ARM Mali GPU | G710、G610、G510、G310

ARM四款新的移动GPU IP，启用新的命名规则，分别是Mali-G710、Mali-G610、Mali-G510、Mali-G310。 这是ARM Valhall GPU架构的第三代产品，也是第一次完整覆盖高中低端各个领域。

G710、G510、G310分别定位旗舰、主流、入门级市场，依次取代现有的G78、G57、G31。

G610继承了 Mali-G710 的所有功能，但价格更低，只是相比G710核心数较少。

G710

G710综合性能提升20％、机器学习性能提升35％、纹理性能提升50％、能效提升20％，用于高端旗舰智能手机；

作为 Valhall GPU 架构的延续G710的执行引擎设计和G77、G78十分类似，变化更多是一些细节。

• wavefront/warp大小从8变为了16，而且每个执行引擎有两个数据路径，最终形成每个核心32个FMA。
• ISA指令集也有了不小的改进，可以更好地满足Vulkan等新的现代 API 设计的GPU的需求。

• G710还新增了第二个执行引擎，有效地将 Valhall 架构的每个着色器shader核心的计算性能提高了一倍；

在上图中，“8x”和“4x”指标是关于每个内核每个周期的吞吐量；可以看到每核心每时钟周期的不同吞吐量也有4倍、8倍的增加。

• 新的 G710 包括一个全新的纹理单元，现在每个时钟能够处理多达 8 个双线性纹素，并且优化了新设计以显著提高面积效率，纹理单元性能密度提升了50%，也就是面积效益比前代更好。

• 在执行引擎中，继续使用两个处理单元或处理元素集群，在这方面，我们看不到代之间有太大的差异，但是如果我们更深入地研究实际的处理单元，就会发现块发生了变化：

我们看到从 16 宽（warp 宽）处理元素和执行单元的单个实例转变为 4 宽执行单元的四个实例。设计之间的吞吐量没有改变，但新的微架构为处理元素提供了更多专用资源，并允许更好的结构以提高效率。

总体而言，新的执行引擎设计使 FMA 每个内核的每时钟频率增加了一倍，也有利于将着色器内核内的能量分布从执行引擎降低 20%。

另外，传统的工作管理器(Job Manager)变成了新的“指令流前端”(Command Stream Frontend)，负责调度和处理draw-call，CSF 引入了一种未公开性质的新 CPU，还首次引入固件层，与硬件紧密配合处理主机需求。（draw call是CPU向GPU发出的一种命令，CPU每调用一次API让GPU进行一次绘制，就是一次draw call）。

G710可以配置8-16个不同核心数，G610则是最多6个核心，另外二级缓存可以配置2个或4个区块，每个区块256KB或者512KB， 也就是整体最小512KB，最多2MB。

G510

在中低端，新的 Mali-G510 和 Mali-G310 是对市场之前G57 和 G31 的改进。

G510综合性能提升100％、机器学习性能提升100％、能效提升22％，电池寿命更长，ML 提升 100%，适用于中端智能手机、高级智能电视和机顶盒；

G510支持2-6个核心配置，每核心每执行单元的配置也可以定制，shader核心以外纹理单元可选配每周期4纹素或每周期8纹素，使得纹理单元也大大加强。

加上L2 cache可选配，就决定了Mali-G510可以有很多种配置选择，实现多种多样的性能。

在执行引擎方面，执行引擎还是2个，但也可以配置为只用1个，从而可以将每时钟周期从64 FMA减少到48 FMA（每周期FMA执行能力在48-64之间可选）；

ARM列举了G510 10种可能的不同规格配置，计算能力、填充率各有不同，适合不同应用需求。

G310

G310以最小的面积成本提供最高的性能，虽然定位最低但变化最大，号称纹理性能提升多达6倍、Vulkan性能提升4.5倍、安卓UI内容性能提升2倍；适用于入门级智能手机、AR 设备和可穿戴设备。

与上一代最小的 Mali IP 产品 G31 相比，这款 GPU 实际上是一个重大的性能飞跃，从 Bifrost 架构向新 Valhall 设计的转变。

采用了新的执行引擎设计，支持灵活的规模配置，允许将集群进一步缩小到每个 EE 仅一个，并且还允许在最低配置中只允许一个 EE，允许每核心可以有16、32、48、64 FMA，纹理单元最低则是每时钟周期2个。

不过，G310仅支持单核心设计，因此配置仅通过更改该核心内的不同执行单元来实现。

总结

从Mali-G710到G610是核心数减配；而到G510，除了核心数减配，还包括shader核心规模、纹理单元规模等的减配；G310则属于核心再减配，并对shader核心规模和其他各部分单元再再减配的低配版。