Arm 在 2021 年 5 月首次推出全面運算解決方案，可應用於智慧手機、筆電與家庭裝置等消費性裝置領域，本文將針對如何將這些高階、高效能與高效率的解決方案應用到 XR 穿戴式裝置市場，做進一步說明。

XR 市場

近期與 XR 市場相關的最大發展是元宇宙的引入，被喻為「網際網路下一代進化」的元宇宙，把真實、數位與虛擬世界融合到全新實境，讓人們可以在其中進行幾乎所有的活動：與朋友及家人聚會、學習、工作、商業會議、購物、創作、玩遊戲，以及目前還未能想像的全新體驗。Arm 是通往元宇宙的門戶，透過 Arm 驅動的閘道消費裝置，像是獨立式的 XR 穿戴式裝置（無論是虛擬實境頭戴式裝置，或未來的擴增實境智慧眼鏡），都將促進元宇宙中非凡的新體驗。

XR 涵蓋擴增實境（AR）、虛擬實境（VR）與混合實境（MR），儘管這三種「實境」都共享相同的重疊性功能與需求，但每一種都有不同的目的與基礎技術。AR 藉由疊加電腦產出的資訊來增強使用者對真實世界的視覺，未來全方位的整體 AR 體驗將透過穿戴式智慧眼鏡達成。這些裝置必須將超低功耗處理器與包括深度感知與追蹤在內等多個感測器結合在一起，所有這些傳感器的外型都必須輕量且舒適，以供長時間配戴。我們看到數款新型的智慧眼鏡已經在 2021 年上市，包括 Snap 推出的 Spectacle 智慧眼鏡、Meta Ray-Ban、聯想的 ThinkReality A3，以及 Vuzix 的 Next Gen Smart Glass。

VR 則完全取代使用者的視野，讓他們沉浸在電腦產生的虛擬環境中，例如由Arm 技術驅動的Oculus Quest 與 Quest 2 等 VR 頭戴式裝置，過去五年內已經在市場上市。這些裝置常用於娛樂體驗，如遊戲、演唱會、電影或運動賽事，但也正在進入社交領域，譬如透過 RecRoom VR 平台進行的虛擬聚會。

MR 則介於 AR 與 VR 之間，它把虛擬的物件、角色或指令疊加到真實的環境中，甚至是反過來，將真實與虛擬的世界合併在一起，最著名的 MR 穿戴式裝置是 Arm 技術驅動的微軟 HoloLens 2，虛擬指令集與圖型疊加到使用者的視野內，以協助企業與工業應用。

XR 穿戴式裝置的運算效能與效率水準，會根據 XR 穿戴式裝置的類型與原本設計要實現之使用場景的複雜度而有所不同。主要供高階遊戲體驗的當代獨立式 VR 頭戴式裝置（如Oculus Quest等裝置）需要高效能的運算；至於像 AR 智慧眼鏡等較小型、輕量的裝置，則需要高效率。在此同時，有些裝置對效能與效率的需求，介於處於兩者之間，例如像 HoloLens 2 等 MR 頭戴式裝置，以及像 HP Reverb G2 等定位為消費性市場的連線 VR 裝置，因此，系統單晶片（SoC）解決方案將必須能夠進行擴充，以滿足不同使用場景、工作負載與型態，而這也是 Arm 全面運算解決方案可以提供協助之處。

XR 穿戴式裝置的全面運算解決方案

Arm 的全面運算解決方案提供全套可擴充的硬體 IP（包括最新的 Armv9 CPU、Mali GPU 與系統 IP）、實體 IP 、軟體、工具與各種標準，以便為各種不同的消費裝置市場打造出最佳的 SoC，這些解決方案為各種 XR 穿戴式裝置的特定運算需求提供不同的配置，從高效能的 VR 與 MR 頭戴式裝置，到超高效率的 AR 智慧眼鏡。

高效能 VR 與 MR 頭戴式裝置的配置代表了 Arm 以「效能」為導向的全面運算解決方案，這裡有兩種可能的配置，首先，1 顆 Arm Cortex-X2、3顆 Arm Cortex-A710 與 4 顆 Arm Cortex-A510 的 1+3+4 的CPU配置，可滿足高效能的應用。對於效能需求略低、但需要較高效率的情況，Arm提供 4 顆 Cortex-A710 搭配 4 顆 Cortex-A510 的 4+4 CPU 配置。這兩種解決方案都可以運用高階的 Arm Mali-G710 GPU 或主流的 Arm Mali-G510 GPU 繪圖處理器，來產出高品質的圖型。

此外，可應用於輕量級 AR 智慧眼鏡的「效率」導向全面運算解決方案，可以運用2顆 Cortex-A710 搭配 6 顆 Cortex-A510 的 2+6 CPU 配置，或甚至使用 4 顆 Cortex-A510 來達成超高效率，這些解決方案可由效率超高的 Arm Mali-G310 GPU 支援。

