ARM Mali

Die Mali- Architektur ist eine Familie von Grafikprozessoren, die für Smartphones und Touch-Tablets entwickelt wurden  ; es wird von der Firma ARM für SoCs auf Basis der ARM-Architektur entwickelt und von verschiedenen Mikroelektronik- Herstellern in Lizenz integriert . Es wurde von ARM Norway (ehemals Falanx) in Trondheim entwickelt . Die Architekturen tragen skandinavische Namen (Utgard, Midgard, Bifrost und Valhall).

Diese Grafikprozessoren sind insbesondere in bestimmten Exynos- SoCs von Samsung , A1Xs von Allwinner Technology , bestimmten WonderMedia- SoCs von VIA , bestimmten Amlogic- oder Rockchip- SoCs und insbesondere in bestimmten Novathor-Chipsätzen von STMicroelectronics wie dem U8500 zu finden.

Piloten

OpenGL ES

Das Lima-Treiberprojekt wurde 2011 ins Leben gerufen, um einen kostenlosen Treiber zu erstellen, der den Zugriff auf die Generationen Mali-200 und Mali-400 der Utgard-Architektur ermöglicht, und wurde dann zwischen 2012 und 2013 aufgegeben. Seitdem ist es wieder aktiv activeJuni 2017 und ist seit Version 19 in Mesa und seit Version 5.2 der DRM-Teil in Linux integriert.

Das Projekt Panfrost zielt darauf ab, die Versionen Midgard (Txxx) und Bifrost (Gxx) dieser GPUs zu unterstützen. Da es auf Gallium basiert, werden einige OpenGL-Desktop-Funktionen automatisch in OpenGL ES-Funktionen übersetzt, sodass Desktop-Anwendungen auf der Midgard-Architektur ausgeführt werden können, was beim proprietären Treiber nicht der Fall ist. Es ist auch in den stabilen Versionen von Mesa seit Version 19 und dem DRM-Teil in Linux seit Version 5.2 integriert. Es unterstützt eine große Anzahl vollständiger OpenGL-Funktionen (nicht nur ES), ohne OpenGL 3.0 in . zu erreichenSeptember 2019.

Viele ARM-SoCs enthalten jedoch eine PowerVR- GPU oder seltener andere Grafikprozessoren ( Adreno von Qualcomm , Vivante , Nvidia und VideoCore von Broadcom ), die alle Treiber für Linux haben. 3D-Treiber sind in Mesa für Adreno (Freedreno), Vivante (Etnaviv) und VideoCore (vc4 und vc5) sowie nvidia ( neu ) vorhanden.

Die generische MALI GPU Access API kompatibel mit kostenlosen EXA / DRI2 Open Sources ( Apache und MIT Lizenzen ) ist für die Mali 200, 300, 400 und 600 auf der Linux-Plattform verfügbar, jedoch der niedrigste Zugriffsteil auf den Prozessor, je nach Hersteller bleibt geschlossen.

Auf der anderen Seite ist der X11-Treiber minimal und ein alternatives Projekt hat gezeigt, dass es möglich ist, die Leistung von 3D-Operationen um das Dreifache und die geometrische 2D-Operationen um das Zehnfache zu beschleunigen, indem die Verwaltung bestimmter Komponenten von 'X11 . hinzugefügt wird .

OpenGL

Obwohl der offizielle ARM-Treiber OpenGL nicht unterstützt, tun dies jedoch die kostenlos lizenzierten Treiber für Linux, Lima und Panfrost (siehe Abschnitt OpenGL ES oben).

OpenCL

Das OpenCL Development Kit , genannt "  Mali OpenCL SDK  ", wird von ARM für GPUs T600 und höher bereitgestellt, es ist kompatibel mit Linux und Microsoft Windows. Die Quellen sind verfügbar, aber die proprietäre Lizenz. Um Quellen weiterverteilen zu können, ist eine ARM-Lizenz erforderlich.

