【Arm 專欄】Arm Mali GPU 新品: 適用所有工作負載、使用場景與消費性裝置

過去一年裡,Arm 的合作夥伴已出貨10億個以上搭載 Mali GPU 的消費裝置,也讓 Mali 成為全球最廣為採用的 GPU,2021年 Arm 推出全面運算解決方案,以完整的產品組合實現對客戶提供最先進技術的承諾。8月19日即將舉辦的Arm Mali GPU Day,GPU 使用者與開發者除了能學習繪圖基礎與繪圖分析工具,也是瞭解 GPU 新品的最佳機會,歡迎參加。
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過去一年裡,Arm 的合作夥伴已出貨 10 億個以上搭載 Mali GPU 的消費裝置。這是我們連續第五年達成此一里程碑,也讓 Mali 成為全球最廣為採用的 GPU。2021 年我們藉由推出支援廣泛應用的 GPU 產品,實現我們對於維持 Mali 市場領先地位的承諾。其中每一個產品,都針對不同的市場區隔、使用場景與消費裝置,鎖定不同的效能與效率需求。最關鍵的是,所有全新的 GPU 都具有前所未見的彈性,讓我們的夥伴們可以精準地聚焦在他們個別的產品以進行適當優化。每個 GPU 都是我們全新全面運算解決方案的關鍵組件,並且都在系統層級上優化,提供橫跨多種消費裝置市場與使用場景的不同層級的效能、效率與擴充性。

旗艦的 Arm Mali-G710 GPU 是我們歷來效能最高的 GPU,可以提供更佳且更持久的娛樂體驗,同時瞄準高階智慧手機,以達成像 3A級高傳真遊戲的運算密集體驗。Arm Mali-G510 GPU 代表效能與效率間的完美平衡,瞄準中階智慧手機、高階數位電視機、機上盒(STB)以及 Chromebook 筆電。最後,Arm Mali-G310則是我們效能效率最高的GPU,與上一代的Arm Mali-G31 GPU相比,效能大大提升。Mali-G310 身為第一顆Valhall架構的高效率 GPU,瞄準入門智慧手機、入門與中階數位電視機與 STB、智慧手錶與擴增實境(AR)與虛擬實境(VR)的穿戴裝置。

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Mali-G710:Arm效能最高的GPU

Mali-G710 與上一代的Arm Mali-G78(ISO製程)相比,效能、能源效率與機器學習(ML)分別提升了 20%、20% 與 35%。每年新一代的高階與旗艦智慧手機都必須達成更高水準的效能,以帶動最新的消費體驗。

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更複雜的遊戲體驗

遊戲是 Mali-G710 的一大重點應用領域。2020 年對行動遊戲來說是豐收的一年,據遊戲市場情報公司Newzoo行動遊戲產業報告指出,行動遊戲去年營收達到 767 億美元,與2019 年相比成長了 12%,營收也超越 PC 與電玩主機遊戲營收。行動遊戲體驗越來越複雜,而越來越多的高階 3A 級遊戲體驗也進軍行動市場。智慧手機必須強化下列項目,才能支援這些遊戲體驗的高複雜性:

  • 更佳的光線效果
  • 更複雜的幾何、著色器、貼圖與粒子效果
  • 先進的後處理效果
  • 更高的畫面更新率以達成更順暢的遊戲體驗

全新的功能與強化點

Mali-G710 帶來了「改變遊戲規則」的全新功能與技術,以滿足高階智慧手機裝置的需求,同時促成效能、能源效率與機器學習能力的提升。

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指令流前端(CSF)

導入全新指令流前端(CSF)是意義重大的改變,它取代上個世代 Mali GPU 中的 Job Manager。CSF 讓 Mali GPU 符合像 Vulkan 等當代 API 與未來手遊內容趨勢的需求;CSF最大的好處之一,是它可以降低 CPU 必須執行的作業量。這也會降低必須提供給 CPU 的耗電量配置,讓 CPU 可以執行更多的任務。這也是我們利用全面運算策略進行橫跨系統優化所帶來好處的絕佳實例。很重要的是,這個關鍵技術對於開發人員完全透明的,他們也因此可以繼續鎖定熟悉的 GLES 與 Vulkan API。

深入研究著色器核心

針對 Mali-G710 我們持續花了很多心力,其中之一就是著色器的核心。我們對它進行大幅度的重新設計,以提升效能的密度。Mali-G710 具備可自由配置的核心數量,可以從7核心擴充到 16 核心,這比可以擴充到 24 核心的 Mali-G78 還少了一些,不過它的核心卻比較大,並且效能與能源效率更高。

