gpu算力增長

『壹』 手機GPU越來越重要，而它，始終保持強悍

用手機玩游戲，已經成為當下很多人主流的娛樂方式。根據中國音像與數字出版協會的數據，2021年，中國游戲市場實際銷售收入達到2965.13億元，較去年增收178.26億元，同比增長6.4%。移動游戲從來沒有像今天這樣一派繁榮，炙手可熱。
而支撐數以億計玩家在方寸大小的智能手機中獲得暢快遊玩體驗的關鍵，離不開一枚小小的計算部件：GPU。
沒錯，隨著移動游戲的繁榮，GPU在智能手機中的地位正變得日益重要，它的圖形運算能力的強弱，是我們能否獲得頂級游戲體驗的關鍵。而其實，GPU也並不是從手機產業發展的一開始就很重要，它的「上位」之路，某種程度上也體現了智能手機算力中心轉移的趨勢。
GPU地位的攀升之路
回想智能手機發展的最初階段，消費者對於手機處理器的認知還普遍相對較淺，即便是稍有了解的數碼愛好者，直觀印象中也是將CPU和處理器直接畫等號。因為那個時候，大家對於智能手機的使用主要還圍繞在生活場景，聊天、看新聞，看視頻，刷朋友圈、刷人人網等等，更多還是考驗CPU的運算能力。而當年比較流行的主流手游如《水果忍者》、《憤怒的小鳥》等等，對於圖形運算的需求也並不高。
所以，智能手機發展初期，CPU處於絕對的算力中心地位，而CPU本身也經歷了從單核到雙核，再到四核、八核乃至十核的發展之路，整體性能也是一代一代地水漲船高。漸漸地橡瞎人們發現，CPU的性能不斷升級，在應對日常使用各種生活、娛樂類App時已經綽綽有餘，對於絕大多數用戶來說，日常使用手機卡頓的情況也越來越罕見。甚至市面上出現了CPU性能過剩的觀點。
這樣的觀點是否正確我們姑且不論，但至少眾多因素顯示，CPU的性能堆料就其應用場景來說已經接近飽和，再持續拉高頻率，或者增加核心數，對於實際體驗的增益已經比較有限。
而實際上，對於手機晶元製造商來說，他們其實並不擔心這一點，也無必要盲目追逐CPU更誇張的性能，因為在智能手機市場自然發展的過程中，已經出現了「投入產出比」更高的算力增長之路，GPU正是其中的關鍵之一。
GPU也就是圖形處理器，它的架構設計天生擅長大規模的並行運算，在浮點運野碰算、並行計算等方面的性能可以說是CPU的數十倍乃至上百倍。在圖形渲染過程中，有很多大量、重復的渲染工作，GPU就是完成這些工作的「最佳選手」。
而GPU在智能手機中的算力地位越來越重要，和移動手游的強勢崛起密不可分。或者從另一個角度說，智能手機經歷的初期的普及之後，其應用場景和功能被不斷挖掘，早已不局限於日常使用，而游戲，無疑就是智能手機核心應用場景外拓的「第一陣地」。
任何趨勢的轉變都會伴隨一個標志性事件，來集中體現蓄勢已久的力量，而在國內，引爆這個陣地的，非手游《王者榮耀》的火熱莫屬。
《王者榮耀》在2015年11月正式開啟公測，一個月時間日活躍用戶就沖到了750萬，由此，它開啟了一段光輝的歷史，2020年11月日活用戶更是突破了1億。業內普遍認為，《王者榮耀》真正開啟了手游的時代，而此後隨著《和平精英》等手游的大熱，移動游戲的光芒徹底掩蓋了端游。
《王者榮耀》不僅是手游時代啟幕的標志，更引領了手機游戲對終端圖形處理性能的要求上升到新的階段。游戲中更加多彩細膩的畫面特效以及復雜的光照和粒子特效，都對手機GPU的圖形處理能力提出了更高的挑戰，特別是當時《王者榮耀》的高幀率模式不是面向所有機型開放的，而高幀率下，玩家能夠獲得更好的游戲體驗和更高的勝率。是否支持《王者榮耀》高幀率模式，一定程度上成為衡量當年手機GPU性能的一個標尺。
手游的火熱，游戲玩家的與日俱增，讓行業意識到GPU對於智能手機綜合娛樂體驗的重要性，由此，GPU開始逐步成為和CPU一樣判斷手機性能的關鍵指標，重要性不斷攀升。
接著向後發展，移動游戲的種類不斷豐富，畫質也不斷進化，對手機GPU的性能、技術特性的要求也是越來頌如談越苛刻。
別說《王者榮耀》在經歷幾次大版本更新後畫質較之過去更加細膩真實，後來像《狂野飆車9》、《明日之後》、《第五人格》等等，乃至最近火熱的《原神》、《暗黑破壞神：不朽》等，都擁有不輸端游級逼真畫質。
這些游戲對手機GPU的要求，不僅僅是運算性能要越來越高，更需要移動端GPU引入一系列面向專業游戲場景的更高階的技術特性。比如高通，他們於2015年在高通Adreno530GPU上首次引入了Vulkan特性，可以實現更逼真的圖像效果，後來又陸續引入了高動態范圍(HDR)、基於物理渲染(PBR)、可變解析度渲染(VRS)等一系列先進的技術特性，帶動手機GPU的整體能力越來越強大，而不僅僅是計算性能。
在這個過程中，GPU也越來越成為消費者在移動端獲得頂級娛樂體驗的關鍵，在智能手機綜合體驗中扮演的角色越來越重要。
當然，在智能手機發展過程中，推動GPU地位提升的不僅只有游戲，同樣，GPU能提不斷躍升，對手機體驗的影響也不局限在游戲。
