芯耀
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最近，在芯片領(lǐng)域號(hào)稱比較牛掰的分析師大衛(wèi)·坎特（David Kanter），在自家的網(wǎng)站上發(fā)表了一篇相對(duì)有意思的文章，其中介紹了有關(guān)蘋果自主芯片的進(jìn)展。他表示，蘋果自家用于 iPad 和 iPhone 設(shè)計(jì)的 A 系列處理器，除了 CPU 自主定制之外，如今也終于成功自主設(shè)計(jì)了 GPU 圖形處理單元。
很多人對(duì)此一頭霧水，不過(guò)坎特卻淡定地解釋稱，早在蘋果為 iPhone 6 系列智能手機(jī)設(shè)計(jì) A8 芯片的時(shí)候，就已經(jīng)為其定制了首個(gè) GPU 內(nèi)核，并且蘋果在隨后設(shè)計(jì)的 A9 以及今年推出的 A10 Fusion 芯片中，還對(duì)自主定制的 GPU 進(jìn)行了更新?lián)Q代。
眾所周知，蘋果一直以來(lái)都沒(méi)有自己的 GPU 圖形處理單元，主要依靠供應(yīng)商 Imagination Technologies 公司提供的授權(quán)解決方案，那到底坎特所謂的定制指的究竟是怎么一回事呢？
坎特稱，一枚 GPU 單元有三個(gè)重要的組成部分。在 iPhone 和 iPad 的 A 系列芯片里頭，這三大部分必須要協(xié)調(diào)工作才能更好地共同渲染場(chǎng)景。第一部分是固定功能的圖形硬件，負(fù)責(zé)處理 API 命令、三角形光柵化和光柵輸出等任務(wù)；第二部分是著色核心，這是 GPU 的心臟和可編程著色器（包含頂點(diǎn)著色單元、像素渲染管線等）；最后是驅(qū)動(dòng)單元，也就是在 CPU 上運(yùn)行的軟件。所有這些東西組合到一起，才能共同協(xié)調(diào) GPU 的工作。
坎特接著表示，盡管 ImaginationTechnologies 負(fù)責(zé) GPU 內(nèi)部大部分的技術(shù)活，但同樣有不少是來(lái)自蘋果的自主定制。
我們從表面上看，蘋果的 GPU 似乎仍使用了固定的 PowerVR 圖形硬件，然而最明顯參與定制在于，蘋果將第二部分給替換了，將其換成了自己更高效、更高性能的可編程著色器內(nèi)核，蘋果還開(kāi)發(fā)了自己的驅(qū)動(dòng)和用于生成代碼編譯器。
總的來(lái)說(shuō)，蘋果大體上是采用 PowerVR 硬件，但內(nèi)部卻有諸多獨(dú)特的專利設(shè)計(jì)。
有趣的是，對(duì)于蘋果有授權(quán)許可或特許權(quán)定制 A8 芯片的 GPU 這件事情，Imagination Technologies 公司從來(lái)沒(méi)有發(fā)布過(guò)任何特別的公告，一切看起來(lái)沒(méi)有任何不尋常之處。不過(guò)，考慮到蘋果是 Imagination Technologies 的大客戶，而且還是股東之一，這顯然也沒(méi)有什么太令人驚訝之處。
總之，盡管目前蘋果對(duì) GPU 圖形處理單元開(kāi)發(fā)，主要還是依賴于 Imagination Technologies 公司的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，但至少?gòu)哪壳皝?lái)看，蘋果在內(nèi)部已經(jīng)累計(jì)了不少關(guān)于 GPU 定制專業(yè)技術(shù)。
實(shí)際上，這一切都不是“悄悄在幕后進(jìn)行當(dāng)中”，蘋果長(zhǎng)期掛在網(wǎng)上那些相關(guān)的招聘信息，就是最好最直接的證明。
