国产唯一GPU,景嘉微
GPU是什么?
GPU(Graphic Processing Unit)即图形处理器,其核心优势在于解决 数据 并行计算问题。
与CPU(Central Processing Unit,中央处理器)相比,GPU拥有更多的算数单元。CPU虽然有多核,但总数没有超过两位数,每个核都有足够大的缓存和足够多的数字及逻辑运算单元,并辅助很多加速分支判断甚至更复杂的逻辑判断硬件;GPU的核数远超CPU,被称为众核(NVIDIA Fermi有512个核),每个核拥有的缓存相对较小,数字逻辑运算单元少且简单。
GPU的分类具有两种维度:
一是根据与CPU的关系,GPU分为独立GPU和集成GPU。 按照是否呈独立的板卡存在,GPU可分为独立GPU和集成GPU。独立GPU(discrete GPU)使用了专用的显示存储器(显存),显存带宽决定了和GPU的连接速度。集成GPU(integrated GPU)与CPU集成于芯片组中,和CPU共享内存带宽。因此,独立GPU运算性能强但功耗和成本高,集成GPU则反之。
二是按应用终端分类,可分为PC GPU、服务器GPU、移动GPU。 其中,PC GPU应用于PC端,既有集成GPU,也有独立GPU;服务器GPU应用于服务器,可做专业可视化、计算加速、深度学习等应用;移动GPU受限于移动端功耗与体积的限制,一般都是集成GPU。
运算能力和功耗是评价GPU的两大重要指标。
显卡厂商将GPU芯片、显存、散热器、显卡接口等包装成完整的一个独立显卡,因此独立显卡可从运算性能和功耗散热两方面来评价,其中运算能力和数据存储能力共同决定了独立显卡的运算性能,而功耗和散热可以从散热设计功耗(TDP)和散热设计两方面考察。
集成GPU的评价在独立显卡的基础上还要额外考虑内存带宽。集成GPU一般用在移动端,不配备独立显存,而是与CPU共用内存,因此内存带宽代替显存带宽成为集成GPU的重要指标。
从市场格局来看,
GPU竞争壁垒高,强者恒强。 GPU有着较高的资本和技术壁垒,寡头垄断市场且集中度不断提升。PC时代,Intel 借CPU捆绑销售了大量集成GPU,占PC GPU市场份额第一。随着独立GPU份额不断扩大,NVIDIA和AMD逐渐崛起。移动互联网浪潮的兴起,让移动GPU市场崛起了ARM 、Imagination等公司。
①PC GPU市场格局:Intel占领集显市场,NVIDA和AMD分享独显份额。 目前全球PC GPU市场参与者主要为Intel、NVIDIA以及AMD。其中集成GPU由于其与CPU集合的特性,由Intel一家独大;独立显卡市场则由NVIDA(英伟达)和AMD(超威半导体)占据。根据JPR统计,2018年四季度个人电脑用独立GPU产品市场,NVDIA份额攀升至812%,AMD下滑到188%。对比2018年三季度,AMD份额为257%,2017年四季度更是占领330%的市场。AMD在独显领域,市场份额呈下滑趋势。
②移动GPU市场格局:五强抗衡,ARM第一。 移动端GPU的发展主要受智能手机发展推动。受限于芯片的面积、能耗以及成本,移动端GPU的性能较PC端GPU更低。2015年移动GPU领域市场份额前5的厂商分别是ARM、Imagination、Qualcomm、Vivante和NVIDIA。据Digitimes统计,2015年ARM全球移动GPU市占率达386%,中国市场市占率接近70%。
国内独立GPU市场空间达250亿元。
英伟达全年市占率约为75%。 JM7200相较初代产品JM5400性能已实现较大突破,能够满足基本办公和显示要求。作为国内唯一量产GPU的企业,随着国产GPU渗透率逐渐提升,公司业绩有望充分受益。
景嘉微在国产GPU领域的竞争对手包括三大派系:
①中船系:包括中船重工709所和中船重工716所。
716所自主研发的JARI G12 采用混合渲染架构,兼顾数据带宽和渲染延时需求,极大的增强了芯片的灵活性和适应性,该GPU不仅支持Windows、Linux、VxWorks等主流操作系统,同时也支持中标麒麟、JARI-Works、道等国内操作系统,