Renderskript

Google Android bietet eine Renderscript- API, die mit Mali T600- und höheren Treibern kompatibel ist.

Vulkan

Die Mali-T760 und höhere Prozessoren der Midgard-Architektur sowie die gesamte Bifrost-Architektur verfügen über Funktionen, die mit der Vulkan 1.0 API kompatibel sind . Die Treiber sollten im Userspace funktionieren , für Android 7.0 und GNU/Linux und nur für einige Plattformen.

Die Entwicklung eines Open-Source-Vulkan-Pilotprojekts für die Midgard- und Bifrost-Familien (Mali-Txxx und Mali-Gxx) namens PanVk beginnt 2021 im Rahmen des Mesa3D-Projekts.

Die Serie

Mali-55

Der Mali-55 unterstützt die Hardwareberechnung von Fragmenten und nur Softwarevektoren. Es ist kompatibel mit OpenGL ES 1.1 und OpenVG 1.0

Utgard - Mali-xxx

Die Prozessoren, deren Name den Namen Mali-xxx enthält, entsprechen der Utgard- Architektur .

Mali-200-Serie

Die erste Serie, Mali 200, kommt in Prozessoren wie dem SoC Telechips TCC890x zum Einsatz. Die Füllrate beträgt ein Pixel pro Kern und pro Taktzyklus mit einer Einschränkung, wenn der Vektorzähler gesättigt ist, beispielsweise für 1 Kern bei 100 MHz , 100  Mpixel/s.

Mali-300-Serie

Die zweite Serie, Mali-300, scheint nicht in kommerzielle Prozessoren integriert worden zu sein.

Mali-4xx-Serie

Die dritte Serie, Mali-400 MP, der erste mobile Grafikprozessor, der eine Mehrkernarchitektur bietet, wird auf High-End-Prozessoren angeboten, die im Allgemeinen eine Cortex-A9-CPU enthalten, wie der ST-Ericsson U8500, wie der Samsung Exynos 4 , dem Amlogic 8726-M und 8726-MX oder dem Rockchip RK3188, aber auch auf Soc mit Cortex A8 Allwinner A1X . Es kann in 1- bis 4-Kern-Version und unabhängig bei Frequenzen von 200 bis 400  MHz verwendet werden . Um eine Idee zu geben, ein Vierfachkern mit 200  MHz unterstützt eine Füllgeschwindigkeit von 44 Millionen Dreiecken / Sekunden und 800 Mpixel / Sekunden, wodurch die rohe Füllgeschwindigkeit pro Kern und Taktzyklus des Mali 200 beibehalten wird.

Die Mali-450 MP bietet die doppelte Leistung pro Kern als die Mali-400 MP zum Rendern von OpenGL ES 2.0 und kann bis zu 8 Kerne gleichzeitig verarbeiten. Die erste Implementierung ist Amlogic AML8726-M8, ein SoC geschmolzen in 28  nm von TSMC mit 4 Kernen A9 Kortex bei 2  GHz und 6 Herzen Mali-450 - MP und die in Reihe von dem zur Verfügung gestellt werden sollte 3 e  Quartal 2013.

In Oktober 2015, kündigt ARM die Mali-470 an, die auf Kleidungsperipheriegeräte mit extrem niedrigem Verbrauch ausgerichtet ist (Uhren, Chips, die in Kleidung eingenäht werden können  usw. ). Es verbessert die Mali-450 vor allem in Bezug auf die Effizienz. Sie verbraucht bei gleicher Verarbeitungsrate halb so viel Strom wie die Mali-400. Es fügt im Vergleich zu seinen Vorgängern einen Vektorprozessor hinzu und reduziert weiter die Neuberechnung von Blöcken, die nicht modifiziert worden wären.

Midgard - Mali-Txxx

Die Prozessoren, deren Name den Namen Mali-Txxx enthält, entsprechen der Midgard- Architektur .

