, Rockchip и др. Например, Mali-400 MP входит в состав SoC Samsung Exynos 421x, используемых в таких смартфонах, как Samsung Galaxy SII и SIII, в двух поколениях “смартфонпланшетмаша?” Samsung Note. Актуальным на сегодня является Mali-400 MP в двух- и четырехядерных вариантах. На подходе чипы Mali-T604 и Mali-T658, производительность которых до 5 раз выше, чем у Mali-400.

Adreno – это графические чипы, которые разрабатывает одноименное подразделение американской Qualcomm. Название Adreno является анаграммой от Radeon. До Qualcomm подразделение принадлежало ATI, а чипы носили название Imageon. Последние несколько лет Qualcomm при производстве SoC использовала чипы 2xx серии: Adreno 200, Adreno 205, Adreno 220, Adreno 225. Последний из списка – совсем свежий чип – выполненный по 28нм технологии, самый мощный из Adreno 2хх серии. Его производительность в 6 раз выше, чем у “старичка” Adreno 200. В 2013 году все больше устройств получат графические процессоры Adreno 305 и Adreno 320. Уже сейчас 320-ый установлен в Nexus 4 и китайскую версию Nokia Lumia 920T, по некоторым параметрам чип в 2 раза мощнее 225-го.

GeForce ULP (ultra-low power) – мобильная версия видео-чипа от nVIDIA, входит в состав системы-на-кристалле Tegra всех поколений. Одним из важнейших конкурентных преимуществ Tegra является специализированный контент, предназначенный только для устройств на основе этой SoC. У nVIDIA традиционно тесная связь с разработчиками игр, и их команда Content Development работает вместе с ними для того, чтобы оптимизировать игры для графических решений GeForce. Для доступа к таким играм nVIDIA даже запустила Android-приложение Tegra Zone, специализированный аналог Android Market, в котором можно скачать оптимизированные для Tegra приложения.

Производительность графических процессоров обычно измеряется по трем параметрам:

– количество треугольников в секунду обычно в миллионах – Мега (MTriangles/s);

– количество пикселей в секунду обычно в миллионах – Мега (MPixel/s);

– количество операций с плавающей точкой в секунду обычно в миллиардах – Гига (GFLOPS).

По “флопсам” требуется небольшое пояснение. FLOPS (FLoating-point Operations Per Second) – это количество вычислительных операций или инструкций, выполняемых над операндами с плавающей точкой (запятой) в секунду. Операнд с плавающей точкой – это нецелое число (корректней было бы сказать “с плавающей запятой”, ведь знаком, отделяющим целую часть числа от дробной в русском языке является именно запятая). Понять какой графический процессор установлен в твоем смартфоне поможет ctrl+F и таблица приведенная ниже. Обратите внимание на то, что GPU разных смартфонов работают на разной частоте. Что бы вычислить производительность в GFLOPS для конкретной модели необходимо число указанное в столбце “производительность в GFLOPS” разделить на 200 и умножить на частоту отдельно взятого GPU (например в Galaxy SIII GPU работает на частоте 533МГц значит 7,2 / 200 * 533 = 19,188):