移動互聯網發展越來越成熟，各大應用提供商的App也越來越精緻，全面，即便是日常類App，也經常會用到很多逼真特效渲染的元素，比如3D地圖導航、電商平台紅包活動的特效等等，這些優質體驗，都離不開GPU性能的提升。
還有現在手機屏幕刷新率越來越高，也需要強大的GPU運算能力，才能為用戶帶來極致穩定、流暢的玩機體驗，更別說一些AR增強現實類應用的流行，想要獲得優秀的體驗，GPU都是背後的核心支撐點之一。
高通AdrenoGPU，不斷進化的歷程
說到GPU的重要性越來越高，總不免談到智能手機平台比較出色的GPU產品，若問在安卓陣營，那麼來自驍龍移動平台的高通AdrenoGPU無疑是一個避不開的角色。
2008年，高通從AMD手上收購了ATI業務相關的移動設備和技術，在ATIImageon系列低功耗GPU的相關技術的基礎上，高通研發出了AdrenoGPU，由此成為安卓陣營唯一具有自主原創研發GPU架構的晶元供應商。
2011年是移動互聯網元年，也是智能手機早期發展的時期，高通在旗下驍龍S1系列處理器中使用了Adreno家族的第一枚GPU——高通Adreno130，這款處理器主要在MSM72XX系列晶元中使用，支持OpenGLES1.1、OpenVG1.1、EGL1.3等圖形技術。代表的機型有HTCHero等。
經過第一代的嘗試之後，高通很快在2011年同年又推出了比較出名的高通Adreno220GPU，它的性能相比第一代立刻有很大的提升，支持更高解析度的游戲渲染，當年的爆款手機如小米M1就搭載的這款GPU。
經過了幾代產品的積淀，高通在2013年推出了非常經典的驍龍800處理器，其搭載的高通Adreno330GPU在當年也紅極一時，它相比前代高通Adreno320在圖形處理性能上提升最高達50%。並且支持OpenGLES3.0、DirectX、OpenCL、RenderscriptCompute和FlexRender認冉耐夾魏圖撲憬涌(API)。在它加持下的經典機型更是數不勝數，比如三星NoteIII、小米3、Nexus5等等。
隨後在2015年高通推出的驍龍820也是一代經典處理器，其搭載的高通Adreno530GPU更是強悍無比，它相比前代高通Adreno430功耗降低高達40%，性能提升高達40%，支持眾多OpenGLES3.1+AEP(Android擴展包)、Renderscript、OpenCL2.0等圖形計算技術，更首次引入了Vulkan標准，從而帶來更逼真的3D圖形效果和更高效的GPU計算。
2017年，驍龍835移動平台又是一代神U，其搭載的高通Adreno540性能相比高通Adreno530提升達25%，頻率更是來到了710MHz，同時支持OpenGLES3.2、完整的OpenCL2.0、Vulkan和DX12，強大的能力讓擁有高通Adreno540的手機在當年高幀率模式下運行《王者榮耀》能夠全程穩定60fps無壓力。不僅游戲，高通Adreno540還在當年火熱的VR應用上展現出了強大的能力，是那年手機VR最合適的選擇。
2017年末，高通在驍龍845移動平台上推出的高通Adreno630GPU進一步增強了在XR領域的性能表現和技術能力。然後是2018年，驍龍855移動平台上的高通Adreno640GPU性能繼續提升20%，同時通過在GPU中整合微控制單元來進一步降低能耗。不僅如此，高通Adreno640GPU還支持了Vulkan1.1、高動態范圍(HDR)和基於物理渲染(PBR)技術，將游戲畫面體驗帶到了全新的水平。
2019年，隨著驍龍865移動平台的發布，高通Adreno650GPU也進一步提升自己的實力，它的計算單元(ALU)比高通Adreno640多50%，像素著色器的頻率速度也提高了50%，整體性能提升了25%。
同時，高通Adreno650GPU也第一次在安卓陣營實現端游級正向渲染技術，可以讓游戲開發者引入端游級光源和後處理，以創造全新水平的逼真移動游戲體驗。不僅如此，高通Adreno650還第一次支持可更新驅動特性和AdrenoHDR快速混合技術(AdrenoHDRFastBlend)，都能為玩家帶來頂級的游戲體驗。
接著就是在去年的驍龍888移動平台上，在高通Adreno660GPU中引入可變解析度渲染(VRS)技術，讓GPU運行游戲的工作負載大大降低，從而能夠帶來更加出色的體驗。
總結過去可以看到，經過這么多年的發展沉澱，驍龍移動平台的高通AdrenoGPU已經成為一個性能強大且技術內涵豐富的「子平台」，也早已坐穩了安卓領域最強GPU的名號，但是，移動平台對於用戶體驗的探索是無止盡的，對於高通AdrenoGPU來說，也只有通過不斷的進步，才能始終滿足消費者對於移動游戲及其他圖形體驗越來越高的需求。正因如此，我們在今年看到了全新一代驍龍8移動平台上比強更強的全新高通AdrenoGPU。
