Графические процессоры Mali — интеллектуальная собственность компании ARM Limited, является графической частью микропроцессорной архитектуры ARM, применяемой при производстве кристаллов SoC, хорошо известных как — мобильные процессоры Snapdragon, Helio, MT, Exynos, Kirin.
ARM Limited разрабатывает архитектуру процессора, производители MediaTek, Qualcomm, HiSilicon, Samsung — покупают лицензию, с соответствующей документацией. Вносят свои коррективы — выбирают класс, поколение, количество ядер и частоту CPU, изменяют финальные характеристики GPU Mali: количество вычислительных блоков и частоту работы. Обособленное место занимает продукция Qualcomm, при производстве мобильных процессоров используют графические ускорители собственной разработки — Adreno.
Для простоты восприятия, основной строительный материал графических процессоров — вычислительные блоки, в характеристиках процессоров обозначается как — MP (Mali T830 MP2, к примеру). Количество этих «умных» кирпичиков, в тандеме с частотой — определяет производительность видеоускорителя. В таблице характеристик Mali вы можете наблюдать показатели GFLOPS (количество операций в секунду, с запятой), первое значение — это пиковая производительность 1 блока на минимальной частоте, второе значение — теоретический потенциал, при работе всех блоков на максимальной частоте.
Показатели частоты, размеры, тепловыделение, энергоэффективность во многом зависят от применяемых норм производства (nm), двойные значения в этом столбике указывают на то, что чипы производятся или производились с применением разных норм, на усмотрение производителя.
В теории всё предельно просто — чем новее архитектура, больше блоков и выше частота, тем выше быстродействие. На практике, максимальное количество вычислительных блоков графических ускорителей Mali в смартфонах мы так и не увидим, это удел мини-ПК и ноутбуков, где есть маломальская система охлаждения. На сегодняшний день зафиксированный максимум для Mali-G72 это MP18 (18 блоков) — мобильный процессор Samsung Exynos 9810, для сравнения Mali-G71 это MP20 — Samsung Exynos 8895. Намечается выход нового чипсета HiSilicon Kirin 980 с графикой нового поколения Mali-G76 MP10, производительность обещает быть выше графики Adreno 630, используемой в Snapdragon 845.
Для полноты картины, рекомендую воспользоваться следующей информацией — рейтинг производительности мобильных процессоров, где вы сможете сравнить — заявленные разработчиком ARM теоретические возможности Mali, с характеристиками и производительностью произведённых процессоров. Упорядочить мысли, собрать недостающие пазлы помогут профессиональные советы — как выбрать смартфон правильно.
| Модель | nm | Вычислит. блоки |
Частота | GFLOPS | OpenGL | DirectX | Vulkan |
| Mali-G76 | 7 | от 4 до 20 | 750 MHz |
— | 3.2 | 12 | 1.1 |
| Mali-G72 | 10 16 |
от 1 до 32 | 546-850 MHz |
от 18.6 до 924.8 |
3.2 | 12 | 1.1 |
| Mali-G71 | 10 16 |
от 1 до 32 | 546-1037 MHz |
от 18.6 до 1128 |
3.2 | 11 | 1.1 |
| Mali-G52 | 16 | от 1 до 4 | 850 MHz |
от 86.7 до 346.8 |
3.2 | 11 | 1.1 |
| Mali-G51 | 10 28 |
1 uni-pixel 3 dual-pixel |
650 MHz |
— | 3.2 | 11 | 1.1 |
| Mali-G31 | 28 | от 1 до 2 | 650 MHz |
— | 3.2 | 11 | 1.0 |
