Сравнение мобильных GPU

В сети сложно найти информацию, позволяющую сравнить GPU (graphics processing unit – графический процессор) различных SoC (System-on-a-Chip – система на одном кристалле). Давайте попробуем сделать некоторый набросок, попытку как-то сравнить-таки мобильную графику.

Имется 6 компаний, производящих GPU – это ARM, Imagination Technologies, Vivante, Nvidia, Qualcomm Adreno и Broadcom VideoCore. Данное сравнение затронет только 4-х первых производителей GPU.

Сравниваемые компании представляют несколько различных видов GPU:

ARM	Imagination Technologies	Vivante	Nvidia
Mali-400 Series: Mali-400 MP Mali-450 MP Mali-600 Series Mali-T604 Mali-T624 Mali-T628 Mali-T658 Mali-T678	PowerVR SGX Series 5: SGX520 SGX530 SGX531 SGX535 SGX540 SGX545 PowerVR SGX Series 5XT: SGX543MP1-16 SGX544MP1-16 SGX554MP1-16 PowerVR SGX Series 6: G6200 G6230 G6400 G6430 G6600	2D graphics: GC300 GC350 3D graphics: GC400 GC800 GC1000 GC2000 GC4000	ULP GeForce (Tegra 2/3) 74-core GeForce (Tegra 4)

GPU представленные в таблицы отсортированы таким образом (для каждой компании), что всякая последующая является более продвинутой версией, чем предыдущая. Так Mali-T604 быстрее чем Mali-400 MP, SGX535 быстрее чем SGX531. Есть и более старые генерации GPU, но они в таблицу не включены. Как можно видеть, имеется довольно богатый выбор мобильных графических процессоров на сегоняшний момент. Но, что еще более усложняет их сравнение, так это наличие различного количество ядер (так Mali-400 может иметь 1, 2 или 4 ядер!). Более того, в расчет надо принимать различные технологические процессы, а также различные рабочие частоты, которые производители Soc выбирают для данных GPU.

В поисках объективности, можно сфокусироваться на одноядерных ипостасях каждого GPU, взять в анализ широко используемые Soc, такие как Rockchip RK3066 (Mali-400 MP4), Freescale i.MX6 (GC2000), AllWinner A31/ OMAP 5430 (SGX544 MP2), и Tegra 3 T30 (ULP Geforce).

Ниже представлено краткое сравнение GPU от Vivante

Информация из таблицы Vivante  может быть положена в основу сравнений производительности GPU различных производителей. Данные о ARM можно почерпнуть отсюда, про PowerVR SGX Series 5XT можно найти информацию в pdf тут, про Tegra 3 – тут. Итак сводка:

	Mali-400 MP4	PowerVR SGX544MP2	GC2000	Tegra 3 GPU
Частота	240 MHz  - 533 MHz	532 MHz	528MHz (600 MHz shader)	520 MHz
Число шейдерных ядер	4	8	4	12
Geometry Rate	44M Tri/s на одно @ 400 MHz	70 M Tri/s на одно@ 400 MHz	100 M Tri/s (Freescale утверждает, что 200 M Tri/s в i.MX6, i.MX6 Reference Manual: 88 Mtri/s)	-
Textured Pixel Rate	1.6G Pix/s for 1 core @ 400 MHz	1 G Pix/s per core @ 200 MHz	1.25 G Pix/s (i.MX6 RM: 1.066G pixels/sec)	-
Производительность ядра	7.2 GFLOPS @ 200 MHz	12.8 GFLOPS @ 200 MHz (34 GFLOPS @ 532 MHz)	24 GFLOPS (21.6 GFLOPS  in i.MX6)	7.2 GFLOPS @ 300MHz
Antutu 3.x	2D: 1338 3D: 2338 Resolution: 1280×672 Device: MK808 (Android 4.1.1)	2D: 1058 3D: 4733 Resolution: 1024×768 Device: Onda V812 (Android 4.1.1)	2D: 733 3D: 1272 Resolution: 1280×672 Device: Hi802 (Android 4.0.4)	2D: 814 3D: 2943 Resolution: 800×1205 Device: Nexus 7(Android 4.2.1)
Кремниевая площадь	4×4.7mm2 ?	-	6.9 mm2	-
Тех процесс	65nm LP or GP	40nm	TSMC 40nm LP	40nm
Поддержка API	OpenGL ES 1.1 & 2.0 OpenVG 1.1	OpenGL ES 2.0 and OpenGL ES 1.1 + Extension Pack OpenVG 1.1 enabling Flash and SVG PVR2D for legacy 2D Support (BLTs, ROP2/3/4) OpenWF enabling advanced compositing OpenCL Embedded for GP-GPU	OpenGL ES 1.1/2.0/Halti OpenCL 1.1 EP OpenVG 1.1 DirectFB 1.4 GDI/Direct2D X11/EXA DirectX 11 9.3	OpenGL ES 1.1/2.0 OpenVG 1.1 EGL 1.4
Поддержка операционных систем	Android Linux	Linux, Symbian and Android Microsoft WinCE RTOS on request	Android Linux Windows QNX	Android Windows 8

Приведенные в таблице данные безусловно требуют дальнейшего уточнения – слишком разнятся цифр, которые можно найти об исследуемых GPU в Интернете.

Если сравнивать по показателям Geometry rates, то GC2000 оказывается самым медленным GPU (если 88 Mtri/s являются корректными данными). Если оценивать в ГигаФлопсах, то Mali-400 оказывается наиболее медленным графическим процессором, возможно потому, что и GC2000 и SGX544MP2 поддерживают OpenCL 1.1, но сегодня это возможно не так актуально, поскольку немного приложений способны поддерживать GPGPU. Antutu тест продемонстрировал, что Mali-400 имеет лучшую 2D производительность, затем идут SGX544MP2 и Vivante GC355/GC320 ( 2D не обрабатывается GC2000 в i.MX6), но для 3D PowerVR GPU становится очевидным лидером, Mali-400 MP4 показывает лишь половину от производительности лидера, а GC2000 – только половину от ARM Mali GPU согласно Antutu 3.0.3.

Таким образом, если говорить о 2D/3D производительности, не нужно ожидать, что процессор Freescale i.MX6 на четырех ядрах Cortex A9 покажет лучшую картинку, чем Rockchip RK3066 на двух ядрах Cortex A9. Вместе с тем, от AllWinner A31, даже имеющем более медленные ядра  Cortex A7, вполне стоит ожидать совершенную графику.

Вышеприведенные теоретические изыскания вполне подтверждаются опытным путем. Так, четырех ядерный одногерцовый Allwiner 31 с легкостью подхватывает и воспроизводит FullHD видео файл весом 7Гб, в то время как четырех ядерный RK3188 при частоте 1,6ГГц лагает "по-черному" - подтормаживает, видео идет рывками, в общем, смотреть невозможно. Впрочем, RK3188 не справляется даже с менее ресурсоемким видео - в обзоре не Хабре он провалил воспроизведение даже 2-х Гб FullHD видео.