昨日，《深度好文，詳解PowerVR Furian GPU架構的改變（一）》一文展示了Furian中SPU的設計點其依賴USC的數量。相比Rogue，Furian的可擴展性使我們可以設計一個更廣泛的目標性能點。接下來，本文將討論USC、TPU 和PBE每塊的性能。

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USC

我們已經重新設計了Furian的USC。Rogue名義上是16位寬標量的SIMD機器，在2個周期內運行32位寬任務。Furian是 32位寬標量的SIMD機器，在單個周期內運行整個任務。我們還改變了Furian USC每時鐘及每道所執行的內容。對于F32，Rogue可以每時鐘每道并行執行一對FMA指令。Furian將并行FMA設置換成單個FMA，且并行相乘，故而與Rogue相同的USC，每時鐘的運算量增加了50%。

自發布第一代Rogue，我們在GPU設計中一直保有相同的兩倍速率的F16性能。近幾年，F16的性能不斷提升，圖像相關的應用程序對于GPU供應商用戶越來越重要。所以，目前，有相當多的GPU在售并不出奇，且通過微架構機制，F16性能更強。Furian也是如此，一直保有我們長期以來的性能。

如您所見，Furian延伸了Rogue專門管線的概念。這里，我們并非是將所有工作交由內核，并通過計算進入單個的管線，我們進行了簡化，同時還盡可能進行分享，以控制獨立的路徑。決定運行哪種指令時，USC控制邏輯解碼了傳入的指令包，找出了即將運行的任務及運行數據的來源，并逐周期將它們分派至正確的管線集。在管線層，USC內還有協同問題，所以，頂級邏輯可以找出每時鐘數據流及需要運行的數據。這意味著，每USC多管線可以同時工作，且主要目的是保持PIP總是處于工作的狀態。

因此，從概念上講，USC是一組內存、一個調度程序和相關的頂級控制邏輯，及一群專門的計算和數據流管線，在有需求時隨時隨地發揮作用。

TPU and PBE

關于Furian TPU不必細講。不過有一點，它的過濾吞吐量是Rogue TPU的2倍。Furian紋理硬件的Peak INT8雙線性采樣率是每時鐘8個。SPU中的USC之間是共享TPU的。USC需要數據時向TPU發出請求，并從那時起，TPU邏輯開始處理這些請求。TPU可以在每個USC之間自由地重新排序，但顯然，數據返回至USC時則是按照USC提出需求時的順序。

沒錯：由于TPU性能進行了提升，PBE的輸出率也提升至Rogue PBE的兩倍。每個SPU有2個PBE，每個SPU能發出每時鐘8個像素的峰值(256bit)至內存結構中。有一組256-bit的ACE接口將每個Furian與外部世界相連，當然，這也需要今天的高端片上系統的設計。因此，相比您手中的設備或集成至汽車等事物，其GPU系統的峰值帶寬要高一些，因此保持這樣一個高性能的GPU很有必要。

內存和存儲層次

談到內存，USC內存完全重新進行了設計，以便可以讀取和寫入，使之更有效率。在USC內有一些獨立的寄存器池，這里寄存器有不同的目的，但Furian專門設計了幾個額外的寄存器。它沒有在USC內建立完全統一的寄存器文件以用于所有的數據訪問，保持專門的寄存器池可以更容易避免瓶頸，優化功率。

我們對Furian的總體內存層次結構也完全重新進行了設計，涉及到內存和ACE端口之間，從寄存器存儲一直到最后的系統級緩存全部覆蓋。這樣做是因為Furian擴展的新方式，但也是為了讓其更有效，以避免瓶頸，讓設計更加自由。關于這一點還有許多細節尚未詳盡，但TPU以及如何優化整體設計是這項工作的焦點。

這一方面的工作對于未來基于Furian來實現光線追蹤的設計大有優勢。我們可以在Furian開發過程中與架構團隊談論，甚至對于寫入的內容進行最終的研究，不過清楚的是，在未來，將會有基于Furian的光線追蹤微架構問世，敬請期待！

總結

想了解Furian主體微架構的亮點之處，有許多新的信息需要獲悉。在舉例說明之前，讓我稍作總結，以便各位理清思路，了解每時鐘性能改善之處及設計如何擴展。Furian和 Rogue在微架構方面的改變遠不是一篇文章可以講得清，我的寥寥數語也無法詳述架構師和設計師所付出的努力。若要詳細闡述，需要花一段時間來準備。

回到Furian：Furian采用新方式進行了擴展，即使用新的SPU作為構建塊，以將特定的GPU資源集中在一起，并在概念上和物理上都在硅中進行分布。我們可以改變每SPU處理的資源，使我們能夠根據客戶的需求來保持內核的平衡，同時使整個系統的設計布局對于物理團隊而言更加簡單。關于前端、紋理和后端邏輯每SPU的性能，Furian也可以在USC計算之外將整個GPU性能擴展至新的層次。