| Mali-T880 | 28 | от 1 до 16 | 650-1000 MHz |
от 22.1 до 544 |
3.2 | 11 | 1.0 |
| Mali-T860 | 28 | от 1 до 16 | 350-700 MHz |
от 11.9 до 380.8 |
3.2 | 11 | 1.0 |
| Mali-T830 | 28 | от 1 до 4 | 600-950 MHz |
от 20.4 до 129.2 |
3.2 | 11 | 1.0 |
| Mali-T820 | 28 | от 1 до 4 | 600 MHz |
от 20.4 до 81.6 |
3.2 | 11 | 1.0 |
| Mali-T760 | 28 | от 1 до 16 | 600-772 MHz |
от 20.4 до 420 |
3.2 | 11 | 1.0 |
| Mali-T720 | 28 | от 1 до 8 | 400-700 MHz |
от 6.8 до 95.2 |
3.2 | 11 | 1.0 |
| Mali-T628 | 28 32 |
от 1 до 8 | 533-695 MHz |
от 17 до 177.9 |
3.1 | 11 | — |
| Mali-T624 | 28 32 |
от 1 до 4 | 533-600 MHz |
от 17 до 76.8 |
3.1 | 11 | — |
| Mali-T622 | 28 32 |
от 1 до 2 | 533 MHz |
от 17 до 34.1 |
3.1 | 11 | — |
| Mali-T604 | 28 32 |
от 1 до 4 | 533 MHz |
от 17 до 68.2 |
3.1 | 11 | — |
| Mali-470 | 28 40 |
от 1 до 4 | 250-650 MHz |
— | 2.0 | — | — |
| Mali-450 | 28 40 |
от 1 до 8 | 300-750 MHz |
от 4.5 до 71.7 |
2.0 | — | — |
| Mali-400 | 28 40 |
от 1 до 4 | 200-600 MHz |
от 1.8 до 19.2 |
2.0 | — | — |
| Mali-300 | 28 40 |
1 | 500 MHz |
5 | 2.0 | — | — |
| Модель | nm | Вычислит. блоки |
Частота | GFLOPS | OpenGL | DirectX | Vulkan |
Графический ускоритель Mali — это один из интегрированных модулей SoC кристалла. Производители мобильных процессоров HiSilicon (Kirin), Samsung (Exynos), MediaTek (Helio, MT) определяют сколько вычислительных блоков «установить» и на какой частоте смогут работать. В свою очередь, производители смартфонов, в борьбе с тепловыделением (нагревом) кристалла, вносят свои коррективы. Заявленная частота далеко не всегда является реально рабочей, сравнение Mali в рамках одной модели процессоров (идентичных) показывает существенное расхождение в результатах тестов. Независимо от поколения, тестируем устаревшие Mali-400, уходящие Mali-T880 или новые Mali-G — разброс присутствует всегда. Стоя перед выбором Mali vs Adreno — сравнивайте производительность конкретных смартфонов, ссылка на рейтинг над таблицей.
Графическое ядро Mali было разработано норвежским подразделением компании ARM — ARM Norway (бывшая Falanx). В настоящее время линейка продуктов включает в себя целый ряд моделей: мультимедийные графические процессоры mali-55, mali-200, mali-300, mali-400, mali-450, mali-T604, mali-T622, mali-T624, mali-T628, mali-T658, mali-T678, mali-T720, mali-T760, mali-T820, mali-T830, mali-T860 и mali-T880, а также графические процессоры для обработки видео mali-V500, mali-V550 и контролеры дисплея mali-DP500, mali-DP550. и новейшие мультимедийные графические процессоры mali-G31, mali-G51, mali-G52, mali-G71, mali-G72, mali-G76.
Содержание
Технические детали [ править | править код ]
Mali-55 [ править | править код ]
Mali-55 — это первый продукт в этой линейке и первая попытка компании ARM сделать собственный графический ускоритель. Mali-55 поддерживает стандарт OpenGL ES 1.1 и может обрабатывать до 1 млн. треугольников в секунду, к тому же это самый маленький в мире графический чип, площадь кристалла всего 1 мм². Первая модель, которая имеет графический чип Mali-55 — это LG Renoir, впрочем, графический чип в этом телефоне не может обрабатывать графику, а используется только для оптимизации интерфейса.
