眾所周知，在PC市場(chǎng)英特爾的X86架構(gòu)可謂是獨(dú)步天下，但是在移動(dòng)市場(chǎng)ARM卻是老大。資料顯示，ARM架構(gòu)的芯片已經(jīng)占據(jù)整個(gè)移動(dòng)市場(chǎng)95%左右的份額。據(jù)了解，目前搭載ARM架構(gòu)處理器的智能手機(jī)已經(jīng)超過了30億臺(tái)。同樣，在目前火熱的VR市場(chǎng)，ARM也希望在移動(dòng)VR這塊復(fù)制手機(jī)市場(chǎng)的成功。

　　據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)研究機(jī)構(gòu)kzero的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2018年VR設(shè)備的出貨量將達(dá)到5680萬臺(tái)。ARM認(rèn)為，面對(duì)VR這樣一個(gè)全新的市場(chǎng)，將是一個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈的新機(jī)會(huì)。不過，相比PC級(jí)的VR設(shè)備來說，移動(dòng)VR設(shè)備在體驗(yàn)上確實(shí)要落后很多。為了進(jìn)一步提升移動(dòng)VR的體驗(yàn)，ARM現(xiàn)在也開始發(fā)力了。在本月中旬在北京召開的ARM Tech Day上，ARM對(duì)其在VR市場(chǎng)的布局進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

　　VR體驗(yàn)的關(guān)鍵指標(biāo)

　　我們都知道“眩暈感”是目前VR所面臨的一個(gè)非常大的問題。而要想解決這個(gè)問題，則需必須要達(dá)到一些硬性的指標(biāo)。ARM認(rèn)為提供高端的VR用戶體驗(yàn)關(guān)鍵指標(biāo)需要達(dá)到：（1）、圖像刷新率要達(dá)到120Hz；（2）、屏幕分辨率達(dá)到4K；（ 3）、圖形處理的延時(shí)小于4ms ；（4）、4倍的多采樣抗鋸齒性能。

　　顯然，要想達(dá)到高端的VR體驗(yàn)，這對(duì)于CPU、GPU等等多方面都提出了更高的要求。但是，現(xiàn)有的移動(dòng)芯片基本上都難以滿足這樣的要求。不過ARM最新推出的CPU核心Cortex-A73以及GPU核心Mali G71則有望解決這個(gè)問題。ARM也坦言，目前Cortex-A73 + Mali G71是最為適合移動(dòng)VR設(shè)備的組合。

　　更高效“持久”的處理器核心：Cortex-A73

　　在5月30日，ARM正式發(fā)布了代號(hào)為Artemis的全新一代旗艦級(jí)CPU架構(gòu)——Cortex-A73。官方宣稱Cortex-A73是迄今為止面積最小、最高效的ARMv8-A 64位核心。

　　在此次的ARM Tech Day活動(dòng)上，ARM處理器部門技術(shù)總監(jiān)兼研究員Peter Greenhalgh為我們?cè)敿?xì)的介紹了這款處理器。Peter Greenhalgh稱，Cortex-A73在微架構(gòu)上做了很多的優(yōu)化，不僅兼容之前的指令集，可以與A53/A35組合，而且還支持雙發(fā)亂序執(zhí)行、支持128bit總線，最高可支持1TB內(nèi)存。此外，A73還在發(fā)射隊(duì)列和平衡算法上做了提升。完全雙發(fā)射亂序的存讀取機(jī)制，一級(jí)和二級(jí)緩存做了預(yù)取機(jī)制，可持續(xù)讀取數(shù)據(jù)，且不會(huì)有性能丟失。

　　A73相比A72在BBench性能上提升了10%，NEON上提升了5%，內(nèi)存讀取性能上提升了15%。所以，在10nm工藝的情況下，A73整體性能比A72提升了30%（微架構(gòu)上提升了10%，在可持續(xù)上提升了額外的20%）。

　　這里需要特別指出的是，相比之前的A72、A57等大核心來說，A73在性能上擁有非常強(qiáng)的可持續(xù)。比如A72在跑分時(shí)會(huì)維持比較高的頻率，但是很快芯片溫度就會(huì)上來，CPU過熱就會(huì)自動(dòng)降頻，性能也會(huì)大大下降。而A73由于本身就是一個(gè)非常高效的核心，功耗也比較低，所以可以在長(zhǎng)時(shí)間的維持在高性能的狀態(tài)。

　　而且在同樣制程的情況下，A73功耗比A72還要低20%。

　　此外，A73也支持big-LITTLE架構(gòu)，可以與A53和A35組成大小核，與八核A53相比，A73雙核+A53四核在多核性能上可以提升30%，單線程的性能可以提升90%。

　　在芯片面積上，A73也是ARM目前最小的核，單核只有0.65mm²。在同樣的制程下，A73面積比A72要小25%，10nm的A73面積要比16nm的A72要小46%。die size的縮小，也意味著功耗和發(fā)熱的進(jìn)一步降低，同時(shí)客戶在芯片成本上可以得到一定的降低。