Название смартфона/планшета	Процессор	Графический процессор	Производительность в GFLOPS
Samsung Galaxy S 4	Samsung Exynos 5410	PowerVR SGX544MP3	21,6 @200МГц
HTC One	Qualcomm Snapdragon 600 APQ8064T	Adreno 320	20,5 @200МГц
Samsung Galaxy S III, Galaxy Note II, Galaxy Note 10.1	Samsung Exynos 4412	Mali-400 MP4	7,2 @200МГц
Samsung Chromebook XE303C12, Nexus 10	Samsung Exynos 5250	Mali-T604 MP4	36 @200МГц
Samsung Galaxy S II, Galaxy Note, Tab 7.7, Galaxy Tab 7 Plus	Samsung Exynos 4210	Mali-400 MP4	7,2 @200МГц
Samsung Galaxy S, Wave, Wave II, Nexus S, Galaxy Tab, Meizu M9	Samsung Exynos 3110	PowerVR SGX540	3,2 @200Мгц
Apple iPhone 3GS, iPod touch 3gen	Samsung S5PC100	PowerVR SGX535	1,6 @200Мгц
LG Optimus G, Nexus 4, Sony Xperia Z	Qualcomm APQ8064(ядра Krait)	Adreno 320	20,5 @200МГц
HTC One XL, Nokia Lumia 920, Lumia 820, Motorola RAZR HD, Razr M, Sony Xperia V	Qualcomm MSM8960(ядра Krait)	Adreno 225	12,8 @200МГц
HTC One S, Windows Phone 8x, Sony Xperia TX/T	Qualcomm MSM8260A	Adreno 220	~8,5* @200МГц
HTC Desire S, Incredible S, Desire HD, SonyEricsson Xperia Arc, Nokia Lumia 800, Lumia 710	Qualcomm MSM8255	Adreno 205	~4,3* @200МГц
Nokia Lumia 610, LG P500	Qualcomm MSM7227A	Adreno 200	~1,4* @128МГц
Motorola Milestone, Samsung i8910, Nokia N900	TI OMAP3430	PowerVR SGX530	1,6 @200Мгц
Samsung Galaxy Nexus, Huawei Ascend P1, Ascend D1, Amazon Kindle Fire HD 7″	TI OMAP4460	PowerVR SGX540	3,2 @200Мгц
RIM BlackBerry Playbook, LG Optimus 3D P920, Motorola ATRIX 2, Milestone 3, RAZR, Amazon Kindle Fire первого и второго поколений	TI OMAP4430	PowerVR SGX540	3,2 @200Мгц
Motorola Defy, Milestone 2, Cliq 2, Defy+, Droid X, Nokia N9, N950, LG Optimus Black, Samsung Galaxy S scLCD	TI OMAP3630	PowerVR SGX530	1,6 @200Мгц
Acer Iconia Tab A210/A211/A700/ A701/A510, ASUS Transformer Pad, Google Nexus 7, Eee Pad Transformer Prime, Transformer Pad Infinity, Microsoft Surface, Sony Xperia Tablet S, HTC One X/X+, LG Optimus 4X HD, Lenovo IdeaPad Yoga	nVidia Tegra 3	GeForce ULP	4,8 @200МГц
Acer Iconia Tab A500, Iconia Tab A501, Iconia Tab A100, ASUS Eee Pad Slider, Eee Pad Transformer, HTC Sensatoin/XE/XL/4G, Lenovo IdeaPad K1, ThinkPad Tablet, LG Optimus Pad, Optimus 2X, Motorola Atrix 4G, Electrify, Photon 4G, Xoom, Samsung Galaxy Tab 10.1, Galaxy Tab 8.9, Sony Tablet P, Tablet S	nVidia Tegra 2	GeForce ULP	3,2 @200МГц
Apple iPhone 5	Apple A6	PowerVR SGX543MP3	19,2 @200МГц
Apple iPad 2, iPhone 4S, iPod touch 5gen, iPad mini	Apple A5	PowerVR SGX543MP2	12,8 @200МГц
Apple iPad, iPhone 4, iPod touch 4gen	Apple A4	PowerVR SGX535	1,6 @200МГц

* – данные приблизительные.

Приведу еще одну таблицу с абсолютными значениями производительности самых популярных смартфонов верхнего ценового диапозона:

* – неофициальные данные.

Мощность мобильной графики растет от года к году. Уже в этом году в топовых смартфонах мы можем увидеть игры уровня PS3/X-Box360. Одновременно с мощностью сильно растет энергопотребление SoC и неприлично снижается автономность мобильных устройств. Что ж, будем ждать прорыва в области производства источников питания!

Еще один пожиратель энергии в современном мобильном устройстве – это, безусловно, дисплей. Экраны в мобильных телефонах становятся все краше. Дисплеи смартфонов выпущенных с разницей всего лишь в год, разительно отличаются по качеству картинки. В следующей статье цикла я расскажу о дисплеях: каких типов они бывают, что такое PPI, от чего зависит энергопотребление и прочее.

В большинстве смартфонов используется процессорная архитектура ARM. Её создала одноимённая компания, и она же её поддерживает. В процессе создания основной массы чипсетов, которые применяются в мобильных устройствах, используются её разработки.

Однако подход может разниться. Некоторыми компаниями осуществляется лицензирование готовых решений, тогда как другие практикуют создание своих, используя разработки компании в качестве основы. По этой причине на рынке наблюдается наличие противостояние между базовыми и кастомными архитектурами графических, а также центральных процессоров.

Что лучше Qualcomm или ARM?

К базовым решениям, которые созданы ARM , относятся процессорные ядра и графические Mali. Они используются такими, например, чипмейкерами как: Spreadtrum, Nvidia, Samsung, MediaTek.

Тогда как у компании Qualcomm другой подход. Для топовых чипсетов ею практикуется использование костомных ядер Kryo , а для оснащения чипов Snapdragon используется графика Adreno. Разработана она специалистами компании. Наличие различных архитектур провоцирует возникновение вопроса о том, кому следует отдать предпочтение - Qualcomm или ARM?

Дать однозначный ответ на означенный вопрос очень сложно. Так же как и принимать решение, чьим графическим чипам следует отдать пальму первенства. Надо сказать что тут имеет значение не только ситуация, но и конкретные поставленные задачи. И в зависимости от этого, чаша весов может склониться в одну или другую сторону. Данная статья предназначена оказать помощь тем, кто хочет полностью разобраться в этом вопросе.

Положительные и отрицательные стороны Adreno

Начнём с плюсов:

Высокий показатель производительности . Теоретические расчёты говорят о более высоком максимальном быстродействии графики Adreno относительно Mali . Они справедливы, если используются в чипсетах одинакового класса. Так, для Snapdragon 625 показатель вычислительной мощности Adreno 506 равен порядка 130 ГФЛОПС (речь идёт о миллиардах вычислений за одну секунду с плавающей запятой). Его же конкурент MTK Helio P10, имеющий ГП Mali T860 Mp2 имеет показатель 47 ГФЛОПС.