Mali-200 [ править | править код ]
Mali-200 — следующий шаг компании ARM в разработке собственных графических ускорителей для мобильных устройств. По сравнению с Mali-55, двухсотая модель поддерживает OpenGL ES 2.0 и может обрабатывать до 16 миллионов треугольников в секунду при частоте графического чипа в 275 МГц. Двухсотая модель имеет один геометрический процессор и один пиксельный процессор, благодаря чему может обрабатывать 1 пиксель за такт, поэтому при частоте в 275 MHz графический чип может обработать 275 млн пикселей в секунду [1] . Графический чип Mali-200 представлен в двух версиях — LP и GP, которые отличаются тактовой частотой. Занимаемая на кристалле площадь при производстве по 65 нм техпроцессу — 4,1 мм².
Mali-300 [ править | править код ]
Mali-300 — это первый чип от ARM, которой может воспроизводить графику уровня Sony PSP. Mali-300 — это дальнейшее развитие архитектуры Mali-200, максимальная частота графического чипа была увеличена до 395 MHz, что позволило увеличить производительность до 30 миллионов треугольников в секунду. Mali-300 — это первое решение в линейке графических ускорителей Mali, который имеет собственную графическую память в 8 кб. [2]
Mali-400 [ править | править код ]
Mali-400 — это дальнейшее развитие архитектуры Mali-300. Mali-400 имеет такие же характеристики, как и Mali-300, но это модульное решение, которое может включать в себя до 4 графических ядер в отличие от Mali-55 и Mali-200/300 — исключительно одноядерных решений. Благодаря тому, что Mali-400 может быть многоядерным графическим чипом, площадь кристалла была увеличена до 4.7 мм², к тому же Mali-400 имеет увеличенную графическую память в 32-256 кб [3] (в зависимости от количества ядер) по сравнению с 300-й моделью, имевшей лишь 8 кб. 400 модель имеет 1 геометрический процессор и может иметь до 4 пиксельных процессоров. Как и двухсотая модель, Mali-400 обрабатывает только 1 пиксель за такт, но благодаря многоядерности и возможности иметь от 1 до 4 пиксельных процессоров, производительность четырёхсотой модели может быть в 4 раза больше, благодаря возможности обработки каждого пикселя каждым из 4 пиксельных процессоров, когда двухсотый и трёхсотых модели имеют только 1 такой процессор. [1] [4]
Mali-450 [ править | править код ]
Mali-450 — 8-ядерный Mali-400 с некоторыми улучшениями в области исполнения инструкций за такт.
Mali-T600 [ править | править код ]
Mali-T604, Mali-T622, Mali-T624, Mali-T628, Mali-T658 и Mali-T678— это новейшие разработки от ARM. Чтобы лучше прояснить ситуацию, необходимо отметить, что первое поколение T600 (варианты T601, T604 и T658 (первое поколение)) было представлено ранее, а новое (Mali-T624, Mali-T628 и Mali-T678 (второе поколение)) — немного позже. Mali-T600 — это первая универсальная шейдерная архитектура ARM, поддерживающая стандарты OpenGL ES 1.1, OpenGL ES 2.0, OpenGL ES 3.0, DirectX 11 FL 9_3, DirectX 11, OpenCL 1.1 Full Profile и Google Renderscript Compute. Обещанная производительность старшей модели Mali-T658 (8 графических ядер) — примерно в 4-5 раз превышает возможности Mali-400. Флагманские ускорители T600 второго поколения — T628 и T678 (на 2013 год). Оба они являются 8-ядерными чипами, а основное отличие между ними (да и между любыми другими графическими и оптимизированными для вычислений GPU в целом решениями) лежит в структуре каждого шейдерного процессора. T628 обладает двумя ALU, одним LSU и одним текстурным блоком на шейдерный процессор, а в T658 число блоков ALU удвоено.
Mali-V500 [ править | править код ]
Mali-V500 — это решение поддерживает кодирование/декодирование видео в разрешении Ultra HD (2160p) с частотой 120 кадров в секунду при наличии достаточного числа ядер (в одноядерном режиме Mali-V500 позволяет обрабатывать видео в разрешении 1080p при 60 кадров в секунду). Как полагает ARM, V500 обеспечит смартфоны среднего класса возможностью в потоковом режиме кодировать и декодировать видео 4K. Компания отмечает, что блок видеообработки создаёт задержки менее 10 мс, что позволяет добиться высококачественной работы потоковых игр в беспроводном режиме через технологию Wi-Fi Miracast. Видеопроцессор Mali-V500 характеризуется высокой эффективностью и малой площадью. Он поддерживает разрешения до 4K и может использоваться в паре с контроллером дисплея Mali-DP500.