蘋果或許認(rèn)為，一直從 ImaginationTechnologies 獲取授權(quán)許可的方式，將讓其在未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)中變得被動(dòng)，畢竟這對(duì)蘋果 A 系列芯片的長(zhǎng)期線路圖影響十分巨大。因此，接下來(lái)蘋果對(duì)于 GPU 定制的比重還會(huì)進(jìn)一步增加，并且不排除完全自主設(shè)計(jì) GPU 的可能性。
蘋果為自制 GPU 做好了充分準(zhǔn)備
據(jù) Real World Technologies 的 David Kanter 所述：在招聘了圖形架構(gòu)師多年之后，蘋果終于要從 Imagination 授權(quán)的 PowerVR，發(fā)展到可以自行為 iPhone 定制 GPU。據(jù)說(shuō)這款新圖形處理器最先用到了 iPhone 6 的 A8 芯片上，后續(xù)還順利整合進(jìn)了 iPhone 6s /iPhone 7 上的 A9 / A10Fusion 芯片。Kanter 表示，一顆現(xiàn)代 GPU 擁有相互協(xié)作渲染圖形的三大組成部分：
首先是固定功能的圖形硬件，其負(fù)責(zé)處理 API 指令、三角形光柵化、以及光柵輸出；
其次是著色器核心，它是 GPU 的心臟，執(zhí)行可編程的任務(wù)（頂點(diǎn)、幾何、像素、計(jì)算著色）；
最后是圖形驅(qū)動(dòng)程序，該軟件在 CPU 上運(yùn)行，將所有聯(lián)系到一起，協(xié)調(diào) GPU 的活動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)程序可以將 Metal 或 OpenGL ES API 編寫的圖形應(yīng)用程序，轉(zhuǎn)成硬件 / 可編程著色器可處理的一系列指令。
蘋果此前非常依賴于 PowerVR 芯片制造商 Imagination Technologies 來(lái)供應(yīng)固定功能的圖形硬件、著色器、以及驅(qū)動(dòng)程序。
不過(guò) Kanter 指出，蘋果已經(jīng)將可編程著色器換成了效率更高、性能更好的自有設(shè)計(jì)，并且開(kāi)發(fā)出了自家的驅(qū)動(dòng)程序、編譯器、以及架構(gòu)代碼。
盡管蘋果從未公詳細(xì)布過(guò)自家的 GPU 架構(gòu)，但 Kanter 通過(guò)比對(duì) WWDC 2016 大會(huì)上的信息和 PowerVR 編譯器 / 優(yōu)化手冊(cè)，得出了蘋果 GPU 架構(gòu)中的著色器核心與 PowerVR 產(chǎn)品線有很大不同的結(jié)論。
蘋果的定制 GPU 中多少還是用到了些 PowerVR 的固定功能圖形硬件，不過(guò)顯而易見(jiàn)的是，近年來(lái)該公司已經(jīng)逐漸變得不那么依賴于 ImaginationTechnologies。
Kanter 推測(cè)，如果 ImaginationTechnologies 被收購(gòu)，或者技術(shù)上變得落后，蘋果或?qū)⒐麛嗟刈孕性O(shè)計(jì)固定功能硬件部分。
今年早些時(shí)候有傳聞稱蘋果想收購(gòu) ImaginationTechnologies，但后來(lái)澄清無(wú)意買下這家總部位于英國(guó)的公司。
最近幾個(gè)月，蘋果已經(jīng)從芯片制造商那里挖來(lái)了至少 20 人（包含前首席運(yùn)營(yíng)官 John Metacalfe），這些工程師們?cè)谔O果開(kāi)發(fā)定制 GPU 上扮演了重要的角色。
Kanter 表示，蘋果已經(jīng)實(shí)際上擁有了一支可組裝的 GPU 設(shè)計(jì)和圖形驅(qū)動(dòng)團(tuán)隊(duì)，并在 A8、A9、A10 Fusion 芯片的定制 GPU 上付出了大量的努力。
除了錢 PowerVR 工程師，其團(tuán)隊(duì)最近還挖來(lái)了不少 AMD、Google、英特爾、以及 Nvidia 的人才。