　　從上面的介紹，我們不難看出，A73的特點(diǎn)在于高效能、低功耗、芯片面積小、性能可持續(xù)性。而VR設(shè)備在使用時(shí)，很多時(shí)候都是需要長(zhǎng)時(shí)間維持在較高的性能的狀態(tài)下，而且對(duì)于功耗和發(fā)熱要求也比較高。顯然這些特性都使得A73非常的適合應(yīng)用在VR設(shè)備上。

　　另外，由于10nm制程還沒有那么快量產(chǎn)，所以A73還針對(duì)積電16nm FinFET Compact工藝實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，這也使得有助于ARM的SoC合作伙伴可以更低的成本，更快的、更穩(wěn)定的推出基于Cortex-A73的產(chǎn)品。同時(shí)，優(yōu)化的Cortex-A73 POP解決方案還將進(jìn)一步幫助芯片廠商促進(jìn)自身核心技術(shù)實(shí)施，并縮短流片周期。

　　更強(qiáng)的圖形及多媒體處理器

　　隨著手機(jī)設(shè)備的分辨率越來越更高，用戶對(duì)于顯示效果的要求也越來越更高，特別是對(duì)于VR設(shè)備來說，要想擁有良好的體驗(yàn)，這方面的要求將會(huì)更高，所以ARM推出了全新的GPU微架構(gòu)——“bifrost”。Mali-G71則是首款“Bifrost”架構(gòu)的圖形處理器，代表了高端移動(dòng)圖形技術(shù)的全新水準(zhǔn)，同時(shí)仍然維持著超高的能效，非常適合下一代高端應(yīng)用，比如大型游戲、移動(dòng)VR等等。

　　Mali-G71的配置非常靈活，核心數(shù)量最少1個(gè)，最多可達(dá)32個(gè)，二級(jí)緩存128-2048KB，相比于此前最高端的Mali-T880系列，Mali -G71的能效可提升20％，它的性能密度可提升40％，外部?jī)?nèi)存帶寬可節(jié)省20％。

　　據(jù)ARM介紹，Mali-G71是一款面向高端市場(chǎng)的GPU，16核心的Mali-G71在圖形性能上已經(jīng)追平了2015年中端的獨(dú)立顯卡Nvidia GForce 940M，足見Mali-G71之強(qiáng)悍。與此同時(shí)，Mali-G71的核心面積相比之前的產(chǎn)品要更小，同時(shí)核心數(shù)是可以根據(jù)特定產(chǎn)品的性能需求來靈活配置的，對(duì)于圖形性能要求較高的產(chǎn)品，比如VR設(shè)備，可以配置更多的核心數(shù)。

　　ARM稱Mali GPU是實(shí)現(xiàn)VR體驗(yàn)的最佳助力！

　　除了GPU之外，ARM Mali多媒體IP組合中還有視頻處理器和顯示處理器。

　　ARM的Mali-V550是全球第一款單芯片單核心即可同時(shí)支持H.265 HEVC格式視頻編碼、解碼的方案（上代V500是單芯片H.264編解碼），單核心可以最高支持1080p/60fps，如果堆疊八個(gè)核心則可支持4K/120fps。Mali-V550同樣也支持AFBC幀緩存壓縮技術(shù) （ARM‘s Frame Buffer Compression），可以大幅減輕內(nèi)存帶寬壓力，提高能效。對(duì)于VR設(shè)備來說，Mali-V550可以同時(shí)支持雙路視頻流輸出。

　　而即將推出的Mali Egil視頻處理器，將進(jìn)一步完善了HEVC編碼支持，并為VP9提供完整的編碼/解碼支持。對(duì)于色深的支持也由原來的8bit達(dá)到了10bit。

　　今年一月，ARM還推出了號(hào)稱擁有最強(qiáng)性能、最高能效的顯示控制器“Mali-DP650”，相比于上代Mali-DP550，它將AXI總線位寬翻番到了128-bit，支持MMU預(yù)取、更多的4K復(fù)合層，對(duì)內(nèi)存延遲的處理也更好。此外，Mali-DP650還重點(diǎn)強(qiáng)化了對(duì)設(shè)備屏幕分辨率的支持，能輕松支持4K分辨率60fps幀率。同時(shí)，Mali-DP650還支持分屏顯示模式功能。

　　ARM稱，Mali多媒體IP組合可支持自適應(yīng)可伸縮紋理壓縮（ASTC）以及幀緩沖壓縮（AFBC），針對(duì)VR設(shè)備可大幅縮減近50%的系統(tǒng)帶寬需求，并可跨多個(gè)核心進(jìn)行完整的效能調(diào)整，提供高畫質(zhì)解析度以及節(jié)能效果。

　　支持全新Vulkan API

　　2016年2月16日，Khronos Group發(fā)布了Vulkan API的首個(gè)正式版本，它將是一個(gè)跨平臺(tái)、高效能、免費(fèi)的開放API標(biāo)準(zhǔn)。被認(rèn)為是一個(gè)真正意義上能與OpenGL、Direct3D分庭抗禮的全新圖形接口項(xiàng)目。 2016年4月，Google在第二個(gè)Android N的開發(fā)預(yù)覽版中正式加入了Vulkan的支持。