全新一代驍龍8移動平台，高通AdrenoGPU新的時代
隨著全新一代驍龍8移動平台命名規則的改變，Adreno系列GPU的命名也得到簡化，簡簡單單的「高通AdrenoGPU」也預示著新的開始。
相比全新高通KryoCPU，驍龍8的GPU提升其實是一個更耀眼的存在。全新高通AdrenoGPU採用全新架構，旨在顯著提升明年游戲和XR設備以及3D密集型游戲應用的性能和能效。
具體說，全新高通AdrenoGPU的圖形渲染能力提升30%，並且游戲時的能效提升25%，看起來已經很不錯了，但這只是高通AdrenoGPU整體能力提升的很小一部分。
高通AdrenoGPU在性能和能效提升的基礎上，還整合了更多圖形渲染已經開發、應用的新技術、新特性，真正壯實了新一代GPU的肌肉。
比如，高通AdrenoGPU對Vulkan圖形驅動進行多項優化，使移動游戲性能提升高達60%，這是一個非常可觀的提升，預計搭載驍龍8的終端在游戲畫面表現上會有非常顯著的提升。
還有，在去年可變解析度渲染(VRS)技術之上，驍龍8進一步升級，帶來了VRSPro系統(可變解析度渲染進階版)，該系統現已支持基於圖像的VRS。開發者可以基於屏幕位置設置渲染解析度，能夠更加高效地渲染大像素組和小像素組。
具體來說，VRSPro能夠為游戲開發者在調優游戲性能時提供更精細的顆粒度控制，並且無需降低視覺質量。現在，游戲內容創作者可以決定環境中的哪些特定部分需要應用VRS。
在全新高通AdrenoGPU上，高通還引入了一項獨特技術，即Adreno圖像運動引擎(AdrenoFrameMotionEngine)。該技術可以通過利用歷史幀數據和GPU優化運動估計，支持該特性的游戲能夠生成更多幀，讓游戲以雙倍幀率運行，同時保持近乎相同的功耗。
接著是立體渲染技術，高通AdrenoGPU實現了端游級立體渲染，支持打造逼真的煙霧效果，煙霧能夠在環境中飄散和流動。當玩家在驍龍8上進行游戲時，將更加身臨其境。我們知道，煙霧特效在游戲中很常用，對於畫質的提升也很關鍵，但是好的煙霧效果卻很難得，因此高通AdrenoGPU的立體渲染技術非常值得期待。
針對全新高通AdrenoGPU，高通還推出了驍龍游戲工具包(SnapdragonGameToolkit)。它包含高通技術公司游戲和圖形圖像專家多年的工作成果和示例代碼。比如，在SnapdragonGameToolkit中，高通提供了驍龍遮擋剔除插件。當應用於GPU幀零時延的游戲時，該插件能夠利用基於CPU的自定義光柵化引擎，使處理速度提升高達16倍。這能夠支持游戲開發者在現有性能和功耗預算內創建更細致、視覺特效更豐富的游戲環境。
在用戶層面，全新高通AdrenoGPU還擁有了控制面板功能，可以讓玩家能夠在他們最愛的游戲中自定義關鍵GPU參數，按照他們最喜歡的方式進行游戲。
在種種頂尖技術的加持下，全新高通AdrenoGPU的實際表現無疑非常讓人期待。而在實際搭載驍龍8的終端上市之前，跑分成績無疑是最主要的參考。IT之家此前也有機會對搭載驍龍8的工程機做了跑分測試，結果的確很讓人欣喜。
在安兔兔9.2.1版本的跑分中，驍龍8總分1031508，其中高通AdrenoGPU跑分達到451861，表現十分優異。
而在專門GPU跑分平台《GFXBench5》上，高通AdrenoGPU的成績如下：
●Manhattan3.0Offscreen(1080p)(FPS)：267
●T-Rex-Offscreen(1080p)(FPS)：449
●CarChaseOffscreen(1080p)ES3.1(FPS)：98
●Manhattan3.1Offscreen(1080p)(FPS)：176
●AztecRuinsVulkan(HighTier)Offscreen(1440p)(FPS)：49
●AztecRuinsOpenGL(HighTier)Offscreen(1440p)(FPS)：43
可以看到，全新高通AdrenoGPU在各大平台的跑分成績相比上一代都有非常顯著的提升，我們可以期待，其強大的能力可以引領消費者在移動端的娛樂體驗進入一個新的次元。
結語
對於想更快一睹驍龍8的全新高通AdrenoGPU真正實力的朋友來說，不用等太久。12月28日，搭載驍龍8的全新旗艦小米12系列手機即將發布，根據小米官方的介紹，小米12Pro玩《王者榮耀》30分鍾，始終穩定在119.9幀，溫度也能控制在43.5℃，相當出色，進一步拉高了小夥伴們對全新高通AdrenoGPU期待值。
而未來，隨著智能手機應用領域的不斷拓廣挖深，消費者娛樂生活的場景、方式不斷多樣，GPU的重要性將會得到進一步強化，相信高通AdrenoGPU會不斷升級，始終為大家帶來頂級的體驗。