②学术系:以西邮微电为代表。 西邮微 电子 科技 有限公司脱胎于西安邮电大学GPU团队,其团队技术指导李涛教授,2009年从 美国 返回受聘西安邮电大学工作,是陕西省百人计划特聘专家,现任西安邮电大学陕西省通信专用集成电路设计工程技术研究中心总工程师。
西邮微电的代表GPU芯片为 “萤火虫1号”,该款芯片历经西安邮电大学GPU团队6年研发,于2015年12月通过了陕西省 科技 厅主持的成果鉴定。“萤火虫1号”主要包括leon3开源处理器、独立自主设计研发的GPU firefly,其3D图形渲染引擎采用传统图形渲染管线技术,共包含14个渲染核以及若干硬件加速器。该芯片运行频率最高为250MHz,峰值计算速度可达25-3GFlops,目前主要作为自主设计研发的GPU雏形芯片。
③引进系:以中科曙光为代表。 中科曙光在CPU领域与AMD进行深度合作,后者2018一季度AMD在PC GPU市占率为149%,在独显GPU领域市占率为349%。2018年6月,AMD在台北展出了全球首款采用7nm技术的GPU芯片,内部整合了四颗二代高带宽显存(4×HBM2),总容量达到了32GB。近年来AMD的GPU业务发展迅速,预计将对中科曙光的GPU业务发展起积极作用。与中科曙光类似的还包括收购了Imagination的凯桥资本以及收购美国图芯的芯原。
景嘉微
公司推出的JM5400芯片打破了外国芯片在我国高性能GPU领域的垄断,填补了国内的市场空白。
2018年9月公司第二代GPU产品JM7200完成流片、 封装阶段工作,基本功能测试符合设计要求。但仅从显卡参数上,国内GPU与国外先进GPU仍存在较大差距, 保守估计技术水平落后6年时间,预计国产GPU短期内在民用市场较难取得突破。
公司的主要产品
公司在图像显控领域主要包括以下几种产品:
图形显控模块: 是信息融合和显示处理的“大脑”,广泛应用于固定翼飞机、旋转翼飞机及其他特种军用飞机等各类机型,可应用于军用舰艇、坦克装甲车等舰载、车载领域。图形显控模块是公司研发最早、积淀最深、也是目前最核心的产品,在国内机载航电系统图形显控领域占据大部分市场份额。
图形处理芯片 :是图形显控模块最核心的信息处理部件,决定着图形显控模块及整个图形显控系统性能的优劣。公司研发的以JM5400为代表的图形芯片打破外国芯片在我国军用GPU领域的垄断,率先实现军用GPU国产化。公司依托在芯片领域丰富的研发及应用经验,正在逐步 探索 向通用芯片领域延伸,目前已在音频芯片、蓝牙芯片等领域取得了突破
。
加固显示器: 主要作为军用飞机后舱任务系统的显示输出设备。同时采用了热学设计、力学设计、电磁兼容设计等技术,具有抗振、适应宽温工作环境和符合国军标电磁兼容要求的能力。
加固电子盘: 主要用于存储军用飞机航行过程中收集到的各种图形、态势信息数据。小容量的加固电子盘一般配套安装于图形显控模块,大容量的加固电子盘主要用作特种飞机上的独立存储设备。同时,加固电子盘具备加密、自毁等功能。
加固计算机: 主要应用于地面工作站对飞行器采集的图形、态势信息数据进行处理分析。公司利用在相关领域的技术优势,积极参与无人机地面站方舱车辆中加固计算机的科研、生产及服务,将航电领域的优势延伸至无人机地面显控、信息处理领域。公司先后承接了多个型号的加固计算机任务,已在无人机地面站领域占据一席之地。
公司开发的产品具根据客户要求定制开发、模块化设计集成度高、可靠新高、 生命周期 长等特点,叠加我国军用飞机需求不断上升,民用航空市场广阔的时代机遇,公司将依靠深厚的技术积累以及先发优势不断拓展市场空间,巩固国产图显显控领域的龙头地位。
公司目前的客户和销售模式
公司资质齐全,已打入军工集团供应商体系。
公司产品绝大部分为定制化军用电子核心模块,客户主要是国有军工集团下属单位,包括中航工业集团、中国电子 科技 集团以及中船重工集团等,客户集中度高。 中航工业集团是我国负责军用飞机研发、生产的军工集团,公司紧跟中航工业集团,等于牢牢占据军机航空显控市场。 2017年公司第一大客户占公司销售额为8766%;中航工业其下中国航空无线电电子研究所(简称中航工业615所)是中航工业负责军用飞机显控系统的主要制造商。该所主要从事航空电子系统总体与综合,航空电子核心处理与综合应用技术以及航空无线电通讯导航技术三大领域的研究和相关产品的研制和生产。