Mali-T6xx-Serie

Die Mali-T600-Serie ist für den Cortex A15 gedacht. Es rüstet insbesondere die Samsung Exynos 5-Serie aus, das erste Modell war die Mali-T604.

Die Mali-T600-Serie führt 64-Bit-Gleitkomma-Computing ein. Basierend auf einem skalierbaren Multi-Pipeline-Multicore-Architekturdesign und mit vielen erweiterten Funktionen wie:

  • native Skalar- und Vektoroperation für OpenCL-Gleitkomma- und Integer-Datentypen (einschließlich 64 Bit).
  • Unterstützung für statische und dynamische Kompilierung
  • Bild- und Beispieldatentypen für die Hardwarebeschleunigung
  • schnelle atomare Operationen
  • Kompatibilität mit der von IEEE754-2008 . geforderten Genauigkeit
  • OpenGL ES 3.0-Unterstützung

Die Mali-T6XX-Serie bringt außerdem die folgenden neuen Funktionen

  • 256+ Threads pro Kern statt 128 auf Mali-400s und zwei arithmetische Pipes mit niedriger Latenz.
  • Eine Pipeline mit den 3 vereinheitlichten Hauptaufgaben.
  • Das Antialiasing durch Oversampling (MSAA) 4x erhält eine Füllrate von 90% und 16x dividiert die Füllrate durch 4
  • Verbessertes Energiemanagement, eine Kernuhr wird bei Nichtgebrauch sofort und automatisch gestoppt und verschiedene Frequenzen können automatisch oder vom System verwaltet werden und sind mit der DVFS-Steuerung ( Dynamische Spannungs- und Frequenzskalierung ) kompatibel .

ARM kündigt die 2. August 2012in Shanghai , bietet die Khronos - Gruppe mit einer kompletten „ OpenCL 1.1 Full Profilen“ Konformitätsprüfung  für die Mali-T604 - Grafikprozessoren , um die Zertifizierung zu erhalten. Dies ist das vollständige Profil für Desktop-Computing und nicht nur für mobile oder eingebettete Anwendungen ( Embedded Profile ), was den Wunsch von ARM zeigt, in allen Bereichen zu gewinnen.

Die zweite Generation umfasste Mali-T622, Mali-T624, Mali-T628, Mali-T678?

Mali-T7xx-Serie

Die erste Generation des Mali-T7xx, vorgestellt am 29. Oktober 2013, ist in zwei Modellen erhältlich, die beide mit OpenGL ES 3.0 und DirectX11 kompatibel sind. Sie sind auch OpenCL 1.1- und RenderScript-kompatibel:

  • Mali-T720, die die Mali-300 und Mali-400 MP ersetzen soll, indem sie OpenGL ES 3.0-Unterstützung und eine doppelt so hohe Leistung wie die Mali-400 MP bietet. Es verfügt über 8 Shader-Prozessoren sowie 2 MMUs. Insbesondere soll es für den Betrieb mit ARM Cortex-A17 MPCore Prozessoren geeignet sein .
  • Die Mali-T760 verdoppelt die Anzahl der Shader-Prozessoren der Mali-T604 von 8 auf 16 und verfügt über eine fortschrittliche Kacheleinheit, die es ermöglicht, das Bild in separaten Rechtecken zu berechnen und so die Eliminierung unnötiger Polygone (Clipping) oder der Oberflächenverfolgung zu verbessern hat sich nicht geändert.

Die Mali-T760 unterstützt auch die Vulkan- API .

Mali-T8xx-Serie

Ende Oktober 2014, präsentiert ARM die Mali-T8xx-Reihe, diese neue Reihe bietet Unterstützung für OpenGL ES 3.1, OpenCL 1.2 und verschiedene Optimierungen, die die GPU im Hinblick auf den Verbrauch effizienter machen. Vulkan 1.0 API- Unterstützung wurde nach seiner Veröffentlichung hinzugefügt:

  • Der Mali-T820 ist für Einstiegsprodukte optimiert und auf Energieeffizienz ausgerichtet
  • Der Mali-T830 in der Mittelklasse mit einem ausgewogenen Verhältnis zwischen Energieeffizienz und Leistung
  • Und schließlich sind Mali-T860 und T880 vor allem auf pure Leistung ausgerichtet.