『貳』 科普一下，什麼是gpu算力

標稱算力，如同硬體規格單上的驕傲標簽，比如NVIDIA的圖形處理單元規格表中，你可以看到如上圖所示的紅框所示的浮點吞吐量，它代表著廠商發布的理論性能。以NVIDIA為例，其標稱算力每兩年就會翻一番，目前單精度浮點運算的峰值已達到幾十到百T，但這並未包括專為特定任務加速的tensorcore這類硬體單元。

然而，實際應用中的算力表現往往與標稱值有所出入。硬體層面的因素，如存儲設計、高效調度、指令集優化和I/O效率，都會影響到實際性能。軟體層面，如計算模式、內存訪問策略以及業務場景的特異性，也會對性能產生深遠影響。

要衡量GPU的真正實力，行業里並沒有統一的標准，而是根據具體應用場景而定。在深度學習領域，MLPerf是一個被廣泛認可的基準測試，而在科學計算領域，內部測試集同樣豐富多樣。這些工具幫助我們跨越場景的限制，實現客觀的比較和評估。

當我們談論更大的計算規模時，比如單張卡、整個機房甚至整個數據中心的算力，這時候的計算量會遠遠超過單個GPU的性能。這種線性疊加的方式，雖然直觀，但在實際應用中，由於硬體和軟體環境的復雜性，與實際算力的差距會更加顯著。