Buongiorno cari lettori, oggi vi andremo a parlare del chip ARM Immortalis-G715, che permetterà ai telefoni di avere il ray tracing.
Insieme alle sue CPU di nuova generazione, Arm ha alzato il coperchio sui suoi ultimi core grafici che potrebbero alimentare smartphone e altri gadget nel 2023 e oltre. Tecnicamente ci saranno tre opzioni GPU in questa generazione: l’Immortalis-G715, il Mali-G715 senza ray tracing e una configurazione Mali-G615 di livello medio.
Il titolo principale di quest’anno è l’introduzione del supporto per il ray tracing hardware. che rientra nel nuovo marchio Immortalis di Arm. Arm promuove anche un aumento delle prestazioni del processo ISO del 15% per tutte le sue ultime GPU, insieme a un miglioramento dell’apprendimento automatico 2 volte e un’efficienza energetica migliore del 15% rispetto al Mali-G710 di generazione precedente.
Panoramica dell’architettura Valhall di quarta generazione
Le ultime GPU di Arm sono la quarta generazione della sua architettura grafica Valhall, che ha sostituito Bifrost con il Mali-G77 del 2019. Fondamentalmente, Immortalis-G715, Mali-G715 e Mali-G615 condividono lo stesso DNA grafico. C’è un motore di esecuzione rinnovato, di cui parleremo tra poco, insieme al supporto per il “Variable Rate Shading” (VRS). Il VRS può aumentare le prestazioni fino al 40% disaccoppiando le frequenze di rasterizzazione e ombreggiatura. Il Variable Rate Shading è stato supportato in alcuni giochi per dispositivi mobili da un po’ di tempo e Arm sta ora raggiungendo la parità di funzionalità con le GPU Adreno di Qualcomm qui.
Oltre al supporto per il ray tracing, l’unica vera differenza tra queste GPU è il conteggio dei core supportati e le configurazioni di memoria. Quindi aspettatevi di vedere Immortalis nei SoC di punta e il G715 e il G615 con prestazioni leggermente inferiori.
Torniamo al motore di esecuzione rinnovato, che Arm chiama Execution Engine Evolution. Oltre a supportare il Variable Rate Shading, c’è un blocco FMA (Fused Multiply-Add) ottimizzato. Ora c’è il doppio del numero di unità FMA in ciascun core insieme a un blocco MMUL (Multiply Accumulate) dedicato all’interno di ogni FMA. Ciò ha consentito ad Arm di raddoppiare la potenza di calcolo massima, in particolare per i carichi di lavoro di machine learning, aumentando al contempo le dimensioni dell’area del core solo del 27%. Ci sono ancora due cluster di percorsi dati per motore, quindi quattro unità FMA per core.
Ray-tracing hardware per telefoni di punta
La tecnologia di ray tracing è stata finora il fiore all’occhiello dello spazio grafico per PC e console, ma per la prima volta ora abbiamo anche il supporto hardware dedicato al ray tracing nella GPU mobile di Arm. Con il supporto dell’API di ray tracing Vulkan, l’Immortalis-G715 di Arm si unisce all’Xclipse di AMD all’interno dell’Exynos 2200 di Samsung come GPU mobili in grado di eseguire il ray tracing. Detto questo, il supporto per il ray tracing può essere tecnicamente aggiunto anche ai normali G715 e G615, se i partner di Arm lo desiderano, anche se è improbabile che i loro conteggi di core più piccoli producano una buona esperienza di ray tracing.
L’unità di Ray Tracing Unit (RTU) di Arm è un extra opzionale integrato direttamente nel core dello shader, piuttosto che un acceleratore esterno, il che significa che le prestazioni scalano all’aumentare del numero di core. La piccola RTU occupa meno del 4% del core dello shader ma offre prestazioni di ray tracing migliori di oltre il 300%, secondo i benchmark di Arm, rispetto all’esecuzione senza accelerazione hardware. L’RTU contiene unità di accelerazione dedicate per il rilevamento di riquadri e riquadri di delimitazione, accelerando notevolmente il tempo necessario per eseguire questi calcoli rispetto all’unità FMA standard.
Vale la pena notare che ci sono vari gradi di supporto per il ray tracing. L’implementazione di Arm non arriva al punto di accelerare l’elaborazione Bounding Volume Hierarchical (BVH), rendendola un’implementazione di ray tracing più costosa dal punto di vista computazionale rispetto al supporto visto nelle console di gioco, ma con un’area e un costo di alimentazione più piccoli. Pertanto, non dovremmo aspettarci una complessità visiva o un frame rate che si avvicini a quello dello spazio di fascia alta, anche se questo è sempre stato in qualche modo previsto data la potenza, le prestazioni e i limiti di area della grafica di livello mobile rispetto a quella desktop.
Come funziona il Ray Tracing?
Il rendering del ray tracing simula l’illuminazione e i riflessi realistici tracciando il percorso della luce attraverso una scena. Ciò si ottiene proiettando raggi dal punto di vista della telecamera e calcolando dove i raggi intersecano la geometria (triangoli) e le sorgenti luminose nella scena.
Immortalis-G715
Immortalis-G715 e ray tracing, che sono destinati ai chip mobili di punta di nuova generazione, sono chiaramente il grande argomento di discussione di questa generazione. Tuttavia, ci sono anche molti miglioramenti generali probabilmente più importanti qui, come il 15% di efficienza in più (esclusi i guadagni dai prossimi nodi di produzione più piccoli), il supporto dell’ombreggiatura a velocità variabile e una gamma di regolazioni fini per adattarsi ai carichi di lavoro del mondo reale, un vantaggio per i giochi mobili di oggi, non solo per quelli di nuova generazione. Tuttavia, dovremo vedere se questo è sufficiente per raggiungere i leader di mercato nel reparto frame rate.
Per quanto bello sia l’hardware di ray tracing, c’è ancora la grande domanda dell’ecosistema a cui rispondere. Anche se Mediatek, Samsung, Google e altri SoC avranno hardware col ray tracing nel 2023, è probabile che l’ecosistema software stia aspettando che anche i grandi player Apple e Qualcomm si muovano. Anche allora, non è ancora chiaro quanto velocemente prenderà piede il ray tracing, dato che gli sviluppatori di giochi vogliono rivolgersi alla più ampia gamma di consumatori possibile piuttosto che solo agli ultimi telefoni di punta.