Поддерживаются более совершенные API . У чипов Adreno последнего поколения имеется больший набор API (программные инструменты для разработки), к тому же версии их новее. Например, с момента выхода Adreno из пятисотой версии прошёл уже год. И им поддерживаются Open GL ES 3.2, DirectX12, OpenCL 2.0 и Vulkan. Тогда как Mali не поддерживается DirectX12, да и OpenCL доступны только для серии G 2016, которая появилась в относительно недавно.

Они меньше перегреваются . У графических процессоров Adreno не так высока склонность к перегреву, как у Mali. При этом надо сказать, что у Qualcomm имелись некоторые процессоры, которым было свойственно впадать в троттлинг. Но это были процессоры, отличавшиеся повышенной мощностью, соответственно и ядра центрального процессора обладали горячим нравом. Практически на одном уровне с конкурентами они работали, когда соблюдался режим сниженной производительности.

Теперь о минусах:

Довольно высокая стоимость . На разработку своей графики Qualcomm приходится затрачивать большее количество денег, если сравнивать с суммой, в которую обходится конкурентам лицензирование ARM Mali. По этой причине стоимость чипсетов от американского производителя выше чем, скажем у MTK.

Софт оптимизируется хуже . Порядка , а они пользуются графикой Mali. Компанией Huawei в моделях Kirin также практикуется внедрение стоковых ГП от ARM. И MediaTek предпочитают использовать ARM-графику, не пользуясь никакой другой. Результатом этого является большая доля Mali на мировом рынке. А потому разработчиками игр отдаётся предпочтение при оптимизации своей продукции Mali. Можно сказать, что имея меньшее количество GFLOPS, Mali в чипах, относящихся к среднему и бюджетному уровню незначительно хуже в играх, чем Adreno.

В рендеринге Fillrate меньше . Чипы Adreno обладают относительно слабым доменом текстурирования, на котором лежит ответственность за процесс формирования конечного изображения. Адрено 530 под силу отрендировать порядка шестисот миллионов треугольников, формирующих 3D-картинку, за одну секунду. А Mali G71 - 850 000 000.

Позитивные и негативные стороны Mali

И в этом случае начинаем с позитива:

Высокий показатель распространённости . В связи с, эталонностью графики Mali для чипсетов смартфонов, оптимизация игр под неё происходит лучше, чем под Adreno.

Невысокий ценовой порог . Стоимость лицензии на производство чипсетов с Mali обходится достаточно дёшево. Что позволяет даже незначительными компаниям, не имеющим возможности производить миллионные вложения, производить чипы с Мали. А это провоцирует подстегивание конкуренции и способствует стимуляции компании ARM подвигая её на разработку новых решений. К тому же пользователям графики Mali приходится в итоге тратить меньше денег.

Высокий уровень тактовых частот . Частоты, используемые в графических процессорах Mali равны 1 ГГц. А у конкурентов этот показатель не превышает 650 МГц. Более высокая частота на чипах Mali позволяет лучше проводить игры, которыми многопоточная обработка 3D поддерживается хуже.

Мощность домена рендеринга . Топовому ГП Mali G71 под силу произвести рендирование около восьмисот пятидесяти треугольников на протяжении одной секунды, что идентично двадцати семи миллиардам пикселей. И это притом что Adreno 530 в состоянии обработать только 8 миллиардов. А значит, его лучше использовать в процессе работы с графикой HD-текстур, имеющих высокое разрешение.

Шейдерных ядер меньше . Графические процессоры Mali имеют меньшее количество шейдерных ядер, чем у продукции фирм-конкурентов. Mali хуже и в части максимальной производительности в ГФЛОПС. Кроме того, они хуже приспосабливаются к играм, которые способны к эффективному распараллеливанию нагрузок на ГП.

Конфигурации ограничены . Собственно отставание графических процессоров Mali от Adreno незначительно. Однако в реальной жизни производители предпочитают использование готовых решений не очень сложных, имеющих не очень большое количество вычислительных кластеров. Так, в Mali T720 предусмотрено содержание порядка восьми блоков, однако наибольшее распространение получил Mali T720 MP2, имеющий всего два кластера.

Предрасположенность к перегреву . Высокий уровень тактовых частот решения Mali более универсальны, однако, в качестве побочного эффекта, они обладают способностью перегреваться. Именно по этой причине не получается встроить в чипсет значительное число кластеров графики.

Современный смартфон строится по схеме обычного компьютера, только очень маленьких размеров. У него есть центральный процессор, оперативная память, долговременный энергонезависимый накопитель и, конечно же, видеоускоритель. Это такой чип, благодаря которому трехмерные игры могут иметь красочную и реалистичную графику. Иначе говоря – это «видеокарта», которая есть в каждом смартфоне. Тем, кто собирается покупать мобильный гаджет для игр, будет полезно знать, какие видеоускорители устанавливаются в телефонах и какая у них производительность. Об этом и расскажет обзор чипов мобильной графики ниже.

