技术/生态集大成者,这款支持DirectX的高性能GPU IP将全面提升云游戏体验


移动设备受限于尺寸和续航等多方面的因素,在计算能力与存储能力上存在明显的瓶颈,使得很多大型游戏无法在移动设备上运行,这便是云游戏诞生的大背景。云游戏打破了游戏硬件的限制,具有出色的可移植性,让pc游戏和主机游戏能够在移动设备上畅玩。
云游戏是以云计算为基础的游戏方式,在云游戏的运行模式下,所有游戏都在服务器端运行,那么云端的渲染能力对于云游戏的质量呈现便显得至关重要。近日,芯片ip供应商imagination推出了支持 directx 的高性能 gpu ip 新产品线的首款产品——img dxd。imagination资深技术总监艾克在iccad演讲时表示:“近几年pc对图形处理的需求发生了很大的变化,比如游戏开发,需要性能更高、算力更高的设备;还有一些游戏部署到云端,通过安卓、linux和windows系统来运行;现在有一些游戏已经将引擎部署到云端,在云端开发虚拟引擎。因此,云端应用对于图形处理需求已经发生了很大的变化,尤其是云玩家对于gpu的性能和接口丰富度等关键指标有很高的要求。”
imagination资深技术总监艾克
根据imagination分享的数据,预计到2027年中国的游戏玩家数量将达到7.3亿,拥有庞大的用户基数。在云游戏方面,2022年亚太地区云游戏的月活用户数量为1700万,预计到2025年将达到3200万,增幅超过88%。当然,云游戏玩家的快速增长也会带动服务器gpu单元的用量,预计会从2022年320万颗增长到2027年的809万颗。
如此说来,就单以云游戏市场来说,img dxd也算是应运而生的一款产品。
全面提升云游戏体验
艾克总结称,云游戏玩家大概会给gpu产品带来三个层面的需求挑战:
玩家需要差异化体验,对于高性能显卡有强劲需求;
云游戏玩家的设备并不固定,因此对gpu接口丰富度有很高的要求;
云游戏在线连接玩家的数量更多,需要可同时支持多用户的灵活显卡。
艾克认为,img dxd则能够很好地解决这些需求挑战。
在性能方面,img dxd的单核性能是上一代产品img bxt的2.25倍,峰值性能提高了 40%-60%;img dxd 双核配置可提供 5 tflops fp32 和 144 gtexel/s,足以满足主流游戏玩家对流畅帧速率的需求。此外,在双速率 fp16、片段着色率、2d 双速率纹理等方面,img dxd都能够提供出色的性能表现。
在接口方面,img dxd是基于硬件级别的 directx 11 feature level 11_0 接口实现,可以运行主流的dx11 pc 游戏以及其他基于windows 的应用程序和手机游戏。“在中国市场,从国产化芯片的角度来看,这也是一个从无到有的接口。现在的pc游戏,60%还是directx的接口,此前img bxt支持了vulkan、metal的接口。通过对directx接口支持的增加,img dxd能够覆盖超过90%的pc游戏和云游戏对于api接口的要求。”
当然,img dxd的灵活性也是非常出色的。首先,img dxd的多核允许每一个内核作为单独的gpu实例去独立运行,可以最大限度地增加每个 gpu 可承载的游戏玩家数量;当然,这些核心也可以汇聚在一起提供给单独一个玩家,让该玩家获得最高的图形质量;另外,imagination 的 hyperlane 虚拟化技术进一步强化了单核能力,让一个内核可承载多达 8 个游戏玩家,并提供全面的安全性和灵活的性能管理。 
“我们的驱动设置,加上我们的hyperlane 虚拟化技术,让我们的gpu内核可以动态地调度,任务多就会多分配,任务少时就相应地少分配。特别需要指出的是,这个任务数据间拥有充分的隔离度,并且有足够的安全保障,单用户出现问题并不会影响其他用户。”艾克讲到。
这里还需要提到的是,上述只是围绕云游戏去展开,实际上img dxd是专为台式机、笔记本电脑和云游戏图形体验量身打造的一款可扩展gpu ip,对于运行在这些设备上的常规应用程序的支持当然也是不在话下。
背后是img长期的技术和生态积累
作为imagination在gpu ip领域的新品,img dxd的各项性能无疑是非常出色的,这要得益于imagination在这一领域长期的耕耘。
艾克在演讲中提到,imagination在gpu ip领域有超过30年的市场经验,拥有超过3000款产品,在移动设备领域、消费电子领域和汽车领域,imagination都有自己独特的理解,并提供具有领先性能的产品。2020年之后,imagination在上述领域积累的低功耗和强渲染能力,在云游戏市场得到了充分的发挥。
然后看img dxd的特征技术,包括任务分载、虚拟化,以及对云游戏渲染的低延时等,这些技术在img bxt系列产品上得到了充分的验证。
在此之前,imagination还发布了片段着色率(fragment shading rate,fsr)技术,是一种可以提高图像表现并降低功耗的技术。fsr允许共享着色器程序的执行结果跨多个片段,或者是在色调比较均匀变化上可以采用不同的运算量。艾克指出:“假设2×2这4个像素点,可以只计算一次。那么,再大一点的4×4像素也可以只计算一次,这样在保证画面质量的前提下,可以充分利用自己的计算单元,从而显著降低功耗。”
imagination也会定期发布软件,每年有三个长期维护的版本,以支持该公司的gpu ip在不同设备上实现更好的驱动和应用。另外,该公司对于生态建设的投入,也能够得到合作伙伴的充分支持。比如,img dxd对于云游戏的支持就有游戏公司的参与。
所以,img dxd这款支持 directx 的高性能 gpu ip 新产品并不一款偶然性的产品,而是imagination在经过长期技术积累和需求分析之后,必然会发布的一款产品。
在 iccad2023 的展会现场,我们发现 imagination 展台带来了一些显卡产品和技术demo展示。
其中有芯动科技的风华 1 号显卡和象帝先的天钧系列显卡产品。风华1号为4k级服务器显卡,内置智能计算,在容器和虚拟化框架下支持多路云办公、云手机、云游戏、云桌面、云渲染和图形工作站等。象帝先的天钧系列 gpu 芯片产品具备优秀的图形渲染能力,强大的计算加速能力,可用于桌面pc、笔记本电脑、工作站、服务器等领域。
此外,imagination 还展示了基于 risc-v 开发板的 demo。由北京大学和平头哥提供的基于 beaglev-ahead 开发板 lenet 模型测试。beaglev-ahead 搭载 th1520,它包含 4 核risc-v cpu,img b 系列 gpu 和 powervr series3nx nna。网络模型是经典的 lenet 模型,它能够对手写数字进行识别。
同时,imagination 基于visionfive 2开发板,演示了汽车 360 环视 demo 主要展示了 img gpu 在 risc-v 平台上的显示效果以及可在汽车相关行业上的应用。该开发板搭载赛昉科技jh7110 soc,采用了 img b 系列 gpu ip。

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