Mali-T700 [ править | править код ]
Mali-T720 и Mali-T760. Mali-T720 является чипом среднего уровня и предлагается как преемник популярных Mali-400MP и Mali-450MP. А вот Mali-T760 является новым графическим флагманом компании ARM. Этот чип может похвастаться увеличенным на 400% энергосбережением по сравнению с Mali-T604. В Mali-T720 могут использоваться до 8 ядер Cortex-A7, Cortex-A12 или 64-разрядный Cortex-A53. Этот чип может работать на максимальной частоте 600МГц и имеет максимальную производительность 81.6 GLOPS и 4.8 Gpix/sec. Для сравнения, Mali-400, MP который является частью Exynos 4412, выдаёт результаты 19.2 GLOPS и 1.6 Gpix/sec.
При том, что в Mali-T720 увеличена производительность, ARM смогла уменьшить потребляемую энергию и сделать чип меньше в размерах. По словам ARM, в Mali-T720 уменьшено потребление энергии на 150% в сравнении с предыдущими чипами компании. Производится Mali-T720 по 28нм техпроцессу. Данный чип был оптимизирован для работы с Android, а также имеет поддержу OpenGL ES 3.0 и Renderscript.
А вот Mali-T760 имеет до 16 шейдерных ядер. В этом чипе на 400% уменьшили потребление энергии в сравнении с Mali-T604.
При изготовлении Mali-T760 компания ARM прибегла к уменьшению пропускной способности, что минимизирует объем проходящих данных и тем самым уменьшает количество энергии, используемой GPU. Также в чипе используется "умное" сжатие данных при пересылке их по разным частям чипа. Помимо невероятной производительности Mali-T760 поддерживает огромное количество программных интерфейсов:
- Khronos совместимый с OpenGL ES 3.1/3.0/2.0/1.1;
- поддержка Microsoft Windows Direct3D 11.1;
- полная поддержка OpenCL 1.1;
- RenderScript/ FilterScript.
Mali-T760 имеет 16 шейдерных ядер, которые дают максимальную производительность в 326.4 GLOPS и 9.6 Gpix/sec. Это делает Mali-T760 самым быстрым в мире мобильным GPU (на 2014 год). Данный чип также является первым мобильным чипом, который имеет полную поддержку OpenCL.
На данный момент 84 различных компаний пользуются лицензией Mali. Чипы Mali-T720 и Mali-T760 уже были лицензированы такими компаниями, как Samsung, LG, MediaTek и Rockchip.
Mali-T800 [ править | править код ]
Mali-T820, T-830 и T-860. Чтобы идти в ногу со временем, компания ARM представила новую линейку мобильных графических процессоров Mali-T800, первые устройства на базе которых появятся уже в начале 2016 года. В линейку Mali-T800 входят три новых процессора: Mali-T820, T-830 и T-860. Mali-T820 предназначен для использования в доступных устройствах и обладает 40 % приростом производительности в сравнении с Mali-T622. Mali-T830 на 55 % мощнее Mali-T622 и ориентирован на средний класс аппаратов. Mali-T860 является самым мощным процессором из всей линейки, и его энергоэффективность на 45 % выше, чем в Mali-T628. Все представители линейки Mali-T800 обладают поддержкой OpenGL ES 3.1, DirectX 11, OpenCL и RenderScript. В Mali-T820 и Mali-T830 используется по 4 шейдерных ядра, а в Mali-T860 их число составляет 16.
