技术/生态集大成者，这款支持DirectX的高性能GPU IP将全面提升云游戏体验

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）移动设备受限于尺寸和续航等多方面的因素，在计算能力与存储能力上存在明显的瓶颈，使得很多大型游戏无法在移动设备上运行，这便是云游戏诞生的大背景。云游戏打破了游戏硬件的限制，具有出色的可移植性，让PC游戏和主机游戏能够在移动设备上畅玩。

云游戏是以云计算为基础的游戏方式，在云游戏的运行模式下，所有游戏都在服务器端运行，那么云端的渲染能力对于云游戏的质量呈现便显得至关重要。近日，芯片IP供应商Imagination推出了支持 DirectX 的高性能 GPU IP 新产品线的首款产品——IMG DXD。Imagination资深技术总监艾克在ICCAD演讲时表示：“近几年PC对图形处理的需求发生了很大的变化，比如游戏开发，需要性能更高、算力更高的设备；还有一些游戏部署到云端，通过安卓、Linux和Windows系统来运行；现在有一些游戏已经将引擎部署到云端，在云端开发虚拟引擎。因此，云端应用对于图形处理需求已经发生了很大的变化，尤其是云玩家对于GPU的性能和接口丰富度等关键指标有很高的要求。”

Imagination资深技术总监艾克

根据Imagination分享的数据，预计到2027年中国的游戏玩家数量将达到7.3亿，拥有庞大的用户基数。在云游戏方面，2022年亚太地区云游戏的月活用户数量为1700万，预计到2025年将达到3200万，增幅超过88%。当然，云游戏玩家的快速增长也会带动服务器GPU单元的用量，预计会从2022年320万颗增长到2027年的809万颗。

如此说来，就单以云游戏市场来说，IMG DXD也算是应运而生的一款产品。

全面提升云游戏体验

艾克总结称，云游戏玩家大概会给GPU产品带来三个层面的需求挑战：
·玩家需要差异化体验，对于高性能显卡有强劲需求；
·云游戏玩家的设备并不固定，因此对GPU接口丰富度有很高的要求；
·云游戏在线连接玩家的数量更多，需要可同时支持多用户的灵活显卡。

艾克认为，IMG DXD则能够很好地解决这些需求挑战。

在性能方面，IMG DXD的单核性能是上一代产品IMG BXT的2.25倍，峰值性能提高了 40%-60%；IMG DXD 双核配置可提供 5 TFLOPS FP32 和 144 GTexel/s，足以满足主流游戏玩家对流畅帧速率的需求。此外，在双速率 FP16、片段着色率、2D 双速率纹理等方面，IMG DXD都能够提供出色的性能表现。

在接口方面，IMG DXD是基于硬件级别的 DirectX 11 Feature Level 11_0接口实现，可以运行主流的DX11 PC 游戏以及其他基于Windows 的应用程序和手机游戏。“在中国市场，从国产化芯片的角度来看，这也是一个从无到有的接口。现在的PC游戏，60%还是DirectX的接口，此前IMG BXT支持了Vulkan、Metal的接口。通过对DirectX接口支持的增加，IMG DXD能够覆盖超过90%的PC游戏和云游戏对于API接口的要求。”

当然，IMG DXD的灵活性也是非常出色的。首先，IMG DXD的多核允许每一个内核作为单独的GPU实例去独立运行，可以最大限度地增加每个 GPU 可承载的游戏玩家数量；当然，这些核心也可以汇聚在一起提供给单独一个玩家，让该玩家获得最高的图形质量；另外，Imagination 的 HyperLane 虚拟化技术进一步强化了单核能力，让一个内核可承载多达 8 个游戏玩家，并提供全面的安全性和灵活的性能管理。

“我们的驱动设置，加上我们的HyperLane 虚拟化技术，让我们的GPU内核可以动态地调度，任务多就会多分配，任务少时就相应地少分配。特别需要指出的是，这个任务数据间拥有充分的隔离度，并且有足够的安全保障，单用户出现问题并不会影响其他用户。”艾克讲到。

这里还需要提到的是，上述只是围绕云游戏去展开，实际上IMG DXD是专为台式机、笔记本电脑和云游戏图形体验量身打造的一款可扩展GPU IP，对于运行在这些设备上的常规应用程序的支持当然也是不在话下。

背后是IMG长期的技术和生态积累

作为Imagination在GPU IP领域的新品，IMG DXD的各项性能无疑是非常出色的，这要得益于Imagination在这一领域长期的耕耘。

艾克在演讲中提到，Imagination在GPU IP领域有超过30年的市场经验，拥有超过3000款产品，在移动设备领域、消费电子领域和汽车领域，Imagination都有自己独特的理解，并提供具有领先性能的产品。2020年之后，Imagination在上述领域积累的低功耗和强渲染能力，在云游戏市场得到了充分的发挥。

然后看IMG DXD的特征技术，包括任务分载、虚拟化，以及对云游戏渲染的低延时等，这些技术在IMG BXT系列产品上得到了充分的验证。

在此之前，Imagination还发布了片段着色率（Fragment Shading Rate，FSR）技术，是一种可以提高图像表现并降低功耗的技术。FSR允许共享着色器程序的执行结果跨多个片段，或者是在色调比较均匀变化上可以采用不同的运算量。艾克指出：“假设2×2这4个像素点，可以只计算一次。那么，再大一点的4×4像素也可以只计算一次，这样在保证画面质量的前提下，可以充分利用自己的计算单元，从而显著降低功耗。”

Imagination也会定期发布软件，每年有三个长期维护的版本，以支持该公司的GPU IP在不同设备上实现更好的驱动和应用。另外，该公司对于生态建设的投入，也能够得到合作伙伴的充分支持。比如，IMG DXD对于云游戏的支持就有游戏公司的参与。

所以，IMG DXD这款支持 DirectX 的高性能 GPU IP 新产品并不一款偶然性的产品，而是Imagination在经过长期技术积累和需求分析之后，必然会发布的一款产品。

在ICCAD2023的展会现场，我们发现Imagination展台带来了一些显卡产品和技术Demo展示。

其中有芯动科技的风华1号显卡和象帝先的天钧系列显卡产品。风华1号为4K级服务器显卡，内置智能计算，在容器和虚拟化框架下支持多路云办公、云手机、云游戏、云桌面、云渲染和图形工作站等。象帝先的天钧系列GPU芯片产品具备优秀的图形渲染能力，强大的计算加速能力，可用于桌面PC、笔记本电脑、工作站、服务器等领域。

此外，Imagination还展示了基于RISC-V开发板的Demo。由北京大学和平头哥提供的基于BeagleV-Ahead开发板Lenet模型测试。BeagleV-Ahead搭载TH1520，它包含4核RISC-V CPU，IMG B系列GPU和PowerVR Series3NX NNA。网络模型是经典的Lenet模型，它能够对手写数字进行识别。

同时，Imagination基于VisionFive 2开发板，演示了汽车360环视Demo主要展示了IMG GPU在RISC-V平台上的显示效果以及可在汽车相关行业上的应用。该开发板搭载赛昉科技JH7110 SoC，采用了IMG B系列GPU IP。