Android Шаг за Шагом: Видеоускорители и все что с ними связано

Многие из вас качали кэш к играм, или смотрели характеристики какого-либо устройства. Каждый видел, что были какие-то непонятные слова вроде Tegra, Adreno, Mali, PowerVR. Давайте узнаем, что же это такое.

Все выше перечисленное — видеоускорители. Видеоускоритель — это одна из главный частей в SoC (System on the Chip), сокращенно GPU. GPU, или Graphic Processing Unit — это такой чип, интегрированный в CPU, и он отвечает за 2D и 3D графику. И их производительность измеряется в Flops. CPU, или Central Processing Unit, одним словом процессор.

Рассмотрим виды самых популярных GPU. Их 4 вида:

1. Tegra (GeForce ULP) от NVIDIA
2. Adreno от Qualcomm
3. Mali от ARM
4. PowerVR от Imagination Technologies

Также есть менее популярные GPU, но рассмотрим их в следующий раз.

Tegra (GeForce ULP)

Само вообще появление такого SoC как Tegra началось в 2007 года, из-за приобретения компанией NVIDIA компанию PortalPlayer. В то время процессор не пользовался популярностью, так как мощь была не конкурентоспособной, и сама Tegra использовалась в плеерах, смартфонах под Windows Mobile и Windows CE.

Все изменилось после ставки NVIDIA на новую операционную систему от Google — Android. Так в 2010 появился двухъядерный Tegra 2 для планшетов, а в 2011 для смартфонов. Потом появился Tegra 3 и дальше Tegra 4, 4i, К1 и Х1.

Сама эволюция в плане графических возможностей началась с Tegra 2. В GPU процессора от NVIDIA было 8 графических ядер, полная поддержка Direct3D Mobile и OpenGL ES 2.0 и производительность в 6.7 GFLOPS при 400 мГц.

А в GPU Tegra 3 уже 12 графических ядер, 12.4 GFLOPS при частоте 520 мГц.

Уже в 2012 были в играх эксклюзивы для Tegra, к примеру, улучшенная графика, спецэффекты и прорисовка, а также, оптимизация. Довольно мало людей жаловались на нехватку производительности.

Я уже молчу о Tegra 4 и 4i c 72/60 графическими ядрами с поддержкой OpenGL ES 3.0 и 96.8 GFLOPS с 72 ядрами при частоте 672 мГц, и 74.8 GFLOPS с 60 ядрами при 660 мГц.

Речь не идет о К1 с 192 графическими ядрами, поддержкой Direct X 12, OpenGL ES 3.1 и производительностью в 360 GFLOPS при частоте 850 мГц.

Не будем говорить о Х1 с производительностью в 1 TFLOPS, с 256 графическими ядрами при частоте 1 Ггц. Сразу можно сказать, что мобильный рынок развивается.

Но куда такая мощь без должной оптимизации? Именно сейчас NVIDIA занимается этим.

Она запускает разные экслюзивы, такие как Portal и Half-Life 2 и так далее. Эти все приложения находятся в специальном маркете для Tegra — Tegrazone.

В общем, если вы любите играть, то брать Tegra.

Adreno от Qualcomm (Snapdragon SoC)

Полноценное появление Adreno появилось после запуска линейки SoC Snapdragon компанией Qualcomm в 2009 году.

Первым мобильным устройством на Snapdragon был Toshiba TG01 с Adreno 130, а далее HTC HD2.

P.S Мощь чипсетов можно сравнить с игровыми приставками.

После развития Android и Windows Phone, само развитие Snapdragon пошло резко вверх. За 6 лет уже произведено 5 поколений SoC Snapdragon. S1, S2, S3, S4 и 200/400/600/800.

За эти пять поколений было запущено множество видов процессоров, что можно запутаться. Для этого можно посмотреть таблицу ниже, где я собрал популярные на данный момент виды GPU и их процессоры.

А вот список производительности Adreno в GFLOPS (Чем больше, тем лучше):

• Adreno 130 — 133 мГц — 1.2 GFLOPS
• Adreno 200 — 245 мГц— 4 GFLOPS
• Adreno 203 — 294 мГц — 9.4 GFLOPS
• Adreno 205 — 266 мГц — 8.5 GFLOPS
• Adreno 220 — 320 мГц — 19 GFLOPS
• Adreno 225 — 400 мГц— 26 GFLOPS
• Adreno 305 — 450 мГц — 24 GFLOPS
• Adreno 320 — 450 мГц — 86 GFLOPS
• Adreno 330 — 450-578 мГц — 130-167 GFLOPS
• Adreno 420 — 600 мГц — 172 GFLOPS
• Adreno 430 — 700 мГц — 454 GFLOPS

Чипсеты Snapdragon используются во многих устройствах, особенно в флагманах. Об оптимизации в играх можно и не волноваться из-за популярности GPU, а последние версии поддерживают OpenGL ES 3.1 и Direct X 11.