Также ARM представила новый графический процессор Mali-V550, который получил поддержку стандарта HEVC (High Efficiency Video Coding). Mali-V550 способен обрабатывать видео в разрешении 1080p (60 кадров в секунду) при использовании одного ядра и работать с 4K-видео при частоте 120 кадров в секунду с использованием всех 8 ядер. Также процессор способен одновременно заниматься кодированием и декодированием видео, что позволяет камере работать значительно быстрее. Кроме того, ARM рассказала про новый контроллер Mali-DP550, который поддерживает до семи слоёв при рендеринге изображений и обработку изображений в разрешении 4K.
Mali-T880 [ править | править код ]
Mali-T880. Компания ARM представила новые 64-разрядные вычислительные ядра Cortex-A72 и новую графику Mali-T880. Также компания обновила межчиповый интерфейс/контроллер ("северный" мост) до версии CCI-500. Внедрение новых графических процессоров ожидается в течение 2016 года. В максимальной конфигурации блок Mali-T880 может состоять из 16 видеоядер. Для техпроцесса 16 нм тактовая частота ядер может достигать 850 МГц. Ядра поддерживают API OpenGL ES 1.1-3.1, OpenCL 1.1 и 1.2, а также DirectX 11. По сравнению с ядрами Mali-T760 на одинаковой нагрузке производительность ядер Mali-T880 выше в 1,8 раз, а потребление меньше на величину до 40%. Новые ядра способны без проблем выводить и записывать (кодировать) видеопоток с качеством 4K со скоростью 120 кадров в секунду. Поддерживается кодек HEVC.
Mali-G31 [ править | править код ]
Mali-G51 [ править | править код ]
Mali-G52 [ править | править код ]
Mali-G71 [ править | править код ]
Mali-G72 [ править | править код ]
Mali-G76 [ править | править код ]
Mali-G76. Компания ARM представила новейшие 64-разрядные вычислительные ядра Cortex-A76 и новую графику Mali-G76. Процессорное ядро Cortex-A76, сменившее Cortex-A75.
GPU — Mali-G76 рассчитан на работу совместно с CPU Cortex-A76. В максимальной конфигурации Mali-G76 может содержать 20 ядер, но очень редко компании выпускают платформы с подобными количеством GPU. ARM обещает прирост относительно Mali-G72 на 30%, но имеется в виду не общая производительность, а производительность относительно площади GPU, энергоэффективность была улучшена на 30%, а в задачах машинного обучения производительность выросла в 2,7 раза.
Графический видеопроцессор Mali-G76 будет применяться в смартфонах топового уровнях, устройствах виртуальной и дополненной реальности, автомобильных комплексах, системах видеонаблюдения и пр.
Новый GPU поддерживает API: В новой ARM Архитектуре
Новое видеоядро Mali-V76 получило поддержку видео 8K и возможность декодировать видео с частотой 60 к/с.
Возможность формирование видеостен по схеме 4×4 в формате 1080р · 60 к/с или 2×2 в формате 2160р · 60 к/с.
Модели [ править | править код ]
| Название | Максимальное количество GPU ядер |
Максимальный размер L2 кэша |
Поддержка технологий | Архитектура | Использование | Примечания | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| OpenGL ES | OpenVG | OpenCL | Direct3D | Vulkan | ||||||
| Mali-55 | 1 | — | 1.1 | 1.0 | n/a | Оптимизация интерфейса | [5] | |||
| Mali-200 | 1 | — | 2.0 | 1.1 | Utgard [6] | — | [1] | |||
| Mali-300 | 1 | 8 КБ | — | [2] | ||||||
| Mali-400 MP | 4 | от 32 КБ до 256 КБ [7] | — | [3] | ||||||
| Mali-450 MP | 8 | от 32 КБ до 512 КБ [7] | — | [4] | ||||||
| Mali-T604 | 4 | 256 КБ | 3.1 | 1.1 | 1.1 + Renderscript [en] | 9_3 | M >[8] (1-е поколение) |
Графика, вычисления |
[9] [10] | |
| Mali-T622 | 2 | [10] [11] | ||||||||
| Mali-T624 | 4 | Midgard (2-е поколение) |
[12] | |||||||
| Mali-T658 | 8 | [13] | ||||||||
| Mali-T628 | 8 | [14] | ||||||||
| Mali-T678 | 8 | [15] [16] | ||||||||
| Mali-T720 | 8 | от 32 КБ до 256 КБ [7] | Midgard (3-е поколение) |
Mali-T720 | ||||||
| Mali-T760 | 16 | от 256 КБ до 2 МБ [7] | 11.1 | Mali-T760 | ||||||
| Mali-T820 | 4 | от 32 КБ до 256 КБ [7] | 3.1 | 1.1 | 1.2 + Renderscript [en] | 9_3 | Midgard (4-е поколение) |
Mali-T820 | ||
| Mali-T830 | 4 | от 32 КБ до 256 КБ [7] | Mali-T830 | |||||||
| Mali-T860 | 16 | от 256 КБ до 2 МБ [7] | 11_1 | |||||||
Реализация [ править | править код ]
Mali GPU в разных вариациях можно встретить в таких чипсетах:
Компания ARM представила два новых графических чипа, Mali-T720 и Mali-T760. Mali-T720 является чипом среднего уровня и предлагается как преемник популярных Mali-400MP и Mali-450MP. А вот Mali-T760 является новым графическим флагманом компании ARM. Этот чип может похвастаться увеличенным на 400% энергосбережением по сравнению с Mali-T604.
