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行動GPU邁向多核心之路
 

【CTIMES/SmartAuto 陳韋哲 報導】   2013年07月09日 星期二

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行動裝置的熱潮持續不退,各大手機製造商除了絞盡腦汁推出外型酷炫的行動裝置設備來吸引消費者的目光之外,近幾年更在行動應用處理器晶片上玩起多核心的「核」戰爭,無非是希望能夠帶給消費者更優異的效能及操作新體驗。然而,隨著消費者開始將以往依賴桌上型電腦的使用習慣,陸續轉移到行動裝置設備實現,單一功能訴求已經不再能滿足現今消費者的操作習慣,舉凡Office文書處理、上網搜尋、播放音樂已是再普通不過的基本需求,取而代之的是強調高畫質的影音播放以及聲光效果俱佳的3D大型遊戲。

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為了要因應這些高畫質影音播放以及複雜的遊戲圖像處理等需求,若想要單靠行動裝置內的行動處理器晶片來完成所有使命,恐怕不只是讓行動處理器更顯得氣喘如牛,效果也將不盡理想。對此,行動裝置處理器晶片開發商開始將PC個人電腦的顯示卡概念動在行動顯示晶片-GPU,好讓行動裝置設備在執行高複雜度的遊戲圖像處理任務時,能夠呈現出更完美的畫質以及效果表現,尤其在這個講求行動處理器多核心的時代,行動GPU多核心同樣不落人後。

雖然將類似PC個人電腦上的顯示卡概念應用在行動裝置上看似容易,但內在可是大大有學問,由於行動裝置設備所使用的GPU是與行動處理器晶片整合在同一個SoC裡,可用的設計空間可說是一大挑戰,特別是現今個人電腦上的獨立顯示卡功耗動輒十多瓦以上,連帶著行動裝置設備執行遊戲時,大量的紋理、材質、渲染、物理加速都會大量使用記憶體頻寬,以上種種對於還在「低功耗」議題錙銖必較的行動裝置設備而言,行動GPU能分配到的電力十分有限,因此無法達到與個人電腦一樣,能夠滿足消費者顯示卡任意「自由配」的需求。

此外,在硬體方面,由於Google Android陣營並非像Apple iOS陣營在硬體配置的差異性小,再加上沒有採用統一的平台設計標準,因而造成『Android碎片化』現象,故每間廠商還是只能各自推出標榜高效能的行動GPU來搶攻市場份額,卻也間接造成遊戲開發商必須針對不同行動GPU開發出對應的版本。由於各個行動GPU所支援的紋理壓縮格式亦不相同,即便執行同一款遊戲,在搭載不同行動GPU的行動裝置設備上所呈現的遊戲畫質、流暢度、畫面鋸齒度也大相逕庭,因此在這競爭白熱化行動GPU競賽裡,仰賴的不僅僅是高竿的技術,獲得高市佔率才等於贏得『有量才敢大聲』的入場券。

目前行動裝置設備(平板與智慧手機)常見的行動GPU分別由Imagination公司的Power VR系列(50.1%)、高通的Adreno系列(33%)分別拿下最高市佔率,其餘則是由NVIDIA的Geforce系列、ARM的Mali系列來蠶食這塊行動GPU大餅。行動GPU的硬體規格除了是影響遊戲流暢度以及省電的重要因素之外,在軟體層方面,紋理壓縮格式以及渲染引擎亦是影響遊戲支援度高低的重要功臣,由於行動GPU並不像個人電腦獨立顯示卡以及遊戲都有統一的DirectX標準,以致於不同行動GPU所支援的紋理壓縮格式技術互不相容,也造就了行動GPU多強鼎立的局面。

目前行動GPU主流的紋理壓縮格式分別為ETC、PVRTC、S3TC、ATITC。在3D遊戲中,豐富的紋理和細節對遊戲的品質可說是相當重要,但由於顯示記憶體和頻寬受限的緣故,紋理都是必須經過壓縮,否則會帶給顯示記憶體和頻寬莫大的壓力,而紋理壓縮格式便是用來解決這項問題。

隨著個人電腦上的獨立顯示核心技術發展至今已經經過了十多年,所整合的電晶體數量也不斷地持續向上攀升,然而對於行動GPU而言,不管是從可用的設計空間或是功耗的角度來看,想要提昇電晶體數量恐怕是難上加難,畢竟提高行動GPU效能無疑是對行動裝置設備的電池續航最大考驗。再加上,由於現階段行動GPU與行動處理器晶片共用內建記憶體,因此也成為限制住行動GPU效能向上提昇的阻礙。

關鍵字: Tegra  Mali  Geforce  Power VR  Adreno  GPU  Android  iOS  SoC  Qualcomm(高通ARM  Imagination  NVIDIA  Google(谷歌Apple 
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