Adreno 320: Starke Tablet-GPU mit flexiblem Renderer

SoC-Schwergewicht Qualcomm hat auf einer Presseveranstaltung in San Francisco einige interessante Details zum Mobil-Grafikprozessor Adreno 320 enthüllt. Er wird auf den mit 28-Nanometer-Strukturen gefertigten Snapdragon-S4-Kombiprozessoren der Familien Pro (APQ8064, MSM8960T) und Prime (MPQ8064) zum Einsatz kommen. Seine 3D-Performance soll um den Faktor 3 bis 4 höher liegen als bei bisherigen Adreno-GPUs.

Die gewichtigste Neuerung des Adreno 320 ist die sogenannte FlexRender-Technik: Der Grafikprozessor kann Einzelbilder sowohl via Tile-Based-Rendering (TBR) als auch Immediate-Rendering (IR) zusammenbauen. TBR sortiert grob gesagt vor dem Renderprozess alle unsichtbaren Objekte aus und setzt ein Bild aus einer bestimmten Zahl von Kacheln zusammen, an der die Funktionseinheiten einer GPU parallel arbeiten können. Immediate Rendering ist die traditionelle Methode, nach der auch Desktop- und Notebook-Grafikchips verfahren. Sie unterteilt das Bild nicht in Kacheln und setzt auf Z-/Early-Z-Tiefenabfragen, um unsichtbare Pixel zu verwerfen, anstatt sie unnötigerweise zu berechnen.

Je nach Anforderung ist TBR oder IR das effizientere Verfahren; im Mobilbereich liegt derzeit aber TBR vorn, da es meistens weniger Speicherbandbreite und Füllrate braucht – beides sind in sparsamen SoCs knappe Ressourcen. Allerdings ist auch die Größe der DisplayList und die dem Kachelalgorithmus bereitstehende Rechenzeit begrenzt, sodass TBR ab einer bestimmten Zahl von Dreiecken pro Szene nicht mehr praktikabel ist. Adreno 320 kann via FlexRender nun je nach Anwendung sowohl IR als auch TBR verwenden.

Den Kachelansatz nutzen beispielsweise die PowerVR-GPUs von Imagination Technologies, die unter anderem in den Kombichips von iPhone und iPad sitzen. Nvidia schwört bei seinen Tegra-2/3-GPUs namens ULP GeForce(+) auf Immediate Rendering.

Adreno 320 unterstützt außerdem die noch in diesem Jahr erwartete Mobil-Grafikschnittstelle OpenGL ES 3.0 und damit auch eine Reihe von Formaten für komprimierte Texturen (ETC, EAC) und Instanced Rendering. Damit lassen sich Objekte mit einer Anweisung mehrfach zeichnen. Via Occlusion Queries erfahren 3D-Anwendungen von der Schnittstelle, ob Pixel noch zu zeichnender Objekte von anderen verdeckt werden. Verdeckte werden von der Anwendung nicht gezeichnet, was Funktionsaufrufe und Rechenzeit spart. Weitere Neuerungen von OpenGL ES 3.0 ("Halti") finden sie in c't 6/12.

Universelle Berechnungen führt Adreno 320 via OpenCL 1.2 und Renderscript aus. Die GPU ist außerdem kompatibel zum Feature Level 9.3 von Microsofts Schnittstelle Direct3D 11 – das entspricht den Anforderungen von Windows RT. Ihre "Unified Shader"-Rechenkerne führen sowohl Pixel- als auch Vertex-Shader-Berechnungen aus.

Die Webseite Anandtech hatte bereits die Gelegenheit, die 3D-Performance des Adreno 320 (im APQ8064MDP/T) im GLBenchmark 2.1 zu testen, der auf OpenGL ES 2 setzt. Demnach liegt der Adreno 320 in den Füllratentests mit 732 MTexel/s deutlich vor der Tegra-3-GPU im Asus Transformer Pad Infinity (511 MTexel/s). Klar überlegen sind allerdings noch die PowerVR-GPUs SGX543 MP2 und MP4, die zwischen 37 (MP2, iPad 2) und 170 Prozent (MP4, iPad 3) höhere Texelfüllraten erreichen. Im Vergleich zum Adreno 225 hat sich die Füllrate allerdings nahezu verdreifacht.

Im 720p-Offscreen-Test des PRO-Durchlaufs kann dem Adreno lediglich die Vierkern-GPU PowerVR SGX 543MP4 aus dem iPad mit Retina Display die Stirn bieten (184 zu 251 fps), gleiches gilt für den Egypt-Durchlauf. In letzterem ist der MP4 aber nur knapp 7 Prozent schneller (131 zu 140 fps). Im Vergleich mit dem Adreno 225 aus dem HTC One X hat sich die Bildrate mindestens verdoppelt. (mfi)