Подавляющее большинство продающихся мобильников имеют видеоускорители одного из трех типов. Это Mali, Adreno, PowerVR SGX и GeForce Ultra-Low Power (ULP).

Разработкой графической архитектуры Mali занимается британская компания ARM. Эти чипы являются составной частью различных систем на чипе (SoC). Так называют микросхемы, которые фактически являются целым компьютером и содержат в себе все главные элементы. Mali используют в своих продуктах Samsung, Gigabyte, Rockchip и другие. Например, Mali-400 MP входит в состав SoC Samsung Exynos 421x. Она используется, к примеру, в Samsung Galaxy SII и SIII.

PowerVR - это детище компании Imagination Technologies, которая ранее занималась разработкой видеоускорителей для настольных ПК. Чипы PowerVR используются в продуктах Samsung, Apple, Motorola и других. Так, разные поколения видеоускорителей от PowerVR установлены во всех Apple iPhone.

Сейчас подразделением мобильной графики Adreno владеет Qualcomm. Она выкупила данную технологию у AMD, а та, в свою очередь, приобрела Adreno вместе с активами ATI. Последняя являлась собственником Adreno с 2006 года, когда купила финскую компанию-разработчика графики BitBoys.

GeForce ULP - это мобильная версия видеоускорителя NVIDIA, которая входит в состав системы на чипе Tegra всех поколений. Главное преимущество Tegra перед конкурентами – специализированный контент, который предназначен только для устройств на базе этой SoC. Все благодаря тесной работе NVIDIA с разработчиками игр, которые оптимизируют игры для графики GeForce. Все переработанные под Tegra приложения находятся в специальном магазине приложений Tegra Zone .

Чтобы узнать, какой видеоускоритель стоит в смартфоне, нужно знать точную маркировку модели или ее системы на чипе. Владельцы гаджетов на Android могут это сделать с помощью таких программ, как Quadrant , AnTuTu Benchmark , 3DRating Benchmark . После чего – заглянуть в таблицу ниже.

Название модели мобильного гаджета	Название системы на чипе, которая используется в мобильном гаджете	Название мобильного видеоускорителя
Samsung Galaxy S III, Galaxy Note II, Galaxy Note 10.1	Samsung Exynos 4412	Mali-400 MP4
Samsung Chromebook XE303C12, Nexus 10	Samsung Exynos 5250	Mali-T604 MP4
Samsung Galaxy S II, Galaxy Note, Tab 7.7, Galaxy Tab 7 Plus	Samsung Exynos 4210	Mali-400 MP4
Samsung Galaxy S, Wave, Wave II, Nexus S, Galaxy Tab, Meizu M9	Samsung Exynos 3110	PowerVR SGX540
Apple iPhone 3GS, iPod touch 3gen	Samsung S5PC100	PowerVR SGX535
LG Optimus G, Nexus 4	Qualcomm APQ8064	Adreno 320
HTC One XL, Nokia Lumia 920, Lumia 820, Motorola RAZR HD, Razr M, Sony Xperia V	Qualcomm MSM8960	Adreno 225
HTC One S, Windows Phone 8x, Sony Xperia TX/T	Qualcomm MSM8260A	Adreno 220
HTC Desire S, Incredible S, Desire HD, SonyEricsson Xperia Arc, Nokia Lumia 800, Lumia 710	Qualcomm MSM8255	Adreno 205
Nokia Lumia 610, LG P500	Qualcomm MSM7227A	Adreno 200
Motorola Milestone, Samsung i8910, Nokia N900	TI OMAP3430	PowerVR SGX530
Samsung Galaxy Nexus, Huawei Ascend P1, Ascend D1, Amazon Kindle Fire HD 7?	TI OMAP4460	PowerVR SGX540
RIM BlackBerry Playbook, LG Optimus 3D P920, Motorola ATRIX 2, Milestone 3, RAZR, Amazon Kindle Fire 1 и 2	TI OMAP4430	PowerVR SGX540
Motorola Defy, Milestone 2, Cliq 2, Defy+, Droid X, Nokia N9, N950, LG Optimus Black, Samsung Galaxy S scLCD	TI OMAP3630	PowerVR SGX530
Acer Iconia Tab A210/A211/A700/ A701/A510, ASUS Transformer Pad, Google Nexus 7, Eee Pad Transformer Prime, Transformer Pad Infinity, Microsoft Surface, Sony Xperia Tablet S, HTC One X/X+, LG Optimus 4X HD, Lenovo IdeaPad Yoga	nVidia Tegra 3	GeForce ULP
Acer Iconia Tab A500, Iconia Tab A501, Iconia Tab A100, ASUS Eee Pad Slider, Eee Pad Transformer, HTC Sensatoin/XE/XL/4G, Lenovo IdeaPad K1, ThinkPad Tablet, LG Optimus Pad, Optimus 2X, Motorola Atrix 4G, Electrify, Photon 4G, Xoom, Samsung Galaxy Tab 10.1, Galaxy Tab 8.9, Sony Tablet P, Tablet S	nVidia Tegra 2	GeForce ULP
Apple iPhone 5	Apple A6	PowerVR SGX543MP3
Apple iPad 2, iPhone 4S, iPod touch 5gen, iPad mini	Apple A5	PowerVR SGX543MP2
Apple iPad, iPhone 4, iPod touch 4gen	Apple A4	PowerVR SGX535