Bifrost - Mali-Gxx

Die Prozessoren, deren Name den Namen Mali-Gxx enthält, entsprechen der Bifrost- Architektur .

Mali-G71

ARM kündigt in . an Mai 2016der Grafikprozessor Mali-G71, nutzt die Bifrost-Architektur, die mit dem neuen Cortex-A73- Prozessor für Virtual-Reality- Aufgaben gekoppelt werden kann . Dies ist die erste ARM-GPU, die mit der Vulkan-API kompatibel ist , wobei die API dann auf die Modelle der Mali-Txxx-Serie portiert wurde, aber keine Informationen über die Portierung auf der Mali-xxx gemacht wurden. Das Pipeline-System, die Granularität der Caches und die Eliminierung von Dreiecken, die kleiner als ein Pixel sind, wurden verbessert.

Mali-G51

Angekündigt in Oktober 2016, ist das Mali-G51 für virtuelle Realität und Bildschirme mit höherer Auflösung gedacht. Es verfügt über zwei Pixel-Shader pro Grafikkern und verdoppelt damit die Texel- und Pixelraten pro Kern im Vergleich zum Mali-G71. Es unterstützt auch die Bildpufferkomprimierung ARM Frame Buffer Compression (AFBC) 1.2 sowie die Vulkan APIs, OpenGL ES 3.2 und OpenCL 2.0.

Mali-G52 Mali-G31 Mali-G72

Angekündigt in Mai 2017 (zweite Bifrost-Generation) soll die Mali-G72 die Nachfolge der Mali-G71 antreten, die Gesamtleistung gegenüber dem Vorgänger wurde um 40 % verbessert und die Energieeffizienz um 25 % verbessert.

Mali-G76

Angekündigt in Mai 2018(Bifrost der dritten Generation) verbessert der Mali-G76 seine Leistung im Vergleich zum G72 um 30 % und die Effizienz beim maschinellen Lernen (ML) um das 2,7-fache. Es unterstützt 4 bis 20 Kerne. Jeder Kern hat drei Motoren und jeder Motor hat acht Ausführungspfade.

Walhall - Mali-Gxx

Mali-G77 Mali-G78

Der Mali-G78 ist die zweite Generation der Valhall-Architektur.

Vorlagen

Hier ist die aktuelle Liste der Mali-Kernmodelle:

