移动终端的GPU显卡介绍

嵌入式领域里面，不同的SOC芯片往往喜欢采用不同的GPU，目前为止有4家公司提供移动端的GPU芯片：ARM、Imagination Technologies、Vivante和Nvidia （高通Adreno和Broadcom VideoCore不在名单）。

下面的这个列表是比较老的系列芯片，最新的产品可以去官网查看：

ARM	Imagination Technologies	Vivante	Nvidia
Mali-400 Series: Mali-400 MP(Rockchip RK3066) 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( AllWinner A31/ OMAP 5430) PowerVR SGX Series 6: G6200 G6230 G6400 G6430 G6600	2D graphics: GC300 GC350 3D graphics: GC400 GC800 GC1000 GC2000(Freescale i.MX6) GC4000	ULP GeForce (Tegra 2/3) 74-core GeForce (Tegra 4)

下面是GPU的参数介绍，比较重要的参数标红了：

	Mali-400 MP4	PowerVR SGX544MP2	GC2000	Tegra 3 GPU
Frequency	240 MHz to 533 MHz	532 MHz	528MHz (600 MHz shader)	520 MHz
Shader Core	4	8	4	12
Geometry Rate	44M Tri/s for 1 core @ 400 MHz	70 M Tri/s per core @ 400 MHz	100 M Tri/s (Freescale claims 200 M Tri/s in i.MX6,i.MX6 Reference Manual: 88 Mtri/s,… go figure)	–
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)	–
Core Processing	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)
Silicon Area	4×4.7mm2 ?	–	6.9 mm2	–
Process	65nm LP or GP	40nm	TSMC 40nm LP	40nm
API support	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
Operating System support	Android Linux	Linux, Symbian and Android Microsoft WinCE RTOS on request	Android Linux Windows QNX	Android Windows 8

 

下面重点讲讲 GC2000：

Host Interface：GPU和CPU还有内存通讯的接口。

　　Memory Controller：GPU内存控制器。

　　Graphics Pipeline Front End：相当于GPU内部的DMA，用于从内存中取指令和数据给GPU处理。

　　Ultra-threaded Unifed Shader：统一着色器，即可用作顶点着色器(vertex shader)也能用作片元着色器(fragment shader)。用作vertex shader时主要负责几何变换和光照计算，用作fragment shader时主要负责处理贴图数据和计算像素颜色。

　　3D Rendering Engine：负责将三角形和线段转换为像素(光栅化)，计算三角形面的颜色属性等。

　　Texture Engine：用于材质贴图的处理。

　　Pixel Engine/Resolve：负责像素透明处理，可见平面的测定和抗锯齿的一些处理，并将GPU处理完成的图像数据输出到frambuffer。

GC2000 GPU使用的图形API：OpenGL ES / Driect X / OpenCL / DirectFB  /X11 / Direct2D / OpenVG

OpenGL ES:

典型EGL系统布局

DirectFB :

针对linux 系统下的显示接口，通过open /dev/fb0 设备，ioctl，mmap，来显示图像。

 

X11：

server/client 模式的窗口管理系统，比较复杂，Wayland 是Update版本

 

OpenCL：

并行计算用的，多用于算法。

 

Direct2D:

2D 图形加速 （光栅图就是像素图，矢量图笼统地说有两步，就是 设定 和 光栅化。）

 

OpenVG:

矢量图形加速

 

 

 以后继续更新。。。

 

参考文档：

https://blog.51cto.com/11080845/1937269

https://blog.csdn.net/L_Andy/article/details/80065962

https://www.cnx-software.com/2013/01/19/gpus-comparison-arm-mali-vs-vivante-gcxxx-vs-powervr-sgx-vs-nvidia-geforce-ulp/