Ресурс Techivian провел тестирование самых популярных моделей видеочипов и получил такой рейтинг производительности:

Иными словами, если нужен смартфон, который сможет работать с «тяжелыми» трехмерными играми и через год после выпуска, тогда требуется брать гаджет с топовым видеоускорителем. Это Mali 400, Adreno 225 и Adreno 320. Для казуальных и двухмерных игр будет достаточно смартфона с видеоускорителем среднего класса. Это Adreno 200 и 205, PowerVR SGX543, а также Mali 300. Они обеспечивают графику уровня Sony PSP.

Но совсем скоро мобильные чипы перейдут от графики уровня портативных консолей до качества настольных приставок. Например, чип Mali-T658, который появится в этом году, обещает увеличение производительности до 10 раз, по сравнению с Mali-400.

Многие из вас качали кэш к играм, или смотрели характеристики какого-либо устройства. Каждый видел, что были какие-то непонятные слова вроде Tegra, Adreno, Mali, PowerVR. Давайте узнаем, что же это такое.
Все выше перечисленное - видеоускорители. Видеоускоритель - это одна из главный частей в SoC (System on the Chip), сокращенно GPU. GPU, или Graphic Processing Unit - это такой чип, интегрированный в CPU, и он отвечает за 2D и 3D графику. И их производительность измеряется в Flops. CPU, или Central Processing Unit, одним словом процессор.

Рассмотрим виды самых популярных GPU. Их 4 вида:

1. Tegra (GeForce ULP) от NVIDIA
2. Adreno от Qualcomm
3. Mali от ARM
4. PowerVR от Imagination Technologies

Также есть менее популярные GPU, но рассмотрим их в следующий раз.

Tegra (GeForce ULP)

Само вообще появление такого SoC как Tegra началось в 2007 года, из-за приобретения компанией NVIDIA компанию PortalPlayer. В то время процессор не пользовался популярностью, так как мощь была не конкурентоспособной, и сама Tegra использовалась в плеерах, смартфонах под Windows Mobile и Windows CE.

Эволюция линейки SoC Tegra

Все изменилось после ставки NVIDIA на новую операционную систему от Google - Android. Так в 2010 появился двухъядерный Tegra 2 для планшетов, а в 2011 для смартфонов. Потом появился Tegra 3 и дальше Tegra 4, 4i, К1 и Х1.

Сама эволюция в плане графических возможностей началась с Tegra 2. В GPU процессора от NVIDIA было 8 графических ядер, полная поддержка Direct3D Mobile и OpenGL ES 2.0 и производительность в 6.7 GFLOPS при 400 мГц.

А в GPU Tegra 3 уже 12 графических ядер, 12.4 GFLOPS при частоте 520 мГц.

Уже в 2012 были в играх эксклюзивы для Tegra, к примеру, улучшенная графика, спецэффекты и прорисовка, а также, оптимизация. Довольно мало людей жаловались на нехватку производительности.

Я уже молчу о Tegra 4 и 4i c 72/60 графическими ядрами с поддержкой OpenGL ES 3.0 и 96.8 GFLOPS с 72 ядрами при частоте 672 мГц, и 74.8 GFLOPS с 60 ядрами при 660 мГц.

Речь не идет о К1 с 192 графическими ядрами, поддержкой Direct X 12, OpenGL ES 3.1 и производительностью в 360 GFLOPS при частоте 850 мГц.

Не будем говорить о Х1 с производительностью в 1 TFLOPS, с 256 графическими ядрами при частоте 1 Ггц. Сразу можно сказать, что мобильный рынок развивается.

Но куда такая мощь без должной оптимизации? Именно сейчас NVIDIA занимается этим.

Portal для Tegra 4/K1

Half-Life 2 для Tegra 4/K1

Она запускает разные экслюзивы, такие как Portal и Half-Life 2 и так далее. Эти все приложения находятся в специальном маркете для Tegra - Tegrazone.

В общем, если вы любите играть, то брать Tegra.

Adreno от Qualcomm (Snapdragon SoC)

Полноценное появление Adreno появилось после запуска линейки SoC Snapdragon компанией Qualcomm в 2009 году.

Первым мобильным устройством на Snapdragon был Toshiba TG01 с Adreno 130, а далее HTC HD2.

P.S Мощь чипсетов можно сравнить с игровыми приставками.

После развития Android и Windows Phone, само развитие Snapdragon пошло резко вверх. За 6 лет уже произведено 5 поколений SoC Snapdragon. S1, S2, S3, S4 и 200/400/600/800.

За эти пять поколений было запущено множество видов процессоров, что можно запутаться. Для этого можно посмотреть таблицу ниже, где я собрал популярные на данный момент виды GPU и их процессоры.