Напомним, что около 50% планшетов и 20% смартфонов на Android используют графические чипы Mali. В новом Samsung Galaxy Note 3 установлен шестиядерный Mali-T628.
В старых процессорах Mali-300MP, 400MP и 450MP использовалась архитектура Utgard. Начиная с Mali-T604, компания ARM начала использовать архитектуру Midgard. Именно на основе этой архитектуры создан новый процессор Mali-T720.
В Mali-T720 могут использоваться до 8 ядер Cortex-A7, Cortex-A12 или 64-разрядный Cortex-A53. Этот чип может работать на максимальной частоте 600МГц и имеет максимальную производительность 81.6 GLOPS и 4.8 Gpix/sec. Для сравнения, Mali-400, MP который является частью Exynos 4412, выдаёт результаты 19.2 GLOPS и 1.6 Gpix/sec.
При том, что в Mali-T720 увеличена производительность, ARM смогла уменьшить потребляемую энергию и сделать чип меньше в размерах. По словам ARM, в Mali-T720 уменьшено потребление энергии на 150% в сравнении с предыдущими чипами компании. Производится Mali-T720 по 28нм техпроцессу. Данный чип был оптимизирован для работы с Android, а также имеет поддержу OpenGL ES 3.0 и Renderscript.
А вот Mali-T760 имеет до 16 шейдерных ядер. В этом чипе на 400% уменьшили потребление энергии в сравнении с Mali-T604. И на данный момент это самый мощный мобильный графический чип.
При изготовлении Mali-T760 компания ARM прибегла к уменьшению пропускной способности, что минимизирует объем проходящих данных и тем самым уменьшает количество энергии, используемой GPU. Также в чипе используется "умное" сжатие данных при пересылке их по разным частям чипа. Помимо невероятной производительности Mali-T760 поддерживает огромное количество программных интерфейсов:
- Khronos совместимый с OpenGL ES 3.0/2.0/1.1;
- поддержка Microsoft Windows Direct3D 11.1;
- полная поддержка OpenCL 1.1;
- RenderScript/ FilterScript.
Mali-T760 имеет 16 шейдерных ядер, которые дают максимальную производительность в 326.4 GLOPS и 9.6 Gpix/sec. Это делает Mali-T760 самым быстрым в мире мобильным GPU. Данный чип также является первым мобильным чипом, который имеет полную поддержку OpenCL.
На данный момент 84 различных компаний пользуются лицензией Mali. Чипы Mali-T720 и Mali-T760 уже были лицензированы такими компаниями, как LG, MediaTek и Rockchip.
Trina Watt, вице-президент по маркетингу ARM, заявляет, что их новые чипы будут доступны только в конце 2014 года. Это значит, что первые устройства, в которых будут установлены Mali-T720 и Mali-T760, будут представлены не раньше конференции Mobile World Congress в начале 2015 года.