Familienname, Nachname Max
Kerne max.
Shader		 Maximale Cachegröße Stufe 2 API-Kompatibilität Die Architektur Bezug
Mali-55 1 - OpenGL ES 1.1, OpenVG 1.0 -
Mali-200 1 - OpenGL ES 1.1 & 2.0, OpenVG 1.1 Utgard
Mali-300 1 8  KB OpenGL ES 1.1 & 2.0, OpenVG 1.1
Mali-400 MP 4 256  KB OpenGL ES 1.1 & 2.0, OpenVG 1.1
Mali-450 MP 8 512  KB OpenGL ES 1.1 und 2.0, OpenVG 1.1
Mali-470 4 8  KB (L1)
256 KB (L2) 		OpenGL ES 1.1 und 2.0, OpenVG 1.1
Mali-T604 4 256  KB OpenGL ES 1.1, 2.0 und 3.0, OpenVG 1.1,
OpenCL 1.1, DirectX 11, Renderscript 		Midgard
1 st gen.
Mali-T622 2 256  KB pro Kern OpenGL ES 1.1, 2.0 und 3.0, OpenVG 1.1,
OpenCL 1.1, DirectX 11, Renderscript
Mali-T624 4 256  KB OpenGL ES 1.1, 2.0 und 3.0, OpenVG 1.1,
OpenCL 1.1, DirectX 11, Renderscript 		Midgard
2 und Gen.
Mali-T628 8 256  KB OpenGL ES 1.1, 2.0 und 3.0, OpenVG 1.1,
OpenCL 1.1, DirectX 11, Renderscript
Mali-T658 8 256  KB OpenGL ES 1.1, 2.0 und 3.0, OpenVG 1.1,
OpenCL 1.1, DirectX 11, Renderscript
Mali-T678 8 256  KB OpenGL ES 1.1, 2.0 und 3.0, OpenVG 1.1,
OpenCL 1.1, DirectX 11, Renderscript
Mali-T720 8 64  KiB bis 256  KiB je
nach Anzahl der Prozessoren. 		OpenGL ES 1.1, 2.0 und 3.0, OpenVG 1.1,
OpenCL 1.1, DirectX 11, Renderscript 		Midgard
3 e Div.
Mali-T760 16 256  KiB bis 2  Mio. (256 bis
512 KiB geteilt durch
Gruppe von 4 Kernen) 		OpenGL ES 1.1, 2.0 und 3.0 bis 3.2, OpenVG 1.1,
Vulkan 1.0
OpenCL 1.1, DirectX 11, Renderscript
Mali-T820 1 bis 4 32  KiB bis 256  KiB je
nach Anzahl der Prozessoren. 		OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2,
Vulkan 1.0
OpenCL 1.1 / 1.2 Full Profile,
DirectX 11 FL9_3, Renderscript 		Midgard
4 th gen.
Mali-T830 1 bis 4 32  KiB bis 256  KiB je
nach Anzahl der Prozessoren. 		OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2,
Vulkan 1.0
OpenCL 1.1 / 1.2 Full Profile,
DirectX 11 FL9_3, Renderscript
Mali-T860 1 bis 16 256  KiB bis 2  MioB je
nach Anzahl der Prozessoren. 		OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2,
Vulkan 1.0
OpenCL 1.1 / 1.2 Full Profile,
DirectX 11 FL9_3, Renderscript
Mali-T880 1 bis 16 256  KiB bis 2  MiB je
nach Anzahl der Prozessoren
(256 bis 512 kB / 4 Shader-Einheiten) 		OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2
Vulkan 1.0
OpenCL 1.1 / 1.2 Full Profile
DirectX 11 FL11_2, Renderscript
Mali-G31
sehr geringer Verbrauch. 		1 (Einzel- oder Doppelpixel) 32  KiB bis 512  KiB Stufe 2 OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2
Vulkan 1.0
OpenCL 1.1 / 1.2 / 2.0 Full Profile
Renderscript 		Bifrost
Mali-G51 1 bis 32 128  KiB bis 2  MiB Stufe 2 OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2
Vulkan 1.0
OpenCL 1.1 / 1.2 / 2.0 Full Profile
DirectX 11 FL11_2, Renderscript
Mali-G52 1,2,3,4 oder 6 (Doppelpixel) 32  KiB bis 512  KiB Stufe 2 OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2
Vulkan 1.0
OpenCL 1.1 / 1.2 / 2.0 Full Profile
Renderscript
Mali-G71 1 bis 32 128  KiB bis 2  MiB Stufe 2 OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2
Vulkan 1.0
OpenCL 1.1 / 1.2 / 2.0 Full Profile
DirectX 11 FL11_2, Renderscript
Mali-G72 1 bis 32 128 KiB bis 2  MiB Stufe 2 OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2
Vulkan 1.0
OpenCL 1.1 / 1.2 / 2.0 Full Profile
DirectX 12 FL11_1, Renderscript
Mali-G76 4 bis 20 512  KiB bis 4  MiB Stufe 2 OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2
Vulkan 1.1
OpenCL 1.1 / 1.2 / 2.0 Vollprofil
Mali-G77 7 bis 16 512  KiB bis 4  MiB Stufe 2 OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2
Vulkan 1.1
OpenCL 1.1, 1.2, 2.0 Vollprofil 		Walhall
Mali-G78 7 bis 24 512  KiB bis 2  MiB Stufe 2 OpenGL ES 1.1, 2.0, 3.0 bis 3.2
Vulkan 1.1, 1.2
OpenCL 1.1, 1.2, 2.0 Vollprofil 		Valhall
2 und Gen.