GPU → Процессор

А вот список производительности Adreno в GFLOPS (Чем больше, тем лучше):

• Adreno 130 - 133 мГц - 1.2 GFLOPS
• Adreno 200 - 245 мГц- 4 GFLOPS
• Adreno 203 - 294 мГц - 9.4 GFLOPS
• Adreno 205 - 266 мГц - 8.5 GFLOPS
• Adreno 220 - 320 мГц - 19 GFLOPS
• Adreno 225 - 400 мГц- 26 GFLOPS
• Adreno 305 - 450 мГц - 24 GFLOPS
• Adreno 320 - 450 мГц - 86 GFLOPS
• Adreno 330 - 450-578 мГц - 130-167 GFLOPS
• Adreno 420 - 600 мГц - 172 GFLOPS
• Adreno 430 - 700 мГц - 454 GFLOPS

Чипсеты Snapdragon используются во многих устройствах, особенно в флагманах. Об оптимизации в играх можно и не волноваться из-за популярности GPU, а последние версии поддерживают OpenGL ES 3.1 и Direct X 11.

Mali от ARM

Mali - это GPU от ARM. Делится на 4 поколений: Utgard, Midgard 1/2/3.

Первый GPU был Mali-55 с поддержкой OpenGL ES 1.1 и с одним графическим ядром, который признан самым маленьким графическим чипом, появился впервые в LG Renoir, где Mali-55 используется только для оптимизации работы интерфейса.

Второй опыт в создании GPU был Mali-200. Тогда он уже поддерживал OpenGL ES 2.0 с 1 графическим ядром при частоте 275 мГц.

Третий опыт был на Mali-300. Он мог воспроизводить графику уровня PlayStation Portable, частота GPU была 395 мГц.

Четвертый опыт в создании GPU был революционным - Mali-400 - продолжение Mali-300, но с поддержкой многоядерности до 4 графических ядер, в следствии чего производительность увеличивается до 4-ех раз. Частота в 395-533 мГц, производительность в 2.5 до 19 GFLOPS. Популярен среди смартфонов и планшетов 2013.
годов.

Также есть Mali-450. Это тот же самый 400, но производительность увеличена в два раза. Может иметь до 8 графических ядер, частоту от 375 до 700 мГц и производительность в 30-60 GFLOPS.

Mali-Т760 - самый мощный GPU среди Mali, с поддержкой до 16 графических ядер, частота 685 мГц и 376 GFLOPS! Поддерживает OpenGL ES 3.1, OpenCL1.2, OpenVG 1.1 и Direct X 11.1.

Самые популярные GPU Mali вы можете рассмотреть в данной таблице:

Серия → GPU
Популярные GPU PowerVR
Видов GPU так много, что я просто покажу вам список по производительности GFLOPS (Чем больше, тем мощнее):

• SGX530 - 200-300 мГц- 1.6-2.4 GFLOPS
• SGX531 - 200 мГц - 1.6-2.4 GFLOPS
• SGX531 Ultra - (MT6577, MT6575) - 522 мГц - 4.2 GFLOPS
• SGX535 - 300 мГц - 2.4 GFLOPS
• SGX540 - 153 - 512 мГц - 3.2-6.1 GFLOPS
• SGX543 - 200-300 мГц - 6.4-9.6 GFLOPS
• SGX543 MP2 - 250 мГц (Apple A5) - 16 GFLOPS
• SGX543 MP3 - 300 мГц (Apple A6) - 29 GFLOPS
• SGX543 MP4 - 250 мГц (Apple A5X) - 32 GFLOPS
• SGX544 - 286-357 мГц - 9.2-11.4 GFLOPS
• SGX544 - 600 мГц - 19 GFLOPS
• SGX544 - 300-533 мГц - 19-51 GFLOPS
• SGX545 - 533 мГц - 8.5 GFLOPS
• SGX554 - 300 мГц - 19 GFLOPS
• SGX554 MP4 - 300 мГц (Apple A6X) - 77 GFLOPS
• G6100 - 300 мГц - 19.2 GFLOPS
• G6200 MP2 - 300-500 мГц - 38.4-64 GFLOPS
• G6400 MP4 - 300 мГц - 77 GFLOPS
• G6430 MP4 - 450 мГц (Apple A7) - 115.2 GFLOPS
• GX6450 MP4 - 450 мГц (Apple A8) - 115 GFLOPS

Сами графические чипы можно встретить в процессорах от Apple, MTK, AllWinner, Intel, Samsung.

Мы рассмотрели 4 вида популярных графических видеоускорителей от 4 разных производителей. У каждого свои минусы, у каждого свои плюсы. Также вы узнали что такое GPU, CPU, и по немногу историю каждого видеоускорителя.

Надеюсь, вам чем-то поможет данная статья, и удачи в ваших приключениях!

Современные смартфоны и планшетные ПК просто-таки нельзя представить без графического ускорителя, который входит в состав однокристальной системы (system-on-a-chip). Сейчас графическое ядро требуется не только для запуска трехмерных игр, но и для прорисовки интерфейса операционной системы и воспроизведения видео сверхвысокого разрешения (4K).