我們現在來專注著色器核心的內部規格。首先且最重要的是,它的執行引擎已經重新設計過,能源效率也已提升。我們為每個著色器核心增加第二個執行引擎,讓每個核心的運算能力多出一倍,並讓共享資源的使用效率更高。增加第二個執行引擎可以讓融合乘加運算(FMA)的能力與 Mali-G78 相比多出一倍,現在每個核心、每週期可以達成 64 FMA。我們在重新設計時專注在執行引擎上,原因是想要降低能源消耗,它是很明顯的目標(特別是當我們加入第二個引擎後),因為它佔了 Mali-G78 著色器核心整體能源需求的 60%。Mali-G710 執行引擎的重新設計,整體節省了 20%的能源(ISO 製程)。這點也協助我們達成 Arm 高階 GPU 歷來最高的能源效率,其結果是在目標消費裝置上達成更長的電池續航力。對於終端用戶,這意味他們可以「做更多事」及「玩更久」,並在移動同時獲得更持久的連線生產力與娛樂。

除了對執行引擎與著色器核心進行大幅改造,我們也重新設計了貼圖單元。如此一來 Mali-G710 與上一代產品相比,貼圖效能提升了一倍。不過,效能提升一倍並未使面積倍增一倍。全新的貼圖單元面積只增加了 50%,但效能卻提升一倍,意味著效能密度大幅度提升。強化貼圖能力的好處特別適用於複雜的遊戲資產與場景。

更多的機器學習

針對每個高階的 GPU,我們都帶來更高的機器學習效能提升。由於 GPU 越來越常用來執行各種不同的 ML 相關任務,特別是影像強化與重新訓練方面,這一點因此非常重要。它會為智慧手機帶來先進的用戶體驗,如新的拍照與錄影模式以及安全性的強化。例如,當智慧手機的相機置於肖像模式(常見的ML工作負載)時,GPU 可以用來擷取深度圖與分段,這也是 ML 運算管線的一環。能在 GPU 上執行 ML 任務非常重要,原因是它可以為行動領域的網路新邊界,帶來精準的彈性。

Mali-G610

跟 2020 年一樣,我們這次也發表型號為 Arm Mali-G610 的次高階 GPU 來做搭配。它承繼了包括全新 CSF 等 Mali-G710 的所有特色,但是可配置的著色器核心數目比較少(1 到6 核心)。如此一來,我們把接近高階的效能帶到次高階智慧手機,並把像高效能 3A 級遊戲等優質使用場景,帶給更多的開發人員與消費者。已經獲得 Mali-G710 授權的夥伴可以使用原有的投資,以便將最新的 GPU 功能快速推廣到次高階區隔的更多受眾。

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利用 Mali-G510 與 Mali-G310 提供效能與效率

2021 年除了一年一度的高階 GPU,Arm 也推出兼具效能與效率的 GPU。中階與入門市場區塊目前需要更勝以往的運算力與效能,而 Mali-G510 與 Mali-G310 可以為包羅萬象的消費裝置,帶來新的功能與技術。Mali-G510 與 Mali-G310 與上一代的 GPU 相比效能不但顯著提升,同時提供降低使用頻寬的功能,額外提升效能與並節省功耗。在此同時,這兩個 GPU 設計上都能提供真正的擴充性。它們提供範圍寬廣的配置選擇,可以達成我們的夥伴與 Arm 生態系需要的精準的面積與效能點,以便打造出次世代的消費裝置,包括入門與中階的智慧手機、AR 與 VR 應用、數位電視機、STB、Chromebook 筆電與平板電腦。

全面的遊戲體驗

每推出新一代的 GPU,我們不只是致力持續地進步,同時還要確認透過投資廣大的軟體生態系,這些效能能更易於取用。由於 Mali 是整個生態系行動部署使用最廣泛的 GPU,此點相當重要。

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Arm 藉由與市場領先的遊戲引擎、遊戲工作室與開發者合作,並透過全新的繪圖技術、工具與開發人員教育資源,優化 Mali 架構的行動裝置,以達成全面的遊戲體驗。Arm 與Unity 公司擁有長期的合作關係,雙方共同努力為開發人員與他們的遊戲應用,提供圖形改善與更多資源。為在 Mali 架構的行動裝置上玩 Unity 打造的遊戲內容之數十億個消費者,帶來更順暢、更高效率的遊戲體驗。

