Arm Mali-G78 y Mali-G68: más corazones para más rendimiento

Entre los juegos de alta gama, las pantallas de 120 Hz y el crecimiento del aprendizaje automático, el rendimiento gráfico y la fidelidad son cada vez más importantes en el mercado de teléfonos inteligentes. Arm presentó dos nuevas GPU este año, el Mali-G78 de alto rendimiento y el nuevo nivel sub-premium Mali-G68.

Ambos se basan en la microarquitectura Valhall de Arm que se encuentra en Mali-G77 y Mali-G57, pero con algunas mejoras clave. El Mali-G78 tiene como objetivo empujar los límites del rendimiento al asumir más núcleos, pasando de 16 a 24 en esta generación. El Mali-G68 está diseñado para encajar directamente en una brecha de mercado, ofreciendo las mismas características de alta gama pero con un costo más bajo y hasta seis núcleos de GPU. Exploremos las nuevas características y expectativas de los SoC de nueva generación que incorporan la última tecnología gráfica de Arm.

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Brazo Mali-G78: Valhall se vuelve flexible

Al igual que los anteriores GPU Arms, el Mali-G78 evoluciona en términos de rendimiento y eficiencia energética dependiendo de la cantidad de núcleos de sombreadores. El Mali-G78 evoluciona de siete a 24 núcleos, lo que permite implementaciones más grandes que la generación anterior. En teoría, esto podría ayudar a Malí a cerrar la brecha de rendimiento de su principal competidor, Adreno de Qualcomm.

Comencemos con las posibles cifras de rendimiento, aunque éstas variarán según la configuración base exacta y las velocidades del reloj. El número de títulos es una mejora del rendimiento del 25%, debido al nuevo diseño y una transición planificada para fabricar 5 nm en la próxima generación. Eso está bien, pero tenga en cuenta que otras GPU también se beneficiarán de pasar a 5 nm.

Pasando a una comparación de proceso más directa con el G77, la nueva GPU ofrece una mejora del 15% en la densidad de rendimiento. Esto significa un 15% más de rendimiento para un área de silicio dada al cambiar a núcleos G78 en G77. La sustitución también promete una mejora del 10% en la eficiencia energética y un aumento del 15% en el rendimiento del aprendizaje automático. Nada mal.

Profundizando en las cifras de Arm, el rendimiento del juego mejora entre 6% y 17% en comparación con la generación anterior. Lo que también es bastante revelador es la forma en que estos núcleos evolucionan en términos de rendimiento. Pasar de una configuración de 18 a 24 núcleos permite una mejora adicional del 11%, pero esto representa un aumento del 33% en el número de núcleos y una gran parte de la superficie del silicio. Claramente, siempre hay rendimientos decrecientes con más corazones. Dicho esto, no anticipamos configuraciones tan grandes en teléfonos inteligentes, que probablemente apunten al punto óptimo alrededor de 10 a 12 núcleos.

Lo que convierte al Mali-G78

El Mali-G78 se basa en la arquitectura Valhall que hizo su debut en la última generación, con el nuevo motor de ejecución y el modelo de ejecución warp. Una de las claves para aumentar el rendimiento de esta generación radica en el nuevo nivel asíncrono superior. En pocas palabras, esto ahora permite relojes de voltaje de nivel superior separados y relojes de voltaje y relojes de núcleo de sombreador. El nivel superior alberga la estructura de control, las memorias caché L2 y el mosaico, mientras que los núcleos de sombreadores calculan la mayoría de los números. Arm visualiza que el nivel superior ahora opera a 2 veces la frecuencia del núcleo Shader para un procesamiento más rápido de la textura y la geometría. Aunque este valor multiplicativo se deja a los socios de Arm.

La mayor ventaja del mayor nivel asincrónico es que el mayor ancho de banda mantiene a los núcleos Shader mejor abastecidos con cosas que hacer. Esto significa que el Mali-G78 puede evolucionar hacia un mayor número de núcleos para un mayor rendimiento máximo. Alternativamente, más núcleos pueden operar a una frecuencia más baja para una mejor eficiencia energética. Aunque dependiendo del caso de uso, los diseños de chips pueden o no querer ocupar el área de silicio afectada por un mayor número de núcleos.

El nuevo nivel asincrónico más alto opera a una frecuencia más alta que los núcleos Shader, lo que los mantiene mejor provistos de números para descifrar.

El Mali-G78 ofrece algunos otros ajustes y mejoras de rendimiento. La unidad FMA del motor de ejecución se ha rediseñado por completo para consumir un 30% menos de energía al tiempo que aumenta las cargas de trabajo de aprendizaje automático en un 15%. Esto se logra parcialmente separando las rutas FP16 y FP32, y cada unidad recibe una potencia agresiva cuando no está en uso. El Mali-G78 se beneficia de un mayor rendimiento del timón con una reducción promedio del 8% en el sombreado de vértices y un aumento del 2% en el tiempo de ejecución. Las mejoras en el seguimiento de la invalidación en los núcleos de sombreadores también reducen el ancho de banda interno en un 22%.

Aunque el Mali-G78 comparte la mayoría de los mismos componentes internos que el Mali-G77, una revisión importante de las piezas clave mejora el rendimiento y la eficiencia energética de esta generación.

Arm Mali-G68: un nuevo nivel de rendimiento

Además del Mali-G78 de gama alta, Arm anunció el Mali-G68. Es la primera GPU de la compañía para el mercado "sub-premium", dividida entre su alto rendimiento y los niveles de público en general. El Mali-G68 acelera la llegada de características de gama alta a precios más asequibles.

El Mali-G68 retiene el FMA, el monitoreo de dependencias y las mejoras en el mosaico del G78. También tiene un control de velocidad de reloj asíncrono de alto nivel, lo que lo convierte en una característica adecuada para su hermano de gama alta. La mayor diferencia entre los dos parece ser que el Mali-G68 solo varía entre uno y seis núcleos.

El Mali-G68 evoluciona a solo 6 núcleos, mientras que el G78 puede alcanzar 24 núcleos.

Aunque claramente no está dirigido a la gama alta del mercado, el Mali-G68 todavía ofrece el rendimiento y la funcionalidad necesarios para jugar los últimos juegos móviles. Un área de silicio más pequeña por un precio más bajo podría hacer de esta GPU una opción esencial para SoC de nivel medio. En el futuro, Arm predice que su nivel sub-premium podría diversificarse un poco más de su hoja de ruta de alto rendimiento.

Que esperar en los teléfonos inteligentes 2021

Es un poco pronto para hacer una estimación exacta del rendimiento de los teléfonos inteligentes de 2021. Especialmente dado que el número de núcleos y las frecuencias de reloj son altamente configurables, tendremos que esperar los anuncios de los chips. A pesar de esto, la perspectiva de una mejora del rendimiento del 25% es prometedora y una escalabilidad mejorada de varios núcleos debería ayudar a Malí a cerrar la brecha con sus competidores y seguir siendo una GPU viable. Sin embargo, el panorama general depende del tipo de ganancias de rendimiento que sus rivales de GPU tengan para la próxima generación.

De todos modos, Mali es una parte regular de los SoC móviles de Huawei, MediaTek y Samsung, y seguramente veremos que el Mali-G78 aparece en al menos un chip de estas compañías. Aunque tenemos que ver hasta qué punto Samsung y AMD planean desarrollar su GPU alternativa. El Mali-G68 también podría tener un gran atractivo para precios más asequibles, dado el atractivo de los conjuntos de chips para juegos dedicados como Snapdragon 730G y 765G.

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