支持Vulkan的GPU

支持Vulkan的GPU,GPU最早由NVDIA于1999年提出,指的是专门为执行图形渲染所需的复杂计算而设计的专用处理器,其在图形渲染工作的效率要远高于通用设计目标的CPU。对于3D图形相关开发人员及游戏爱好者而言,GPU能力是衡量PC或移动设备性能的重要指标。本文简要介绍目前能够很好支持Vulkan的GPU。

移动端GPU的4大家族

Android 平台下,由于没有统一的硬件标准,导致各厂家各型号之智能手机,平板电脑的硬件配置大相径庭。目前应用在Android 移动平台的GPU主要有4家公司提供,分别为Imagination, ARM、高通和NVIDIA。下面简单介绍一下这些公司提供的支持 Vulkan 的 GPU。

PowerVR Rogue 系列

PowerVR Rogue 是由Imagination于2010年发布的 PowerVR 架构,支持 Vulkan 需要PowerVR 6 及更新的系列,具体情况如下:

  • PowerVR Series7XT 系列是中高端图形处理器,主要型号有 PowerVR GT7200、PowerVR GT7400、PowerVR GT7600、PowerVR GT7800、PowerVT GT7900等。该系列可以选择2-16集群配置(64-512个 ALU 核心)。Series7XT 系列支持 HDR 渲染,4K纹理,物理着色等。
  • Android 设备中使用了 PowerVR 架构 GPU 的代表性产品是魅族的 PRO7 Pluse。这款手机搭载了 Helio X30 处理器,集成了PowerVR 7XTP GPU。
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  • PowerVR 9XE/9XM系列大大提升了内存子系统的性能,支持32位寻址能力、增大突发传输数据位宽、提升内存访问效率、增强压缩能力,内存带宽可节约 25%。其关键特性还有分块延迟渲染、硬件虚拟化、OminiShield多域安全性、PVRIC3无损影像压缩等技术。

Mali 系列

Mali 系列 GPU 是 ARM 设计出品的,其中 Midgardl-4 可以全平台支持Vulkan API。目前主要型号为 Mali-G71、Mali-G72、Mali-T760、Mali-T820、Mali-T830、Mali-T860、Mali-T880等,具体情况如下:

  • Mali-G71基于 Bifrost 架构,拥有非常强大的移动图像处理能力,大大降低了设计功率,以提高同等核心面积下的图形处理器。如下图,Galaxy S8 系列手机采用的就是 Mali-G71 图形处理器。
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  • 相比 Mali-G71、Mali-G72 在性能、机器学习、VR这 3 方面做了优化,其性能是G71的 1.4 倍。Mali-G72 使用了称之为跟随脉冲的渲染技术,像素本地缓存的写入带宽最多可减少45%,大大降低 GPU 运算的负荷。
  • Mali-T760 促进 Midgard 体系架构进入能源高效的新时代,完全支持当前和下一代图形和计算 API,其拥有惊人的图形和保证优秀的执行计算密集任务,比如计算摄影,手势识别以及图像稳定等先进技术。
  • Mali-T800 系列的 GPU 任然基于 Midgard 架构,与 Mali-T600/T700 相比,重点优化了面积、能效,并增加了一些新的技术特征。如下图所示的Galaxy A7系列手机使用的就是 Mali-T830图像处理器。
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Adreno 系列

Adreno 系列由高通推出,被广泛应用于高通的 Snapdragon(骁龙) 平台上。其中,高通 Adreno 400 和 Adreno 500 系列全平台支持Vulkan API。目前应用较为广泛3款Adreno系列GPU分别是 Adreno430、Adreno530、Adreno540。