目新一代GPU JM7200适配顺利,加速产业化应用
前公司JM7200芯片已完成与龙芯、飞腾、银河麒麟、中标麒麟、国心泰山、道、天脉等国内主要的CPU和操作系统厂商的适配工作,与中国长城、超越电子等十余家国内主要计算机整机厂商建立合作关系并进行产品测试 ,大力开展进一步适配与市场推广工作。 报告期内,公司JM7200芯片已经获得部分产品订单,将有利于JM7200的大力推广,加速批量订单落地速度。同时,公司下一代芯片研发已进入工程研制阶段,目前已完成可行性论证和方案论证,正在进行前端设计和软件设计
新产品的开发
2018年12月28日,公司向国家集成电路基金、湖南高新纵横共两名特定对象增发的30,596,174股,募集资金总额不超过1088亿元, 用于高性能GPU研发,以及MCU、低功耗蓝牙、Type-C&PD接口三类通用芯片项目
本次项目所研发的JM9231、JM9271产品是面向不同应用领域的两款中、高档系列产品,采用国际同类公司通用做法,根据业界主流的统一渲染架构,支持OpenGL45,在同一架构下,通过减少运算单元数量、渲染通道、显存带宽等手段,降低产品成本。
JM9231 是系公司正在研制的下一代GPU芯片的进一步升级,首先架构上采用了业界主流的统一渲染架构,支持OpenGL45,OpenCL12 API接口,可以无缝兼容市面上主流的CPU、操作系统和应用程序,跟国际同类公司2016年中低端产品性能相当,主要针对国内办公电脑,便携式计算机、中低端的 游戏 机和高端嵌入式系统等消费电子领域,对图形生成和显示能力进行优化和进一步提高。
JM9271采用跟JM9231相同的 统一渲染架构,支持OpenGL45、OpenCL20API接口,通过增加运算单元数量,提高显存带宽,总线和输出接口速率,使得科学计算能 力得到了大幅度提升,可以达到国际同类公司2017年中高端产品的性能,主要针对人工智能、安防监控、语音识别、深度学习、云计算等对计算速度要求非常高的高端应用领域,在JM9231基础上对科学计算能力进行大幅度提高和改进,并针对人工智能领域开发相关的运算库和高性能计算平台,满足客户不同应用需求。
2018年11月28日,景嘉微宣布与中国长城就多领域展开合作:
1)共同开展基于 CPU、GPU、DSP、网络交换芯片、操作系统的计算机整机升级换代的研发工作,推动产业化;解决关键软硬件兼容性问题,完善芯片适配,尽快实现广泛应用;
2)在基于支持 OpenGL 标准的高性能图形处理芯片,视频信号采集转换、编解码压缩、处理传输等技术,二三维地理信息数据应用等显控模块研发上开展技术合作,共同完善计算机系统的软硬件配置及其应用生态;
3)在无线 通信 产品、微波射频和信号处理产品、存储记录数据处理产品等领域开展应用合作;
4)在核心技术引进、关键技术产业化方面,建立投资标的信息及资源共享、互通机制;
5)共同推进信息安全产业链的发展,在计算机装备和民用信息安全基础设施领域展开广泛合作;
6)建立政府项目联合申报机制,共同申报国家级、省内外重大专项,支撑重大战略、项目落地。
携手核工业背景厂商KALRAY共同推进可编程通用芯片发展
长沙景嘉微电子股份有限公司的全资子公司长沙景美集成电路设计有限公司与KALRAYSA签署了《OEMANDDISTRIBUTORAGREEMENT》。景美与KALRAY公司将进行深度业务和技术合作,共同推进可编程通用计算芯片的发展。
KALRAY拥有核工业背景。 成立于2008年,获得法国可替代能源和原子能委员会(CEA)投资,公司同时也是CEA的供应商,它的极限运算技术最开始就是为CEA的核弹实验模拟而定制开发的。除此之外,Kalray的主营项目还包括面向航空航天的重要内嵌系统开发及云计算业务。