　　Vulkan將率先應(yīng)用于類似Unity和Epic Games這樣的3D游戲開發(fā)和VR引擎的制作團(tuán)隊(duì)。這些引擎只需要添加一個(gè)Vlukan后臺(tái)，即可大大提高GPU利用率。Vulkan可以將計(jì)算核心和圖形著色渲染進(jìn)行統(tǒng)一管理，無需使用單獨(dú)的計(jì)算API和圖形API進(jìn)行連接。開發(fā)者可以花更少時(shí)間做開發(fā)和優(yōu)化。

　　對(duì)于VR設(shè)備來說，“延遲”是一個(gè)非常影響體驗(yàn)的問題。而Vulkan的優(yōu)勢(shì)則在于，可以讓軟件開發(fā)者創(chuàng)造更快更低延遲的VR體驗(yàn)。相比Open GL，由于Vulkan更加簡(jiǎn)潔，所以可以減少可導(dǎo)致低頻干擾的繁瑣調(diào)用步驟。此外，Vulkan還可以帶來更低的功耗，減少對(duì)電池的壓力。

　　作為Khronos Group成員，現(xiàn)在ARM其高端Mali系列都已經(jīng)開始支持全新的Vulkan API。

　　ARM稱，Vulkan將幫助開發(fā)者進(jìn)一步發(fā)揮Mali系列GPU的性能，同時(shí)也將會(huì)為基于Mali系列的VR/AR產(chǎn)品帶來更出色的體驗(yàn)。ARM認(rèn)為未來Vulkan將會(huì)替代桌面的OpenGL和移動(dòng)平臺(tái)的OpenGL ES。

　　Mali VR SDK

　　為了便于VR產(chǎn)品開發(fā)者進(jìn)一步挖掘Mali的性能，ARM還推出了Mali VR SDK，可以幫助開發(fā)者更快的創(chuàng)建VR應(yīng)用，同時(shí)進(jìn)一步提為用戶帶來更高的性能和視覺體驗(yàn)。

　　據(jù)了解，Mali VR SDK完全基于NDK和OpenGL ES 開發(fā)，無需任何額外的引擎與中間件支持。

　　Enligten動(dòng)態(tài)全局光照技術(shù)

　　除了提供適合VR的硬件與技術(shù)之外，ARM還有針對(duì)VR內(nèi)容開發(fā)的一項(xiàng)技術(shù)——Enligten動(dòng)態(tài)全局光照技術(shù)。

　　Enlighten光源引擎技術(shù)是由Geomerics公司設(shè)計(jì)的首款針對(duì)計(jì)算機(jī)繪圖的實(shí)時(shí)全局光影技術(shù)，早在2013年12月，ARM就正式收Geomerics公司。由此，Enligten成為了ARM力推的一項(xiàng)技術(shù)。

　　Enligten動(dòng)態(tài)全局光照技術(shù)可在 3D繪圖中創(chuàng)造先進(jìn)且逼真的光影效果。目前典型的繪圖應(yīng)用僅限于簡(jiǎn)單、直接的光影效果。而透過采用全局光影技術(shù)，如復(fù)合反射效果、折射、陰影等先進(jìn)特效，可提供更逼真的繪圖質(zhì)量。

　　制作擬真 3D 視覺化的最大挑戰(zhàn)，就是呈現(xiàn)光影所需耗費(fèi)的時(shí)間。以往變更場(chǎng)景中的物件后，都要花上好幾小時(shí)才能看見成果。Enlighten技術(shù)能為客戶提供完全動(dòng)態(tài)的使用體驗(yàn)，大幅縮短呈現(xiàn)照明效果所需要的時(shí)間。

　　《星際大戰(zhàn)：戰(zhàn)場(chǎng)前線》（Star Wars Battlefront） 、《完美世界》等大型3D游戲中都采用了 Enlighten的動(dòng)態(tài)全局光照技術(shù)。今年5月ARM還宣布已將Enligten技術(shù)授權(quán)給澳洲公司 Yugen，用來制作VR版的樣板房。

　　隨著VR市場(chǎng)的興起，Enligten也將成為VR領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)。

　　小結(jié)：

　　以ARM對(duì)于高端移動(dòng)VR體驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)來看，目前的大部分移動(dòng)VR設(shè)備體驗(yàn)都還是在初級(jí)階段，只能拿來看看3D/全景視頻，玩玩小游戲，根本無法與X86架構(gòu)的主機(jī)/PC級(jí)的VR設(shè)備相提并論。當(dāng)然移動(dòng)VR也有其自身的優(yōu)勢(shì)，比如更輕便便攜、價(jià)格更實(shí)惠等。但是不同于其他品類的產(chǎn)品，對(duì)于VR設(shè)備來說，體驗(yàn)才是最為重要的。而通過上面的一番介紹，我們也能看到，為了提高移動(dòng)VR設(shè)備的體驗(yàn)，ARM也確實(shí)做了非常多的工作，而且涵蓋了多個(gè)層面，這些對(duì)于下一代移動(dòng)VR設(shè)備的體驗(yàn)的提升將會(huì)帶來很大的幫助。