跟所有的全面運算解決方案一樣，Arm 系統 IP（CoreLink 互聯互通CI-700 與NI-700）為 XR 穿戴式裝置使用的全面運算解決方案中的 CPU 與 GPU 提供紮實的基礎，這兩種互聯互通技術，都提供改進的能源效率與系統效能，進一步在所有的全面運算解決方案提升效率與效能。Arm 全面運算解決方案中的所有 CPU 配置，都利用 Arm 的 DSU-110 把它們結合在一起，而 DSU-110 也是這些 Armv9 架構的 Cortex CPU 叢集的骨幹，可以讓 Arm 的合作夥伴在不同的效能與效率間進行取捨，以應對基於 Arm 技術架構下不同類型的 XR 穿戴式裝置。

CPU

高效能的 VR 與 MR 頭戴式裝置，可以在全面運算解決方案內搭載至少一顆Cortex-X2 ，Arm Cortex-X CPU 確實推進了峰值效能需求，對於像遊戲與其它在 VR 與 MR 頭戴式裝置上進行的娛樂體驗等運算密集的 XR 工作負載，此點非常重要。Cortex-A710 的效能改進有助於對峰值性能的驅動，從而讓所有 XR 穿戴式裝置的電池續航力極大化。對於 XR 穿戴式裝置來說，這是非常重要的考量，因為它支援越來越多使用者拋開連線的束縛以達成更高的機動性，而 Cortex-A510 提供進一步支援以獲得更高的能源效率，促成甚至更久的遊戲體驗。

對於像 AR 智慧眼鏡等此類效率至上的 XR 穿戴式裝置來說，Cortex-A710 與Cortex-A510 CPU 只用於更注重效率的全面運算解決方案中。Cortex-A510 透過 3-wide in-order 設計，提升了20%的功耗效率，還提供領先業界的面積效率，對於小型、輕量的 XR 穿戴式裝置來說這點非常重要。使此設計成真的創新技術是合併的核心微架構，它可以讓兩顆 Cortex-A510 CPU 組合成一個複合體，每個 CPU 叢集則擁有多個複合體。其結果是面積效率獲得提升，而效能點也更高。這種追求效能並結合高度的面積效率，非常適合輕量 AR 智慧眼鏡。

GPU

不同的 XR 穿戴式裝置由不同的 GPU 支援，針對高效能的 XR 頭戴式裝置，我們可以把高階的 Mali-G710 整合進全面運算解決方案中，它可以提升 IDVS 功能的涵蓋，此一功能由於能為每眼渲染出物件位置略為不同的視野，常常使用在 XR 的使用場景中。

Mali-G510 也可以結合至高效能的 XR 穿戴式裝置中，在效能與效率間提供完美平衡，與前一世代的 Arm Mali-G57 GPU 相比，它的效能可以提升 100%，而且可以節省 22% 的能源，讓電池的續航力更長。與Mali-G710的7到16種可配置的著色引擎核心相比，Mali-G510 則可利用到 2 至 6 種配置。不過，它依然結合許多 Mali-G710 的高階功能，像是指令流前端（CSF）、重新設計與額外的執行引擎，以重新設計的紋理單元，以便達成高品質的圖型體驗。除此之外，它還提供各種格式以達成更佳的 HDR 支援性、搭載 Arm 幀緩衝壓縮技術（AFBC）的未壓縮緩衝器，以及全新的 AFRC 以降低使用的頻寬。AFRC 技術對於 XR 穿戴式裝置特別好用，由於它可以用最低的面積成本，保證頻寬與記憶體足跡的降低，將能更提升效能與節能。

Mali-G310 的設計用意是在最低的面積成本下，達成可能的最高效能，這使得它極為適合應用於 AR 智慧眼鏡的全面運算解決方案。它是 Arm 歷來效能最高的超高效率 GPU，與前一世代的 Arm Mali-G31 GPU 相比，在三個效能領域都有大幅提升：紋理效能（6倍）、Vulkan 效能（4.5倍）、安卓使用者介面內容（2倍）。與 Mali-G510 一樣，Mali-G310 也提供各種規格以達成更佳的 HDR 支援性與 AFBC 未壓縮緩衝器，AFRC 是選用的功能，Mali-G310 提供注視點渲染功能，讓 AR 與 VR 的效果大幅提升，注視點渲染是一種使用眼球追蹤器整合 XR 穿戴式裝置來降低渲染工作負載的渲染技術。

若想瞭解 Arm 全面運算解決方案，請觀賞影片及造訪網頁，瞭解 Arm 如何協助你為關鍵的運算工作負載、使用場景與消費裝置，提升效能。

責任編輯：Mia

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