Первопроходец Intel

В начале 2000-х мобильные телефоны и КПК обрабатывали графику в играх исключительно с помощью центрального процессора. При этом картинка в играх была предельно примитивной. Лед тронулся в 2006 году, когда компания Intel представила мобильное графическое ядро 2700G с производительностью на уровне игровой консоли Sony PlayStation One. Правда, операционные системы Windows Mobile и Symbian не смогли наполную раскрыть его потенциал.

Dell X50v – КПК с графическим ускорителем Intel 2700G

Мобильные графические ускорители стали эффективно использоваться лишь с выходом Apple iPhone и Android-смартфонов. Так, первое поколение iPhone строилось на базе процессора Samsung ARM 1176JZ(F)-S с графикой Mbx lite (от компании Imagination Technologies). Первым же графическим ядром для Android стало Adreno 130, о котором речь пойдет чуть ниже.

Qualcomm Adreno

В 2005 году компания Qualcomm, до этого занимавшаяся исключительно оборудованием для сотовых сетей, получила у ARM Limited лицензию на производство и, что важнее всего, модификацию процессоров архитектуры ARM. Несколько лет у нее ушло на разработку собственной архитектуры под названием Scorpion (набор инструкций ARMv7) и внедрение энергоэффективного графического ускорителя ATI Imageon.

В 2008 году в продажу поступил WindowsMobile-коммуникатор HTC Touch Diamond с процессором Qualcomm MSM7201A и графикой Adreno 130 (переименованная ATI Imageon). А вскоре мир увидел первый Android-смартфон – HTC Dream (операторское название T-Mobile G1) с точно такой же однокристальной системой. Окрыленная успехом на рынке Android, компания Qualcomm выкупила подразделение мобильной графики AMD.

Современная графика Qualcomm представлена как бюджетными моделями (Adreno 203, 205 и 305), так и настоящими 3D-монстрами (Adreno 320, 330 и 420). В отличие от родоначальницы Adreno 130, в которой применялась устаревшая конвейерная архитектура с фиксированными функциями блоков, современная графика Qualcomm строится на унифицированной шейдерной архитектуре. Исключением стала лишь Adreno 205 с VLIW-архитектурой.

NVIDIA GeForce ULP

Компания NVIDIA, многолетний лидер индустрии компьютерной графики, не могла долго оставаться в стороне быстрорастущего рынка мобильных гаджетов. И если первое поколение чипов NVIDIA Tegra нигде кроме медиаплеера Microsoft Zune HD не применялось, то второе поколение произвело настоящий фурор. Так, LG Optimus 2X на базе Tegra 2 стал первым в мире двухъядерным Android-смартфоном. Да и львиная доля модельного ряда Android-планшетов 2011 года строились именно на втором поколении Tegra. Мобильное графическое ядро Tegra 2 получило 8 ядер и громогласное имя GeForce ULP.

В третьем поколении однокристальных систем NVIDIA число ядер графики увеличилось до 12, а в четвертом – до 72 штук. Настоящим же откровением стал анонс чипа Tegra K1 с графикой аж на 192 ядра и, что важнее всего, взрослой архитектурой Kepler. Наконец-то появилась возможность сравнивать смартфонно-планшетную графику NVIDIA с ее же видеокартами для ПК. Если не делать поправку на невысокую частоту графического ядра и видеопамяти Tegra K1, то можно предположить, что она всего лишь вдвое медленнее ноутбучной NVIDIA GeForce 740M (384 ядра Kepler).

Imagination PowerVR

Несмотря на сильные рыночные позиции Qualcomm и авторитет NVIDIA, именно мобильная графика PowerVR от компании Imagination Technologies является самой распространенной в мире. По некоторым данным, ее доля достигает 50 процентов рынка. Впрочем, оно и не странно, ведь графику PowerVR применяют в своих однокристальных системах сразу несколько крупных производителей.

Так, графические ускорители PowerVR SGX 531 и SGX 544MP в своих ARM-процессорах использует компания MediaTek. Модель PowerVR SGX 545 вполне себе неплохо подружилась с процессорными ядрами х86 в чипах Intel Atom. Нельзя забывать и про портативную игровую консоль Sony PlayStation Vita с графикой PowerVR SGX 543MP4+.

Приоритетным же заказчиком для Imagination остается компания Apple. Именно ей Imagination предоставляет право первыми использовать свои новейшие разработки. Так было в 2011 году с PowerVR SGX 543MP2 с двумя кластерами ядер (для iPad 2 и iPhone 4S), точно также произошло в прошлом году с PowerVR G6430 с уже четырьмя кластерами (для iPad Air, iPad mini 2gen и iPhone 5S).

А ведь в арсенале Imagination имеется еще более мощная графика – PowerVR GX6650 с 192 ядрами, как у NVIDIA Tegra K1. Так почему же качество картинки в мобильных играх так медленно двигается вперед? Об этом мы тоже расскажем ниже.

