圖像領域發展日新月異。2012年，我們發布了第一款 PowerVR Rogue可授權GPU IP，在那之前，我們一直在研究微架構，并在2011年對其進行了展示。如今，發布PowerVR SGX的繼承版已經6年時光，但它至今一直保持強勁勢頭。你會發現，目前Series7XT和Series8XE一直在使用其最新的版本。就性能和功能集而言，GPU可能是現代應用程序處理器中發展最快速的部分，但有個前提是，整個創建和裝配過程的時間跨度非常大，尤其是要在微架構中詳細地涵括某個概念時。

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GPU沒有標準的指令集架構（ISA），這使得它可以快速發展。GPU本身就可以自由實驗和創新，并且在GPU中發生的變化比當今的CPU更快。這是因為它使用了更高層次的API，且隨著硬件的不斷更新，可擴展的驅動程序也進行了更新。盡管沒有標準的ISA可以執行且驅動程序和高層次API沒有安全網，GPU架構也不會受到安全威脅。

所以，當我們發布新的圖像微架構Furian，即自Rogue以后的第一款新架構時，有很多人仍然覺得很熟悉。不用說，Furian仍然是基于分塊的延遲渲染器(TBDR)。若您不熟悉TBDR及其工作原理，可以閱讀以下兩篇文章：“PowerVR 圖形架構探索：tile-based渲染”及“延遲的含義”。從廣義上講，Furian仍應用了TBDR，所以您也可以跟著我們一起了解其背后神奇的工作原理。

讓我們開啟一趟旅程，盡情瀏覽Furian。我們將Furian與Rogue的背景進行對比，希望通過對比，大家可以知曉架構師和設計師所面臨的挑戰。至于為增強性能和效率采用的新方法，您無需費解，不過，為了改善PPA常數（功率、性能和內存占用量）的確有一套方法。要了解Furian，可以先了解微架構。我們先看看其擴展性。

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可擴展性

假設您已經設計了一個完整的GPU。您可能已經開始處理幾何圖形、通過光柵化將其轉換成像素、紋理單元、從GPU輸出完成的像素至最后的屏幕上，可能使用某種統一的計算內核來進行著色。

目前，這些著色部分至少涉及頂點、像素和計算。如果我們繼續深入研究，會發現，由于每個頂點、像素和計算工作項在光譜中有部分完全獨立，故而計算內核至少在某種程度上具有并行性。所以，我們有一個并行且統一的著色器內核，及其他一些使用該內核處理集中圖像任務的項。想象一下，若需要擴展性能，您會怎么做？

最簡單的做法是將整個GPU復制一次或多次，且將一些額外的邏輯分發到每一次復制中。在基礎的GPU設計中，無論資源平衡與否，如果所做的工作只是多次復制，那在一個更大的設計中，實際的工作負載總會出現不平衡。這并不是說，這不是有效的方法，實際上，Series5XT一直是遵循著這個方法。若對SGX543MP4有所耳聞，那您可能了解，它有四個完整的SGX543 GPU及一些輔助邏輯進行粘合，并作為單一的GPU呈現在系統中。

但若想擴展總體性能達到某個點，這種做法對于實際的工作負載不太適合，且會影響占用面積和功效，因為額外的比特開始閑置。相反，對于什么數值會上升且什么數值會大體保持相同，需要更加了解，因為設計時要參考性能/內存占用曲線。

這意味著，從內部將GPU組織成塊，或組塊，這樣在單個的GPU邊界內便可以相互獨立地進行擴展。目前，幾乎所有的GPU都是這樣設計的，以此將目標設計點的效率最大化，Furian也不例外。

不過，Furian與Rogue又有所不同。Furian在結構上的調整意味著，前端(幾何圖形和光柵)、內核(ALU和紋理)和后端(像素輸出至內存)之間的平衡并非那么嚴格。使用頂級內核塊的微架構，我們稱之為SPU，或者說可擴展處理單元。

SPU包含一個幾何圖形管線、一個光柵管線、一個紋理管線(TPU)、一些USC及兩個后端管線(PBE)。且目前，Furian已經擴展了一個SPU。還有一些關鍵的比特不在SPU中，且只出現一次。通常，最引人注目的SPU便是貼圖器，但就計算而言，只用在SPU層面考慮Furian。

每個SPU包含的USC數量使我們能夠平衡Furian設計的計算資源以滿足市場需求。正如我們在2011年發布Rogue架構并在2012年投入產品一樣，我們沒有發布特定的Series8XT產品配置，但其微架構支持內部資源擴展。您可能會問，這如何與7XT-generation Rogue進行區分？

Rogue的前端資源(主要是幾何圖形和光柵)在7XT中可以擴展至4個USC。而Furian在設計這一部分時可以使每個SPU進行擴展。同樣，Rogue的后端管線是每2個USC有2個PBE。而Furian的每個SPU都含有2個PBE。關于這一點，我們可以用以下清單進行列舉。

* 2-USC Rogue (7XT): 1 front-end, 1 TPU, 2 PBEs
* 2-USC Furian (8XT): 1 front-end, 1 TPU, 2 PBEs
* 4-USC Rogue (7XT): 1 front-end, 2 TPUs, 4 PBEs
* 4-USC Furian (8XT): 2 front-ends, 2 TPUs, 4 PBEs
* 6-USC Rogue (7XT): 2 front-ends, 3 TPUs, 6 PBEs
* 6-USC Furian (8XT, 2 USCs per SPU): 3 front-ends, 3 TPUs, 6 PBEs
* 6-USC Furian (8XT, 3 USCs per SPU): 2 front-ends, 2 TPUs, 4 PBEs

以上展示了Furian中SPU的設計點，其依賴USC的數量。相比Rogue，Furian的可擴展性使我們可以設計一個更廣泛的目標性能點。接下來，讓我們討論USC、TPU 和PBE每塊的性能。