Mali-G710: ARM-Grafik legt Fokus auf Vulkan-API

Mit der Mali-Gx10-Generation konzentriert sich ARM bei den Smartphone-GPUs darauf, die langsameren Modelle viel flotter zu machen.

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Mali-Gx10-Generation im Überblick
Mali-Gx10-Generation im Überblick (Bild: ARM)

ARM hat vier Grafikeinheiten für Smartphones und Wearables vorgestellt: die Mali-G710, die Mali-G610, die Mali-G510 und die die Mali-G310. Während die beiden ersten das Topmodell- sowie das Premium-Segment bedienen sollen, sind Letztere für Mittelklasse- und Einsteiger-Geräte gedacht.

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Die vier Mali-Gx10-GPUs nutzen die aktuelle Valhall-Architektur und haben eine gemeinsame Neuerung erhalten: Das Command Stream Frontend (CSF) ersetzt den bisherigen Mali Job Manager und die Shader-Kerne wurden deutlich überarbeitet, was gleich mehrere Vorteile haben soll.

Das CSF inklusive eigener CPU besteht aus Hard- sowie Software plus Firmware und eignet sich besser für die Vulkan-Grafikschnittstelle, sagt ARM. Damit seien bis zu fünf Millionen Drawcalls pro Sekunde möglich, während bei geringerer Anzahl der Prozessor eines SoCs entlastet wird im Vergleich zum älteren Mali Job Manager.

Doppelter FMA- und TMU-Durchsatz

Innerhalb der Shader-Cores hat ARM die Execution-Engines und die Textur-Einheiten verdoppelt, weshalb diese 64 statt 32 FMAs pro Takt und 8 statt 4 Texel pro Takt schaffen. Überdies wurden Execution-Engines intern umgebaut: Bei der Mali-G78 sind diese als doppelte Cluster mit je 16 Lanes ausgelegt, bei der Mali-G710 hingegen wurde Letztere in vier Quads für mehr Ressourcen aufgeteilt.

  • Roadmap der Mali-Grafikeinheiten (Bild: ARM)
  • Überblick zum Command Stream Frontend (Bild: ARM)
  • Performance der Mali-G710 (Bild: ARM)
  • Überblick zur Mali-G710 (Bild: ARM)
  • Execution-Engine der Mali-G710 (Bild: ARM)
  • Der FMA-Durchsatz verdoppelt sich. (Bild: ARM)
  • Shader-Core der Mali-G710 (Bild: ARM)
  • Der Texel-Durchsatz verdoppelt sich. (Bild: ARM)
  • Performance der Mali-G510 (Bild: ARM)
  • Überblick zur Mali-G510 (Bild: ARM)
  • Konfigurationen der Mali-G510 (Bild: ARM)
  • Konfigurationen der Mali-G510 (Bild: ARM)
  • Performance der Mali-G310 (Bild: ARM)
  • Überblick zur Mali-G310 (Bild: ARM)
  • Konfigurationen der Mali-G310 (Bild: ARM)
  • Konfigurationen der Mali-G310 (Bild: ARM)
Überblick zum Command Stream Frontend (Bild: ARM)
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Unterm Strich ist die Mali-G710 mit 7 bis 16 Shader-Cores daher schneller als die Mali-G78 mit 7 bis 24 Shader-Cluster, laut ARM sind es in der Spitze bis zu 20 Prozent in Spielen. Bei maschinellem Lernen sollen es gar 35 Prozent sein, zudem verspricht der Hersteller bei gleicher Gaming-Performance eine um 20 Prozent geringere Leistungsaufnahme durch die überarbeiteten Funktionseinheiten.

Mali-G510 und Mali-G310

Unterhalb der Mali-G710 wird die Mali-G610 positioniert, diese ist technisch identisch, aber mit 1 bis 6 Shader-Cores. Ähnlich geht ARM bei der Mali-G510 als Nachfolge-GPU der Mali-G57 vor: Hier gibt es 2 bis 6 Kerne, was in 100 Prozent mehr Performance resultiert, da die ältere Grafik zwei Generationen alt ist. ARM bietet die Mali-G510 in zehn Konfigurationen an, die sich durch Shader- und Texel-Leistung differenzieren.

Als kleinste GPU beerbt die Mali-G310 die Mali-G31, ein Bifrost-Modell von 2018. Weil die neue GPU auf die Valhall-Technik setzt, gibt es trotz nur eines Shader-Core extreme Performance-Steigerungen: ARM nennt Faktor 4,5x unter Vulkan und Faktor 6x bei der Texturierungsgeschwindigkeit. Der Fokus liegt auf der Flächeneffizienz, es existieren fünf Konfigurationen.

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Um die Mali-Gx10-Grafikeinheiten an die restlichen IP-Blöcke wie die neuen ARMv9-CPU-Cluster anzubinden, hat ARM überdies den Corelink CI-700 (kohärenter Interconnect) und den Corelink NI-700 (Network on Chip, NoC) entwickelt. Damit einher geht der System Level Cache (SLC), auf den alle IP-Blöcke zugreifen können: Er erhöht die Performance und die Effizienz. Theoretisch ist bis zu einem 4x3 Mesh mit 32 MByte möglich, typische Smartphone-SoCs aber sollen ein 2x2 Mesh mit 8 MByte aufweisen.

Erste Systems-on-a-Chip mit Mali-Gx10-Grafikeinheiten sowie ARMv9-CPU-Kernen und verbesserter Fertigung wie N5P von TSMC oder 5LPP von Samsung Foundry erwarten wir noch 2021.

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