ARM Mali

Британская компания ARM Limited, которая в 1980-х и придумала одноименную процессорную архитектуру, проектирует не только процессорные, но и графические ядра. А ее партнеры сами решают, лицензировать только первое, или еще и второе. Пробой пера для ARM Limited стала графика Mali 55, которая применялась в мобильном телефоне LG Renoir не столько для игр, сколько для плавности анимации меню.

Первым же полноценным ускорителем 3D-графики ARM Limited был Mali-200, которого со временем заменил мультикластерный Mali-400MP. Новым витком эволюции стала графика Mali-T604 (почти вдвое быстрее Mali-400MP), первым устройством на базе которой стал планшет Google Nexus 10.

Противостоять же графическим флагманам 2014 года – Adreno 420, Tegra K1 и PowerVR G6650 – будет ARM Mali-T760, способный построить до 1,4 млрд. треугольников в секунду. Кроме того, Mali-T760 поддерживает актуальные графические технологии OpenGL ES 3.0 и DirectX 11, а также параллельные вычисления OpenCL.

Сравнить несравнимое

Противопоставлять друг другу два мобильных графических ускорителя – дело неблагодарное. Меньше всего стоит доверять показателям бенчмарков, так как они выдают суммарную оценку процессора и интегрированной графики. Некоторые однокристальные системы содержат мощные процессорные ядра и при этом слабый графический ускоритель, тогда как в других наоборот перевешивает графика.

Лучший же способ сравнить два мобильных графических ядра – детально рассмотреть их архитектуру. В качестве примера возьмем три широко известные модели: Qualcomm Adreno 220 (из чипа Snapdragon S3), NVIDIA GeForce ULP (из Tegra 2) и Imagination PowerVR SGX 543MP2 (из Apple A5). Так, графика Adreno 220 содержит 8 унифицированных шейдеров, работающих по-умолчанию на частоте 266 МГц, а ее производительность оценивается в 17 GLOPS.

Конкурирующая же NVIDIA GeForce ULP версии Tegra 2 также имеет 8 шейдеров, но в отличие от Adreno они не унифицированные. Четыре шейдера являются пиксельными и еще четыре вертексными. Стандартная частота ядра GeForce ULP равняется 300 МГц. Пиковая производительность Tegra 2 составляет 5,6 GLOPS. Существенное отставание в производительности от Adreno 220 при в целом-то схожем количестве шейдеров вызвано меньшем количеством инструкций, обрабатываемых за такт.

Название модели	Qualcomm Adreno 220	NVIDIA GeForce ULP (версия из Tegra 2)	Imagination PowerVR SGX 543MP2
Архитектура	Унифицированная шейдерная		С фиксированными функциями блоков
Количество кластеров
Количество шейдеров
Частота ядра	266 МГц	300 МГц	200 МГц
Производительность	17 GLOPS	5,6 GLOPS	14,4 GFLOPS

Отдельно стоит поговорить про графику Imagination PowerVR SGX 543MP2, которую часто ошибочно называют «двухъядерной». На самом же деле, приставка MP2 в названии подразумевает наличие двух кластеров ядер. Каждый кластер у SGX 543MP2 содержит 4 пиксельных шейдера и 2 вертексных. То есть суммарное количество шейдеров у SGX 543MP2 равно 12 (8+4), начальная рабочая частота – 200 МГц, а быстродействие – 14,4 GFLOPS.

Унифицированная шейдерная архитектура является куда более современной, чем фиксированная. К примеру, современные видеокарты для ПК содержат большое количество унифицированных шейдеров (больше тысячи) и значительно меньше фиксированных (меньше сотни). Быстродействие же в играх зависит в первую очередь от того, на какую архитектуру ориентировался разработчик, то есть от оптимизации.

А еще от смартфона к смартфону может отличаться частота оперативной памяти, часть которой, как известно, одалживает интегрированная графика. Именно ОЗУ с низкой пропускной способность может стать узким горлышком графической подсистемы, что выльется в низкие оценки бенчмарка.

Похорошела ли графика в играх?

Если сравнивать мобильные игры пятилетний давности и современные, то разница в качестве картинки будет, как говорится, на лицо. Но если учитывать многократный прирост производительности ARM-процессоров и интегрированных в них графических ускорителей, то картинка явно похорошела недостаточно сильно.

Несколько лет назад дать толчок развитию графики в мобильных играх, якобы, пыталась компания NVIDIA. Так, зомби-шутер Dead Trigger на смартфонах и планшетах с чипом Tegra 3 работал с расширенными опциями графики: лучами света, тенями, металлическим блеском и дымкой. Правда, очень скоро выяснилось, что для всего этого мощная графика GeForce ULP вовсе не требуется, а достаточно с помощью root-прав отредактировать конфигурационный файл игры.

Среда разработки Unity

Впрочем, винить во всех бедах производителей ARM-чипов и, тем более, компании Google и Apple не стоит. Прогресс качества картинки тормозят в первую очередь разработчики игр. Продавая свои творения по доллару-два, они не готовы инвестировать сотни тысяч в разработку собственного графического движка. Луч надежды загорелся лишь с появлением кроссплатформенного движка Unity. Хочется верить, что уже в этом году появятся игры с по-настоящему красивой и реалистичной картинкой.