Mali от ARM

Mali — это GPU от ARM. Делится на 4 поколений: Utgard, Midgard 1/2/3.

Первый GPU был Mali-55 с поддержкой OpenGL ES 1.1 и с одним графическим ядром, который признан самым маленьким графическим чипом, появился впервые в LG Renoir, где Mali-55 используется только для оптимизации работы интерфейса.

Второй опыт в создании GPU был Mali-200. Тогда он уже поддерживал OpenGL ES 2.0 с 1 графическим ядром при частоте 275 мГц.

Третий опыт был на Mali-300. Он мог воспроизводить графику уровня PlayStation Portable, частота GPU была 395 мГц.

Четвертый опыт в создании GPU был революционным — Mali-400 — продолжение Mali-300, но с поддержкой многоядерности до 4 графических ядер, в следствии чего производительность увеличивается до 4-ех раз. Частота в 395-533 мГц, производительность в 2.5 до 19 GFLOPS. Популярен среди смартфонов и планшетов 2013.

годов.

Также есть Mali-450. Это тот же самый 400, но производительность увеличена в два раза. Может иметь до 8 графических ядер, частоту от 375 до 700 мГц и производительность в 30-60 GFLOPS.

Mali-Т760 — самый мощный GPU среди Mali, с поддержкой до 16 графических ядер, частота 685 мГц и 376 GFLOPS! Поддерживает OpenGL ES 3.1, OpenCL1.2, OpenVG 1.1 и Direct X 11.1.

Самые популярные GPU Mali вы можете рассмотреть в данной таблице:

Более 35-40% устройств работают с Mali. Поэтому можете не ждать таковых фризов и лагов в играх.

Обычно Mali можно встретить в чипсетах Exynos, MediaTek, AllWinner, Rockchip.

Power VR от Imagination Technologies

GPU созданная от Imagination Technologies, еще в далеких 90-ых. Была даже в то время на равне с AMD и NVIDIA, но из-за быстрых развитий других компаний, отстала от них. После чего они перешли на мобильную и бытовую технику.

Пропустим все прелюдии и начнем сразу с GPU:

Видов GPU так много, что я просто покажу вам список по производительности GFLOPS (Чем больше, тем мощнее):

• SGX530 — 200-300 мГц— 1.6-2.4 GFLOPS
• SGX531 — 200 мГц — 1.6-2.4 GFLOPS
• SGX531 Ultra — (MT6577, MT6575) — 522 мГц — 4.2 GFLOPS
• SGX535 — 300 мГц — 2.4 GFLOPS
• SGX540 — 153 — 512 мГц — 3.2-6.1 GFLOPS
• SGX543 — 200-300 мГц — 6.4-9.6 GFLOPS
• SGX543 MP2 — 250 мГц (Apple A5) — 16 GFLOPS
• SGX543 MP3 — 300 мГц (Apple A6) — 29 GFLOPS
• SGX543 MP4 — 250 мГц (Apple A5X) — 32 GFLOPS
• SGX544 — 286-357 мГц — 9.2-11.4 GFLOPS
• SGX544 — 600 мГц — 19 GFLOPS
• SGX544 — 300-533 мГц — 19-51 GFLOPS
• SGX545 — 533 мГц — 8.5 GFLOPS
• SGX554 — 300 мГц — 19 GFLOPS
• SGX554 MP4 — 300 мГц (Apple A6X) — 77 GFLOPS
• G6100 — 300 мГц — 19.2 GFLOPS
• G6200 MP2 — 300-500 мГц — 38.4-64 GFLOPS
• G6400 MP4 — 300 мГц — 77 GFLOPS
• G6430 MP4 — 450 мГц (Apple A7) — 115.2 GFLOPS
• GX6450 MP4 — 450 мГц (Apple A8) — 115 GFLOPS

Сами графические чипы можно встретить в процессорах от Apple, MTK, AllWinner, Intel, Samsung.

Мы рассмотрели 4 вида популярных графических видеоускорителей от 4 разных производителей. У каждого свои минусы, у каждого свои плюсы. Также вы узнали что такое GPU, CPU, и по немногу историю каждого видеоускорителя.

Надеюсь, вам чем-то поможет данная статья, и удачи в ваших приключениях!

P.S Спасибо моему другу Timblaer за оформленные таблицы и спасибо за идею про видеоускорители пользователю Artyoms.