ARM открывает эру 4K для мобильных устройств

Норвежское подразделение компании ARM представило графические процессоры серии Mali T8xx, обеспечивающие поддержку разрешения 4K UHD (3840 x 2160) на смартфонах и планшетах. Эти чипы обладают рекордными значениями производительности на единицу площади и обеспечивают высочайшую энергоэффективность.

Британская компания Advanced RISC Machines (ARM) разрабатывает чипы с 1990 года, но не имеет собственных производственных мощностей. Сейчас она занимает первое место по количеству продаж лицензий на микропроцессорные технологии и архитектуры вычислительных ядер. Своему успеху она во многом обязана развитием платформы Android, позволяющей производителям использовать практически любые конфигурации и быстро выпускать новые модели по мере появления свежих технических решений. За прошлый год общее число партнёров ARM превысило шестьдесят компаний, а объём проданных графических процессоров составил четыреста миллионов.

Серия ГП Mali-T8xx (изображение: androidauthority.com).

Пока рекордсменами по характеристикам экрана остаются смартфоны с разрешением WQHD (2560×1440). Их дисплеи обеспечивает пиксельную плотность 493 – 576 PPI, что уже превышает качество потребительской фотопечати. Таких моделей меньше десятка, и все они работают под управлением ОС Android. Это Motorola Nexus 6, Samsung GALAXY Note 4, Edge и S5 Prime, LG G3 D855 и D858, а также OPPO Find 7.

Компании Apple и Microsoft только начали внедрять экраны Full HD (1920×1080) в последние модели iPhone и Nokia Lumia, до этого довольствуясь более скромным разрешением. Такое отставание выглядит немного странным, поскольку техническая возможность реализовать качественное изображение была давно, а экраны высокой чёткости Retina не первый год используются в более крупных мобильных гаджетах – планшетах iPad и ноутбуках MacBook Pro.

Сравнение Mali-T860 и T628 (изображение: arm.com).

Линейка графических процессоров Mali T8xx выполнена по технологическому процессу 28 нм. Ожидается, что она сделает конкурентное преимущество платформы Android ещё более весомым. Это дальнейшее развитие архитектуры Midgard, успешно пережившей уже три поколения. Старшая модель получила название T860 и работает на частоте до 695 МГц. В смартфоны и планшеты среднего класса планируется устанавливать её урезанные версии – T830 и T820. Все они характеризуются лёгкой масштабируемостью (ГП может содержать от одного до шестнадцати ядер) и общим набором усовершенствований.

Сравнение Mali T-820 и T830 (изображение: arm.com).

Все три представителя серии Mali T8xx поддерживают открытую графическую библиотеку для встраиваемых систем OpenGL ES версий 3.1/2.0/1.1, открытый язык вычислений OpenCL 1.1/1.2 иAPI для гетерогенных вычислений RenderScript. ГП обеспечивают нативную поддержку цветового пространства YUV глубиной десять бит, что устраняет необходимость промежуточных преобразований при воспроизведении видео высокого разрешения.

Mali-T830 и T820 в сравнении с T622 (изображение: arm.com).

Флагманский чип Mali T860 поддерживает DirectX 11.1, в то время как T830 и T820 ограничены DirectX 11 FL9_3. Впрочем, эта разница вряд ли имеет существенное практическое значение. Отличия моделей между собой не носят принципиального характера и касаются лишь уровня производительности. У T860 может быть до 32 АЛУ, у T830 их число снижено до восьми, а у T820 – до четырёх.

Логическая схема ГП Mali-T860.

По характеристикам разница выглядит огромной, но с задачей воспроизведения видео высокой чёткости легко справится и младшая модель. На практике гораздо важнее тот факт, что при большей производительности восьмисотая серия графических процессоров выделяет меньше тепла и на разряжает батарею так быстро, как это делали предшественники. По сравнению с Mali-T628, у модели T860 на 45% повышена энергоэффективность.

Отчасти это обусловлено тем, что работать все три ГП будут с новым аппаратным видеодекодером Mali-V550 и дисплейным процессором Mali DP-550. Поэтому рассматривать их стоит в единой связке, для которой была разработана крайне эффективная система управления.

Логическая схема процессоров Mali-V550 и DP550 (изображение: arm.com).

Mali-V550 обеспечивает аппаратное кодирование и декодирование по стандарту HEVC (H.265) в одном ядре. Также он поддерживает кодеки H.264, H.263, MP4, VP8 и VC-1. Одно ядро может обрабатывать видеопоток с разрешением Full HD (1080p) со скоростью до 60 кадров в секунду. Восьмиядерная конфигурация справляется с колоссальной нагрузкой – 4K @ 120 FPS.

ARM пошла навстречу своим партнёрам и реализовала целый ряд умных технологий управления, которые снижают визуальные последствия задержек шины, приводящих к потере кадров. Если видео декодер не получит вовремя новую порцию данных, он не остановит воспроизведение, а будет продолжать его на основе расчёта динамики прежних кадров. Поэтому OEM-производители могут использовать более медленные и дешевые подсистемы памяти без заметного ущерба для общей производительности видео.

Матрицы стандарта 4K с диагональю менее десяти дюймов появятся в следующем году. Первыми их получат мобильные гаджеты с ОС Android. Дисплеи с разрешением 3840 x 2160 зададут новую планку качества сперва на планшетах с диагональю более семи дюймов, а затем появятся и на топовых смартфонах.