KALRAY切入自动驾驶领域,打开新目标市场空间。 以超级计算芯片领域的优势,公司也加入了自动驾驶性能平台竞争的队伍中,推出了第一款面向自动驾驶 汽车 ,拥有288个VLIW内核的大规模并行处理器阵列芯片MPPA®处理器。
KALRAY拥有领先的多核处理器技术。 公司新一代芯片产品Bostan,内核处理器的数量达到了288个,它集成了16个计算集群,2MB的共享内存,每秒可处理数据量为80GB,拥有16个系统核。Bostan由于采用了片上网络NoC的通信方式,结合高速以太网接口(接口标准8GbE~10GbE),具有低延迟性的特点。
公司估值:
未来的发展空间
GPU性能在AI深度学习领域得以充分发挥。 GPU由于其在算法上的优化设计,成为目前深度学习领域应用最为广泛的核心芯片。GPU含有大量的逻辑核心,不依赖缓存,可使用更多内核进行数据的并行运算。作为当前主流的人工智能芯片,具有易于开发、软件生态完善、算力强等诸多优势。
无人驾驶 汽车 是人工智能在 汽车 行业的重大应用,需要传感器收集数据以及处理器对大量数据进行快速运算作为支撑。 英伟达已经开发了两代DrivePX无人驾驶 汽车 平台,其中DRIVEPX2搭载两颗NVIDIATegra处理器(共8个A57核心和4个Denver核心,共计12颗CPU和两颗基于NVIDIAPascal架构的新一代GPU,采用16nmFinFET工艺,单精度计算能力达到8TFlops,功耗250瓦。
电子发烧友网报道(文/李弯弯)最近,“深度操作系统”的账号发布了一条视频,他们组装了一台全国产主机,CPU采用龙芯3A5000,GPU采用景嘉微JM7201,竟然可以打CS。
此前龙芯就表示3A5000型号CPU可以运行CS,而在 游戏 方面,GPU却一直采用国外厂商的产品,国产GPU还未曾有消息说,可以用来玩 游戏 。
首先我们大致看一下这台主机的组装情况。CPU采用的是龙芯3A5000,这是龙芯 科技 2021年7月发布的,基于自主研发的loongarch架构的处理器,采用12nm工艺,主频25GHz。这款CPU相比于上一代性能提升了50%左右,可以通过二进制翻译运行一些Windows的软件。
图:龙芯3A5000
内存采用的是紫光8G DDR4,硬盘则是光威奕系列256G硬盘。
图:紫光8G DDR4内存
图:光威奕系列256G硬盘
显卡是景嘉微的JM7201,JM7201采用28nm COMS工艺制造,64位宽1G显存,这是景嘉微2019年在JM7200基础上推出的商用版本。
还有电源采用的是长城400瓦电源,机箱是攀升商睿的小机箱。
接下来,主机整体组装完成,就是安装系统。因为龙芯不是X86架构,不能用Windows系统,只能用基于loongarch指令集的Linux系统,这位组装者使用的是uos。
装好系统之后,大多数应用可以从应用商店直接下载。因为3A5000支持二进制翻译,因此可以看到里面有不少应用来自Windows。
从软件商店下载CS安装,就可以开始玩了。而且在这台全国产芯片组装的主机上,不仅可以打CS,估计其他和CS同时期的 游戏 也可以玩,比如胜利之日、半条命1,还有军团要塞经典。
那么打CS的效果如何呢?从视频中组装者的感受来看,效果并不好,据他描述,他是在640480低分辨率下进行 游戏 ,即便如此还是感觉到卡顿。在整个 游戏 中,感觉CPU的状态马马虎虎,而显卡看起来有点带不起来,卡顿和掉帧一个都不少。
不过整体来说,从之前都是采用国外的GPU打 游戏 ,到现在国产GPU已经可以运行一些 游戏 来看,已经是很大的进步,虽然CS16已经是20多年前的 游戏 了。
不过在评论区有网友认为,这个卡是因为系统转换导致的,显卡和CPU不是瓶颈,而是系统导致的卡,拿一个12代i5装uos玩CS也会卡。
也有网友表示,相比英伟达、AMD、英特尔来说,确实很落后,但是在他们垄断市场的环境下,能够绕过重重专利壁垒,走到这一步实属不易。能够跑起来就是很好的,等着后期的软硬件优化升级后,相信国产全平台起飞总有那么一天会到来。
