Mali T720 und T760: Neue ARM-GPUs mit bis zu 16 Shadern und Kompression

ARM hat mit den GPUs T720 und T760 zwei neue Grafikkerne vorgestellt, die in künftigen Systems-on-a-Chip eingesetzt werden können. Beide GPUs können sowohl mit den weit verbreiteten Cortex-A9-Kernen als auch den 64-Bit-Cores A53 und A52 kombiniert werden.

Die Grafikkerne sind Erweiterungen der Midgard-Architektur, die bereits als Serie Mali T600 in SoCs eingesetzt wird. Während diese Modellreihe mit höchstens acht Rechenwerken, bei ARM Shader Core genannt, ausgestattet ist, kommt der Mali T760 auf bis zu 16 Einheiten, der T720 weiterhin auf bis zu acht Shader.

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Die Roadmap für die schnellsten Mali-GPUs (Bilder: ARM) ...

Durch das bei ARM übliche Baukastensystem, aus dem sich die Chipentwickler Module aussuchen können, ist aber bei beiden GPUs eine Skalierung von einem bis zu acht oder 16 Shadern möglich. Außer auf die Zahl der ARM-Kerne, die inzwischen auch ein Werbeargument ist, muss der Kunde in Zukunft also auch auf die Menge der Grafikeinheiten achten. Eine Aussage wie "Mit Mali T700 Grafikprozessor" sagt alleine noch nichts über die Leistungsfähigkeit.

Beide GPUs können zudem mit Takten von über 600 MHz arbeiten, auch dabei legen das jeweilige Chipdesign und das Gerät aber den tatsächlichen Takt fest. Durch eine veränderte Cache-Architektur und Speicherverwaltung sind die maximalen theoretischen Rechenleistungen von T720 und T760 neben der Shaderanzahl zudem sehr verschieden. ARM gibt für den T720 bis zu 81,6 GFlops an, der T760 soll auf 326,4 GFlops kommen.

Dieser große Unterschied liegt vor allem an der Cache-Ausstattung: Der T720 verfügt über einen gemeinsamen L2-Cache von 64 bis 256 KByte für alle Shader. Beim T760 kann der L2-Cache feiner abgestuft werden. Je vier Shader können mit 256 bis 512 KByte ausgestattet sein, insgesamt ergeben sich so bei 16 Shadern bis zu 2 MByte L2-Cache. Durch die hohe Leistung und Bandbreite unterstützt der T760 auch erstmals bei ARM-GPUs Multisample-Anti-Aliasing mit bis zu 16 Samples, (16xMSAA), was auch auf PCs schon ein Leistungshemmnis ist - hoch aufgelöste Tablet-Displays sollten auch mit kleineren Modi auskommen.

AFBC für schnellere Transfers zum Display

Nicht vorrangig für die Rechenleistung, sondern zum Energiesparen ist die Kompression des gesamten Framebuffers vorgesehen, sie heißt ARM Frame Buffer Compression (AFBC). Der Inhalt des Bildspeichers wird dabei verlustfrei komprimiert und kann so schneller an das Display geschickt werden. Da die Speicherbusse zu den Komponenten mit dem größten Energiebedarf gehören, lassen sie sich so öfter abschalten, und wenn sie im Betrieb sind, ist die Zeit dafür kürzer.

Beide GPUs, T720 und T760 sind für die Fertigung mit 28 Nanometern Strukturbreite bei TSMC optimiert, wie ARM selbst betont. Auch auf eine Verkleinerung auf die erst kürzlich angekündigte Breite von 16 Nanometern, die TSMC im Jahr 2015 einführen will, sind die Grafikeinheiten vorbereitet. Einsetzen wollen die Bausteine unter anderem Mediatek, Rockchip und Samsung. Vom Galaxy Note 3 mit einer der derzeit schnellsten mobilen GPUs, ist laut ARM auch der T720 abgeleitet. Die heutige High-End-GPU soll 2014 die Mittelklasse stellen, der T760 ist dann ARMs schnellste GPU mit bis zu vierfacher Rechenleistung.