作為對ARM Mali-T800系列的直接回應，Imagination今天正式發布了新一代移動GPU PowerVR Series7系列，包括高端7XT、低端7XE兩個子系列。
下邊，我們就細細看看它的底層架構設計，並預覽一下性能。
PowerVR 7架構解析
本質上來，PowerVR 7的架構還是“Rogue”，已經引入兩年。該架構有先進的色器流水體系，沒什麼明顯缺點，短期內還無需徹底翻新，只要局部增強、完善就可以提升效率和性能了，包括強化指令集。
當然，它還需要不斷加入新的功能特性，尤其是新的API。OpenGL ES 3.1早就支持了，但是蘋果的Metal來勢洶洶，作為回擊的Google Android Extension Pack現在是不能少的，還加入了可選項Direct3D 11.1(通俗地就是DX11.1)。
但是注意7XT上這兩個都是標配，7XE上的AEP只是可選項，Direct3D則只到10.0。
這次唯一增加的新模組就是“曲面細分協處理器”(Tessellation Co-Processor)，可配合頂點數據管理器(Vertex Data Master)實現完整的曲面細分支持，但注意為了節省功耗，它是個固定功能單元，不可編程。
曲面細分、ATSC紋理壓縮、幾何色、紋理色，這些就是支持AEP的基礎。
其他模組沒有大變但都有所增強，比如頂點數據管理器(幾何前端)的幾何性能翻了一番，計算數據管理器(Compute Data Master)則提速了最多三倍，尤其適合處理大量的小內核。
粗紋理調度器(Coarse Grain Scheduler)降低了內部區塊關聯性，可以更快地向空核心(色器簇/USC)發送指令，而不必等待其他核心完成工作。
USC核心本身變動很小，FP16/FP32 ALU、浮點單元都沒變，但是特殊功能單元(SFU)有了兩處明顯變化。首先也是最重要的，SFU可以原生處理FP16、FP32操作了(上代會全部推給FP32)，因此在處理FP16數據集的時候不必進行無謂的高精度操作，自然能節省功耗，而且因為SFU本身已經很大了，原生FP16帶來的功耗節約會很明顯。
另外雖未明，但極有可能FP16、FP32 SFU單元已經分離成了獨立的兩個(架構圖顯示一個)，當然即便如此它們也不能同時使用。
第二個增強是SFU操作可以和ALU操作並發了，也就意味兩個單元可以同時工作。Imagination表示，SFU代碼比預期得來得更快，因此並發會大大提高性能，為此指令集也做了相應的擴展。
此外，PowerVR 7系列還可選支持FP64操作，按照設計每核心有一個FP64 ALU。
最後是個非圖形功能，硬件加密區，使用虛擬化技術創建最多8個區域，彼此完全隔離，可進行不同的安全操作，並與CPU、GPU互聯。7XT會標配它，7XE上則是可選。
CPU上早就有了類似的功能，GPU上則一直是軟件模擬，效率低下，而且安全性不足。
7XT/7XE：高低雙雄細節探究
7XT是高端型號，但也有很多技術特性是可選的。FP64操作、OpenCL 1.2 Full Profile是面向高性能計算用途的(預設僅支持FP32、OpenCL 1.2 Embedded Profile)，Direct3D 11則適合Windows Phone、Windows RT平台設備(預設是Direct3D 10)，但是曲面細分已經是標配。
通過靈活配置這些特性，SoC廠商可以精確滿足自己和客戶的需要，同時更好地控制面積和功耗。
其實相比於性能，能效才是7XT系列提升的重點。Imagination沒有給出任何具體數據(提升了百分之多少)，只是7XT可以更低的功耗提供與6XT持平的性能，同時給了一張幻燈片，號稱自己有全球最高的GPU能效。
證據就是自己的PowerVR長時間運行也几乎不會降頻，競爭對手的則會降低40-60%。
當然了，這能否實現還得看SoC廠商的設計，Imagination只能提供最基本的建議。人家非要把CPU、GPU頻率弄得很高，跑跑就會過熱降頻，你也沒轍。
7XT系列的核心可選2-16個，比上代最多翻了一番，具體型號分別是：雙核心GT7200、四核心GT7400、六核心GT7600、八核心GT7800、十六核心GT7900。
很有意思的命名吧？Imagination甚至GT7900的性能已經可以超越入門級筆記本獨顯GeForce GT730M。GT7400/GT7600則是上代主機Xbox 360、PS3的水平。
用途方面，2-4個核心的適合手機，6-8個可用於平板機、汽車、超極本，16個的只有筆記本、機頂盒、遊戲機、伺服器才敢用——512個FP32 ALU單元差不多可以媲美入門級案頭獨立顯卡了。
目前的6XT系列裏，iPhone 6用到的GX6450是四個核心，iPad Air 2裏的GX6650旗艦型號六個核心。
7XE定位於入門級，規格、成本都很低，並且更強調面積上的效率，而不是功耗。
7XE其實也有7XT相同的架構改進，可以支持7XT的几乎所有技術，但大部分都是可選項，包括DirectX 11、曲面細分(AEP自然也是可選了)、紋理壓縮、HEVC/H.265解碼、10-bit YUV色彩輸出、虛擬化安全。OpenCL 1.2 FP都直接不可選。
7XE有兩個版本，一個核心的GE7800面向低端手機和電視，半個核心的GE7400則面向最便宜、最簡單的設備，以及可穿戴設備。
Imagination聲稱，7XE的功耗滿載也不會超過1W，待機時几乎可以忽略不計。
性能咋樣？
真正使用PowerVR 7系列的處理器、設備要明年底才會出現，而我們都知道，ARM、Imagination他們都只是賣CPU、GPU授權，具體什麼樣子還得看SoC晶片廠商的選擇，包括核心數量、技術特性、製造工藝、運行頻率等等，因此現在是無法清性能的，只能有一個大概的預估。
Imagination宣稱，在同樣核心數量、同等頻率下，7XT系列的性能可比6XT系列提升35-60%，如果真能實現是很猛的，但這也意味功耗會增加很多，因此最終在考慮功耗的前提下，性能提升對不會這麼高，而且只是理論測試，實際應用中又會打個折扣。
而在能效方面站出來的是7XE，官方號稱相比6XE提升幅度少則40%，多則可以超過100%。
結語：
PowerVR 7系列可以配置出各種不同的版本，最高最低相差32倍，因此理論上適合各種各樣的設備，從智能手錶、手環到筆記本甚至是伺服器計算集群。
PowerVR 6系列是CES 2014大展上宣佈的，最近才剛剛投入實用，iPhone 6/Plus、iPad Air 2就是典型代表。PowerVR 7系列的零售品預計會在一年后面世，正好就是下一代iPhone、iPad發布的窗口，而按照蘋果與PowerVR的一貫良好合作關係，iPhone 7(6S)几乎必然會用PowerVR 7，而且不定會有6個核心。
ARM Mali-T800、高通Adreno 400、NVIDIA麥克斯韋……明年的移動GPU，注定會精彩異常。
Source: Cnyes
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