我们知道,目前全球GPU处于垄断状态,英伟达、AMD、英特尔三家公司基本占领了全球整个GPU的市场份额,各家的市场占有率在不同季度也只有细微变化。
日前,JPR发布最新GPU市场数据统计报告显示,2021年Q4,AMD的整体市场占有率环比增加07%,英特尔整体市场占有率下跌01%,英伟达整体市场占有率下跌06%。
英特尔继续在GPU整体出货量上领先,占据62%的市场份额,AMD和英伟达平分剩余的市场,各占19%的市场份额。AMD的出货量增长了47%,英特尔的出货量增长06%,英伟达的出货量下降22%。
台式机和笔记本电脑使用的独立显卡中,英伟达占据81%的市场份额,AMD拥有剩下的19%的份额。虽然英特尔已推出了DG1系列独立显卡,不过并没有提供相关的出货统计数据。
GPU的应用领域十分广泛,包括电脑、工作站和一些移动设备,如平板电脑、智能手机、机载显示、舰载显示、车载显示等,而且随着信息产业的发展,GPU应用的细分领域不断延伸。
根据JPR发布的最新GPU市场数据统计报告,GPU在2020-2025年期间将实现45%的复合年增长率,预计未来五年,独立显卡在PC中的渗透率将增长至42%的水平。
从上面的市场数据来看,国产GPU在PC上基本没有市场份额,然而这并不表示,国产GPU没有产品,没有进展,市场为0。
在国产GPU方面,景嘉微可以说是先行者也是领导者,2014年景嘉微率先成功研发出国内首颗国产高性能、低功耗GPU芯片JM5400,打破国外产品长期垄断我国GPU市场的局面,并在多个国家重点项目中得到成功应用。
以JM5400研发成功为起点,景嘉微于2018年8月又成功研发出第二代GPU芯片JM7200,这款产品在性能和工艺设计上,较JM5400有很大的提升。
在2021年半年报中,景嘉微表示,目前已经完成与国内主要CPU和操作系统厂商的适配工作,与长城、联想、同方等十余家国内主要计算机整机厂商建立合作关系并进行产品测试,与苍穹、超图、昆仑、中科方德、中科可控等多家软硬件厂商进行互相认证,共同构建国产化计算机应用生态。目前JM7200已广泛投入通用市场的应用。
此外在JM7200的基础上,2019年景嘉微推出商用版本JM7201,满足桌面系统高性能显示需求,并全面支持国产CPU和国产操作系统。这款产品就是上文组装的主机中采用的GPU。
近几年有一个很明显的进步,以前景嘉微的显卡只提供给一些特殊单位,而现在他们开始进军民用市场,随着技术产品的不断升级,市场应用的不断反馈,未来说不定大家都可以真正用上国产的高性能GPU显卡。
而且除了景嘉微之外,国内还有不少GPU厂商,都在积极取得突破,包括航锦 科技 、中船重工、芯原股份、芯动 科技 、壁仞 科技 、沐曦集成电路、摩尔线程、西邮微电等。
无论是国产CPU还是GPU,与国外大厂相差甚远。国产CPU相对来说还稍稍领先,GPU的技术难度很高,而长期以来,被国外巨头垄断,特别是在工作站和数据中心的显卡领域,国产图形GPU因性能落后而暂时无所作为。
然而近些年却肉眼可见的在成长,不过面临的问题还是很多,比如国内GPU领域相关的设计师、工程师等人才比较紧缺,不仅仅是GPU,整个芯片领域对人才的需求都非常高,而成熟经验丰富的人才培养往往需要十几数十年时间。
不过我们可以明显看到,国家和企业在芯片领域取得突破的决心,也看到了努力和进展,相信未来,我们终将实现芯片自由,不受制于人。
准备一根VGA连接线,使用这种类型的连接线可以把电脑上的屏幕显示同步到电视上。
1准备一根VGA连接线。
2找到电脑上的VGA插口并且将VGA线的一端插到电脑上的VGA插口。
3找到电视上的VGA插口并且将VGA线的另外一端插到电脑上的VGA插口。
4打开电视机,找到遥控器,点击上面的信号源或者TV/AV菜单。
5选择VGA,进入视频同步模式。
6最后在电脑桌面上单击右键选择屏幕分辨率。
7进入界面设置合适的分辨率就可以进行观看了,推荐分辨率选择1280720,这个是观看720P视频的比较合适的分辨率。
8最后就可以在电脑上播放想要看的影片。
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