PowerVR Series9XE

PowerVR Series9XE to uproszczony wariant dziewiątej generacji architektury tej firmy, przeznaczony do budżetowych urządzeń.

PowerVR Series9XE jako układ GPU typu IP

PowerVR Series9XE jest rodziną rdzeni procesora graficznego GPU opracowaną przez Imagination Technologies z myślą o integracji w układach SoC. Nie jest to osobna karta graficzna przeznaczona do montażu w komputerze stacjonarnym, lecz licencjonowany blok sprzętowy, który producent układu scalonego może umieścić obok procesora centralnego, kontrolera pamięci i innych elementów systemu. Z tego powodu sama nazwa Series9XE nie wskazuje jednego, identycznego układu stosowanego we wszystkich urządzeniach. Konkretny SoC może wykorzystywać inną konfigurację rdzeni, inne taktowanie oraz odmienny sterownik dostarczony przez producenta urządzenia.

Seria 9XE należy do architektury Rogue i została pozycjonowana jako rozwiązanie wejściowe, w którym istotne są ograniczenie powierzchni krzemowej, poboru energii oraz kosztu całego SoC. W materiałach Imagination wskazywano poprawę wydajności aplikacyjnej do 20 procent względem Series8XE przy zachowaniu tej samej powierzchni układu. Taka wartość dotyczy porównania projektowego określonego przez producenta, a nie gwarantowanego przyspieszenia każdego laptopa, komputera, telefonu lub urządzenia wprowadzonego na rynek przez dowolnego licencjobiorcę.

Renderowanie kafelkowe i organizacja potoku graficznego

Podstawą działania PowerVR Series9XE jest tile-based deferred rendering, czyli kafelkowe renderowanie odroczone. Obraz dzieli się na mniejsze obszary, nazywane kafelkami, a operacje związane z widocznością i generowaniem fragmentów są organizowane tak, aby możliwie dużo przetwarzania wykonać w obrębie GPU. Ogranicza to liczbę transferów do zewnętrznej pamięci i zmniejsza zapotrzebowanie na przepustowość pamięci w porównaniu z podejściem, w którym kolejne dane są stale zapisywane i odczytywane z pamięci systemowej. Efektem jest architektura dobrze dopasowana do urządzeń o ograniczonym budżecie energetycznym i niewielkiej szerokości interfejsu pamięci.

Series9XE ma skalowalną budowę opartą na klastrach obliczeniowych oraz jednostkach USC, czyli Unified Shading Clusters. Producent przedstawił między innymi konfiguracje GE9000, GE9100, GE9115, GE9210 i GE9215. Warianty te różnią się między innymi liczbą jednostek USC oraz przepustowością pikseli i tekstur na takt. GE9000 ma jedną jednostkę USC i przepustowość jednego piksela na takt, natomiast GE9100 ma dwie jednostki USC przy tej samej wartości przepustowości pikselowej. GE9115 i GE9210 oferują po dwa albo cztery USC zależnie od wariantu oraz do dwóch pikseli na takt, a GE9215 łączy cztery USC z obsługą kompresji PVRIC3. Pokazuje to, że określenie Series9XE opisuje rodzinę konfiguracji, a nie jeden poziom wydajności.

Obsługiwane formaty, interfejsy i różnice między konfiguracjami

PowerVR Series9XE został zaprojektowany do obsługi grafiki 2D i 3D w systemach wbudowanych, mobilnych oraz multimedialnych. W dokumentacji rodziny wymieniono między innymi OpenGL ES 3.2, Vulkan 1.0, OpenCL 1.2 EP oraz RenderScript. Możliwość skorzystania z danego interfejsu w praktycznym urządzeniu zależy jednak od kompletnego pakietu oprogramowania: sterownika GPU, systemu operacyjnego, bibliotek producenta SoC i konfiguracji konkretnego produktu. Sama obecność rdzenia Series9XE nie oznacza automatycznie, że każde urządzenie udostępnia wszystkie wymienione interfejsy aplikacjom.

W całej serii obsługiwane jest przetwarzanie koloru 10-bitowego YUV w potoku graficznym. W wybranych konfiguracjach zastosowano również PVRIC3, czyli bezstratną kompresję danych obrazu zmniejszającą zapotrzebowanie na przepustowość pamięci podczas pracy z buforami renderowania. W przedstawionej tabeli PVRIC3 występuje przy GE9115 i GE9215, ale nie przy GE9000, GE9100 i GE9210. Nie należy więc przypisywać tej funkcji każdemu układowi oznaczonemu Series9XE bez sprawdzenia dokumentacji konkretnego SoC. Podobnie parametry takie jak liczba jednostek wykonawczych, częstotliwość zegara, ilość pamięci współdzielonej i sterownik nie wynikają wyłącznie z nazwy rodziny.

Rozpoznanie problemu graficznego w urządzeniu

W laptopie lub komputerze, który wykorzystuje układ graficzny zintegrowany w SoC zawierającym PowerVR Series9XE, objawy problemu mogą obejmować artefakty obrazu, migotanie interfejsu, brak akceleracji 3D, błędne wyświetlanie materiałów wideo albo nieprawidłowe przełączanie między ekranem wbudowanym i zewnętrznym. Sam objaw nie przesądza jednak o uszkodzeniu rdzenia GPU. Przyczyną może być sterownik, niezgodność biblioteki graficznej, uszkodzenie pamięci współdzielonej, problem z zasilaniem SoC, przegrzewanie, taśma matrycy, panel LCD albo układ wyjścia obrazu.

Diagnostyka powinna rozpocząć się od identyfikacji dokładnego modelu urządzenia i zastosowanego SoC, a następnie od odczytu informacji o sterowniku, wersji systemu oraz wykorzystywanym interfejsie graficznym. Warto rozdzielić test obrazu generowanego przez system od testu samego panelu: jeżeli zrzut ekranu jest poprawny, a fizyczny obraz na matrycy zawiera zakłócenia, podejrzenie może przesunąć się w stronę toru wyświetlania. Warszawskie Pogotowie Komputerowe zajmuje się profesjonalną naprawą laptopów i komputerów PC, w których konieczne jest rozróżnienie awarii oprogramowania graficznego od usterki podzespołów odpowiedzialnych za obraz.