ARM新利器：Mali-G51 GPU、Mali-V61 VPU详解

2016年11月20日

11月4日在深圳召开的ARM技术论坛上，ARM详细介绍了其最新发布的两款产品：Mali-G51图形处理和Mali-V61高级视频处理器。

Mali-G51 GPU助主流手机实现卓越性能和VR体验

2016年5月，ARM发布了首款基于Bifrost的GPU——Mali-G71，将高性能的全新Bifrost架构用于高端移动领域，支持VR游戏及其他复杂且功耗较高的内容；但这并不意味着Bifrost架构仅注重高端移动性能。Bifrost在设计之初就充分考虑了所有设备的不同需求，实现最佳性能。

近日发布的Mali-G51 GPU就是Bifrost创新架构下的第二款GPU，同时Mali-G51还采用了全新ARM带宽和功效技术，芯片面积精简，Mali-G51是ARM迄今为止体积最小、成本效率最高的GPU产品。主要面向2018年的下一代移动设备，提供可接受的VR性能体验以及更高的显示效果。

相比此前的Mali-T830，Mali-G51的体积缩小了30%，每平方毫米的性能提升可达60%，能效提升也达到了60%。最高可支持4K分辨率的屏幕。此外，Mali-G51还支持Vulkan API。

Mali-G51将Bifrost架构引入不同细分市场，根据主流手机的面积和功耗限制调整架构特点与功能。底层架构的每项功能都在真实感图形环境下经过审慎分析和评估，确保主流机型的图像处理与整机运行实现平衡。

Bifrost的低阶指令集可以直接控制编译器，这项特性在Mali-G51上获得进一步优化，实现功耗敏感型图形负载的再平衡。不仅如此，全新搭载的双像素着色器核心将纹素和像素率提升一倍，支持不对称单像素着色器核心，进一步实现设备可配置性和灵活性。

Mali-G51 GPU另一个特性也让人激动人心，采用全新带宽节约技术 AFBC 1.2，在带宽有限的情况下提升GPU性能，改进旋转手机屏幕用例下的显示处理器性能。

AFBC 1.2提高恒定色块压缩比，大幅节省用户界面和二维图形应用的带宽。AFBC完全向后兼容以前的版本，全面支持Mali多媒体图形套件（MMS），以及搭载全新Mali-V61的显示和视频处理器。得益于AFBC 1.2、自适应可扩展纹理压缩和ARM TrustZone^®等系统级优化，MMS所有组件皆可无缝协作，进一步优化性能，减少带宽占用，缩短产品上市时间。

另外，据ARM介绍，Mali-G51最多可配置6核心，而6核心以上所能带来的性能提升，远不如Mali G71更具优势。

得益于Mali-G51 GPU在芯片面积和能耗上已经获得大幅优化，足以支持高性能低功耗的VR解决方案，同时消费者也无需投入大量金钱即可获得出色的VR体验。

Mali-V61高级视频处理器

2016年初，ARM发布了全新Mali视频处理器的功能预览。新增的突破性功能，让业界对这款新产品普遍表现出浓厚兴趣。现在，ARM终于正式发布了全新的Mali-V61视频处理器。

Mali-V61能为实时视频应用提供最高效的4K直播流。它比上一代编解码器节省了50%的比特率，实现了高清内容的高效传输。Mali-V61还能从单核上的1080p@60fps扩展到多核上的4K@120fps，能够在从旗舰、主流到入门级的任何移动设备上实现最高清晰度的流媒体。

在Mali-V61开发过程中，ARM认为最重要的不仅是支持现有高端内容和设备，还需适应挑战以及未来行业变革带来的复杂性。鉴于此，Mali-V61可支持10bit 4k视频编解码，支持10bit HEVC/VP9编解码能力，Mali-V61 VPU是唯一在单个可扩展IP包中同时集成了高质量HEVC和VP9编码功能的多重标准编解码器。

从上面这张图上我们可以看到，相比Mali-V550 H.264，Mali-V61 VP9/HEVC在信噪比42dB-45dB（高质量视频）时，最多可以节少56%的比特率。在同样比特率下，后者可以提供更高质量的画质。HEVC的效果要比VP9更好，不过也已经是相差不大。

Mali-V61制程工艺为28nm HPM，主频600MHz。性能非常出色，单核即可支持1080p@60fps，同时也据有非常强的可配置性，最高可配置8核，支持4K@120fps。合作伙伴可以根据目标设备的要求采取差异化配置，自行决定支持多高的分辨率或帧速率，以及是否提供编码功能，还是只提供解码功能（如生产没有摄像头的视频播放器）。同时合作伙伴还可以选择同时支持10bite和8bit视频、或者只支持8bit视频、也可以选择支持所有视频编解码器或只支持其中一个子集来设计配置。丰富的科选择范围让合作伙伴可以充分发挥Mali-V61的强大能力，针对不同产品提供差异化服务，提高控制能力。

除了支持高级编码和解码方案之外，ARM还提供Android参考软件驱动，用于处理包括视频会话设置、动态功耗控制和内存分配在内的多种任务类型。Mali-V61内置核心调度程序，跨核管理多个编／解码流，以及单一或多个视频流，实现最佳性能。比如单核Mali-V61即可支持双路的1080p@30fps输出，也可以同时支持一路1080p@30fps输入、一路1080p@30fps输出，而要想支持更多路更高质量的视频流，也可以配置多核。

Mali-V61固件采用单一API控制，提供基于Android最新版本的参考驱动和主机接口参数，不仅确保SoC设计的灵活性，同时为业界提供支持多重标准的解决方案。