  • Adreno430 图形处理器是内嵌在高通骁龙 810 处理器之中,与用在骁龙 805 处理器中的上一代GPU产品 Adreno420 相比,在性能方面有 30% 的提升,并在功耗上有 20% 的下降。
  • Adreno 530 与 Adreno430 相比功耗降低了 40%,而图形和计算性能提升了 40%。Adreno530 支持 64 位虚拟地址,允许共享虚拟内存(SVM)并高效地与 64 位 CPU 进行协处理,如下图所示的小米5采用的就是 Adreno 530 图形处理器。
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  • Adreno 540 与 Adreno 530 相比,将频率提高了 710MHZ,提升近 14% 的性能。再加上其他方面的各种优化。Adreno540 的性能比 Adreno530 提升达 25%。如下图所示,小米6搭载的骁龙 835 处理器集成了 Adreno 540 图形处理器。
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GeForce ULV 系列

GeForce ULV 系列由 NVDIA 推出,被广泛应用于 Tegra 平台。目前支持Vulkan API的型号主要为Tegra x1等。从性能上来看,英伟达的 GeForce 系列图形芯片在整体上非常优秀,特别是在高清视频录制视频播放及大型3D游戏方面有着卓越的表现。

Tegra X1是英伟达目前最先进的移动处理器,其拥有 256 个 NAVIDA Maxwell GPU核心和一颗 64 位 GPU,具备优异的 4K 视频功能和超越上一代产品的节能性。例如 NVDIA 推出的Shield系列游戏机及平板产品都是搭载的Tegra X1,而大名鼎鼎的任天堂Switch也是采用的Tegra X1改进版。
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PC 端GPU中3大家族

与移动端GPU相比,PC端 GPU 最核心的差别在于性能设计不同。为了满足 PC 端计算需求更高的游戏或图形处理软件的要求,PC端 GPU 的性能较移动端 GPU 高出一大截。目前市场上的 PC 端GPU 主要有 NVDIA、AMD、Inter提供,具体情况如下:

NVIDA

NVIDA 是PC 端领域GPU提供商中的翘楚,目前市场上很多高性能游戏PC、图形处理工作站都是采用了其提供的 GPU。NVDIA GPU 对 Vulkan 的支持较为广泛,Kepler、Maxwell、Pascal的3代GPU中的大部分型号都可以良好地兼容 Vulkan API。下面介绍两个比较新系列的产品:

  • NVDIA GeForce GTX 10 系列,包括GTX 1080 T1, GTX 1070 Ti, GTX 1070、GTX 1060、GTX 1050、Titan Xp等型号,采用全新的vPascalv架构,可应用于 4K HDR及之上的环境,带来无缝的电影级效果及卓越的PC游戏体验。
  • NVDIA GeForce GTX 9 系列,包括 GTX 965, GTX 970, GTX 980, GTX 980Ti 等型号,采用 Maxwell 架构,并且使用了诸如 G-SYNC,GameStream,SL1等先进技术,能在1080P显示器上呈现 4k 画质的图像。
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AMD

AMD 是一家专门为计算机,通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器(CPU、GPU、APU、主板芯片,电视芯片等),以及提供闪存和低功率处理解决方案的公司。产品中基于次世代图形核心(GCN)架构的任何 AMD APU 或RadeonTM GPU现在均能良好适配Vulkan API。下面介绍产品中较新的几个系列:

  • AMD Radeon R5/R7/R9 几个系列采用 GCN 结构,可为用户带来革命性的性能和图像质量,并且支持vulkan、DirectX 12、Mantle、OpenGL 4.4等新一代图形API。
  • AMD Radeon 500 系列显卡采用第三代GCN结构,提供5个计算单元,最高核心频率1021 MHz,同样能够支持最新的几种图形API。
  • AMD RADEON RX 系列显卡,包括 RX 480、RX 470、RX 470D、RX 460等几个子系列、均采用北极星(Polaris)架构,也能够适配Vulkan API.

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Intel

Intel 是美国一家主要研制CPU处理器的公司,是全球最大的个人计算机零件和CPU制造商。目前市面上的Sky Lake和Kaby Lake系列处理器搭载的核显基本都可以适配Vulkan API,诸如常见的HD Graphics 510/515/520/530、Iris Graphics 540/550/580、HD610/630等。
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