Implementierungen

Die verschiedenen Varianten der Mali-GPU sind in folgenden SoCs zu finden:

Hersteller SoC-Name Mali-Version
Telechips TCC8803, TCC8902, TCC8900, TCC9201 Mali-200
NetLogic Au1380, Au1350 Mali-200
Basis-Tech Leopard-6 Mali-200
STMicroelectronics SPEAr1340 Mali-200
Spreadtrum SC8810, SC6820 Mali-400 MP1
Amlogic 8726-M, 8726-MX Mali-400 MP1 / MP2 (1 oder 2 Kerne 400  MHz )
Allwinner A10, A13 , R8 Mali-400 MP1 (1 Kern bei 300 ~ 400  MHz )
Allwinner A20 Mali-400 MP2 (2 Kerne)
Nufront Nusmart 2816 Mali-400 MP
Rockchip RK3188 , PX2 Mali-400 MP4 (4 Kerne)
MediaTek MT6572 Mali-400 MP (1 Kern)
Samsung Exynos 4210, 4212, 4412 Mali-400 MP4 (4 Kerne)
Samsung S5P6450 Vega Mali-400 MP
ST-Ericsson NovaThor U9500, U8500, U5500 Mali-400 MP
STMicroelectronics STi7108, STiH416 Mali-400 MP
WonderMedia Prizm WM8850, WM8950 Mali-400 MP
WonderMedia Prizm WM8880, WM8980 Mali-400 MP2
WonderMedia Prizm WM8860 Mali-450 MP
Amlogic S805 Mali-450 MP2 (2 Kerne)
Amlogic AML8726-M8 Mali-450 MP4 (4 Kerne)
Amlogic S802, S812 Mali-450 MP8 (8 Kerne)
Samsung Exynos 5250, 5440 Mali-T604 MP
Samsung Exynos 5260 Mali-T624 MP
HiSilicon Kirin 935 Mali-T628 MP4 (4 Kerne)
Samsung Exynos 5420, 5422, 5800 Mali-T628 MP6 (6 Kerne)
HiSilicon K3V3 (oder Kirin 910) Mali-T658
Samsung Exynos 7580 Mali-T720 MP2 (2 Kerne)
Allwinner H6 V200 und H6 VC200 Mali-T720 Multi-Core
Rockchip RK3288 Mali-T760 MP4 (4 Kerne)
MediaTek MT6732 Mali-T760
Rockchip RK3399 Mali-T860 MP4 (4 Kerne)
MediaTek Helio P20 Mali-T880 MP2 (2 Kerne)
HiSilicon Kirin 950 Mali-T880 MP4 (4 Kerne)
MediaTek Helio X20 Mali-T880 MP4 (4 Kerne)
MediaTek Helio X25 Mali-T880 MP4 (4 Kerne)
Samsung Exynos 8 Octa 8890 Mali-T880 MP12 (12 Kerne)
HiSilicon Kirin 960 Mali-G71 MP8 (8 Kerne)
Samsung Exynos 8895 Mali-G71 MP20 (20 Kerne)
Allwinner Allwinner H616 Mali-G31 MP2 (2 Kerne)
Rockchip RK3530 Mali-G52
HiSilicon Kirin 970 Mali-G72 MP12 (12 Kerne)
Samsung Exynos 9810 Mali-G72 MP18 (18 Kerne)
HiSilicon Kirin 980 Mali-G76 MP16 (16 Kerne)
Samsung Exynos 9820 Mali-G76 MP12 (12 Kerne)

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