我們同時也持續不斷改善我們供遊戲開發人員使用的免費效能分析套件Arm Mobile Studio,它可以讓開發人員快速且直覺地對 Mali GPU 進行繪圖優化。如此可以提供全系統的處理與效能活動的分析,讓「非專家」也能預測並提升他們行動遊戲的效能與效率。我們的目標是要確保以 Mali GPU 為基礎的構建能盡可能簡易。像戰遊網(Wargaming) 與 King 等領先市場的遊戲工作室,已經開始利用 Arm Mobile Studio 來協助他們優化供行動市場使用的遊戲內容。針對戰遊網,我們把 Arm Mobile Studio Professional 整合進他們的持續整合(CI)工作流程,並在推出《戰車世界》手遊時帶來相當可觀的成本節省與效能的好處。King在開發行動遊戲版的《古惑狼:全速沖鋒》遊戲時也使用了Arm Mobile Studio,並為這個遊戲作品帶來極大的效能提升。

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滿足所有市場需求的GPU

在 2021 年,我們針對不同的市場區隔推出適用的 GPU,這一系列 GPU 產品涵蓋廣泛的消費性裝置、娛樂與生產力體驗,並具有鎖定不同效能與效率需求的彈性與擴充性。Mali-G710 持續在行動裝置上推進高階效能,以便達成媲美電玩主機的 3A 級遊戲體驗;而Mali-G510 與 Mali-G310 則採用高階功能與強化技術,這意味能在各種成本較低的消費裝置上達成更先進的用戶體驗與繪圖能力。我們相信這些 GPU 能力的廣度與無與倫比的彈性,會持續讓Mali保有繪圖處理器出貨量世界第一的領先地位。 

Arm Mali GPU Day 線上研討會

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2021年8月19日,Arm 將針對 Mali GPU 的使用者與開發者舉辦 Arm Mali GPU Day,由繪圖處理基礎入門,接著介紹以系統為設計觀點的 Arm 全面運算解決方案與 GPU 新品,透過全球遊戲引擎領導廠商 Unity 對行動遊戲產業趨勢與未來的剖析與分享手機健檢與優化技巧,加上 GPU 繪圖效能分析工具 Arm Mobile Studio 的介紹,協助繪圖開發者快速掌握相關技術。

責任編輯:Mia
核稿編輯:Anny


運動科技新革命: IoT 結合數據分析,奧運跆拳銅牌羅嘉翎國手養成之路揭秘

運動科技為近年運動產業顯學,現在賽場上,不僅較勁各選手的體力及技術,更考驗各國科學技術導入,輔佐選手的程度。有效運用運動科技,不僅可避免傷害外,更能提升訓練品質,提升選手佳績。
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今年 8 月剛落幕的 2020 東京奧運,台灣選手獲得 2 金 4 銀 6 銅的 12 面獎牌,不僅寫下史上最佳參賽成績,且分別在 10 種不同項目奪牌,令各界大為驚艷。近年健康意識抬頭,下班後會自發去運動的人越來越多,種種現象顯示著台灣的運動風氣已逐漸成熟,而運動科技正是背後的隱形推手。

科技部致力推動產學界合作,結合運動科學、智慧科技與數據分析,輔助選手精準練習,用最有效率的方式提升表現,讓運動訓練不再是土法煉鋼。運動科技的應用也能幫助一般人,在日常生活中更聰明更健康的做運動。由於商機龐大,運動科技早已成為各國在運動競技賽事與產業發展積極佈局的新型態競爭場域,一起來看看它為台灣體育帶來了什麼樣的改變吧!

透過科技幫助運動選手了解自身狀態,穩扎穩打求進步

年僅 19 歲的跆拳道選手羅嘉翎,首戰奧運便打敗多國好手,一舉拿下銅牌。從小在道館長大,幼稚園就跟著爸爸、哥哥練習跆拳道,小學開始在國內比賽嶄露頭角,國二首次參加青少年國際賽事後更不斷奪金。然而,初生之犢的她,卻是好不容易才站上奧運這個舞台。

「小時候的確身高有優勢,但剛轉去成人組時還滿挫折的」,帶著青少年時期的亮眼成績,羅嘉翎在高一下加入跆拳道國家隊,被延攬至國家運動訓練中心(以下簡稱:國訓中心)接受國手培訓,「裡面都是大學的學長姐,訓練強度很高,剛進去時很不適應,那段時間比賽成績也不理想,晚上都會打電話給媽媽哭訴。」

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羅嘉翎分享,國訓中心的訓練方式很有系統,除了完備的訓練器材,還會透過科學儀器評估選手的運動表現,也定期使用生化檢測儀器,每月至少1次檢測疲勞度與血氧量,維護選手的身體健康。

「運動科技可以幫助我了解自己現在的狀態,還有需要加強哪些地方」,羅嘉翎表示,選手的日常就是不斷練習、調整好狀態,透過數據分析可以清楚知道自己的強弱項,「像我需要加強肌力,這樣訓練有方向,進步也會比較穩。」

沒有因挫折放棄跆拳道,羅嘉翎持續在國訓中心自我精進,再加上慢慢調整心態,她逐漸適應了高強度的訓練,也找回了享受比賽的初衷。

事實上,台灣自 2012 倫敦奧運以來,就沒有在跆拳道項目拿過獎牌,羅嘉翎也坦承因此感受到不小的壓力,「拿到奧運資格時我爆哭,但我不是被看好奪牌的選手,就想說放鬆去打。」沒想到放下得失心,反而幫助自己贏得了銅牌的好成績。

國立體育大學技擊運動技術學系副教授王翔星分享,針對跆拳道選手的檢測主要有3方面,包括以「線性位移偵測器」檢測選手連續 3 次跳躍的爆發力與穩定度,評估賽場上攻擊動作的力量輸出率;以及透過「測力板」檢測 50 毫秒發力率( RFD,Rate  of Force Development ),以觀察選手腳蹬地出發與踢擊到對手瞬間的力量表現;還有「慣性感應器」則是用來檢測選手的反應能力與速度。

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「現在的訓練方式跟以前差很多,得分的方式不同,教練的觀念也需要調整。」過去也曾是跆拳道選手的王翔星說,以往求勝心切的選手容易練到渾身是傷,現在藉由運動科技的輔助,能精準掌握練習進度,避免過度訓練、減少運動傷害,是更有效率的訓練方式。

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王翔星也表示,培育一名優秀的選手相當不容易,這幾年開始將運動科技帶進國、高中,就是希望能讓年輕選手儘早接觸到運動科技的專業訓練觀念,避免選手在早期生涯就受到嚴重的運動傷害而留下遺憾,未來能夠更上一層樓。

產業跨界結合,讓運動科技深入全民健康生活

目前 5G 正式邁入商業化,宅經濟當道,運動科技的應用也有了更多可能性。「台灣科技業的研發能量強大,運動產業也很有國際競爭力,我認為應該能結合兩者的強項來解決許多問題,例如居家健身沒人指導,該怎樣才不會受傷。」國立臺灣師範大學運動競技學系研究講座教授相子元表示。

相子元主修生物力學出身,被譽為台灣運動科技教父,同時擔任國訓中心運動科學小組總召集人。他很早就投入運動科技與產業結合的研究,作為科技部「精準運動科學研究專案計畫」的執行團隊之一,目前團隊已開發出將壓力感測科技應用於智慧鞋、科技運動襪、機能衣、自行車功率表等產品。

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相子元認為,運動科技商品在亞洲市場很有潛力,目前台灣主要發展在 3 大面向:競技運動,如跆拳道、舉重、射箭;職業運動,如棒球、籃球;全民運動,如自行車、慢跑等。舉例來說, LPS(Local Positioning System ,局部定位系統)運用在團隊運動的訓練上,能讓教練、選手清楚知道跑位陣式,取代傳統手寫戰術,目前 NBA 美國職籃、國際足總FIFA的隊伍也都採用此技術。

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台灣選手在東奧打出亮眼成績值得喝采,相子元期待未來運動科技能協助更多選手精準運動、達到更好的表現,放眼 2024 巴黎奧運,並幫助更多人養成規律運動的習慣。接下來行政院主辦的「台灣運動x科技產業策略( SRB )會議」也即將登場,希望加深運動與科技產業的對話交流,讓運動科技越來越深入全民的生活。

SRB策略會議暫擬4大議題:

  1. 運動×科技產業升級創造新價值
  2. 智慧育樂創新服務建立營運新模式
  3. 融合科研成果與創新科技發展智慧新應用
  4. 台灣智慧育樂跨域環境整備

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