高通 Adreno GPU 的前世今生

• 1，前世

1985年，加拿大籍华人何国源在安大略省的万锦市（又名为“马卡姆市”，紧挨多伦多市），成立了一家名为 Array Technology Inc.——即简称 ATI 的“阵列技术公司”，主攻图形显示芯片业务。

谁也不会想到，就这么一个以六个创始人一起集资才凑够30万加元并在车库起家的小公司，竟能在成立的第二年就跻身加拿大五十大高科技公司之一！由此可见其技术优势有多么明显。

进入90年代后，显卡市场的竞争日趋白热化，不仅有大把老牌显卡强厂还不断有初创公司冒出，而这些初创公司中就有个同为华人创办——即黄仁勋领导下的英伟达，当然那时候英伟达还在艰难摸索中。

1997年，英特尔推出了把图形芯片与主板芯片组、CPU打包的全套方案，这个事件吸引了 ATI 的注意力并让其分心开发了CPU业务线。就是在这样的背景下，英伟达趁机强势崛起。

1999年，英伟达发布了全球首款GPU即GeForce256，其首次加入了硬件 T&L，从而让显卡成为了电脑的核心硬件并彻底解放了CPU。这件大事让ATI直接惊出了一身冷汗，于是其在2000年中紧急发布了自家划时代的产品，即 Radeon 显示核心。

这款产品同样拥有硬件 T&L，而且在接口支持和整体性能方面，完全可以与英伟达的旗舰产品一较高下。至此，PC的独立显卡市场格局已定，N卡的 GeForce 和A卡的 Radeon 之对决也正式开始。

虽说在2003年和2004年 ATI 的市场份额终于超越了英伟达，但这仅仅只是其“回光返照”而已，英伟达后面卷土重来并在2005年一举击溃 ATI，使得ATI在2006年落得被 AMD 收购的下场。

ATI被收购后，其授权业务并没有终止，所以从2004年开始的与高通合作之业务继续进行。这个合作研发的移动GPU架构高通将其命名为Adreno——源于 Radeon 的字母重新排序，同时意译过来的话还有能让人兴奋的“肾上腺素”之意，可见其命名之妙。

不过，面对日渐兴起的智能手机市场，高通觉得核心技术还是掌握在自己手里为妙。于是在2009年，高通收购了AMD的“向量绘图与3D绘图技术和知识产权”，而这实际上就是之前 ATI 的移动GPU技术。

• 2，今生

2004年高通之所以要跟 ATI 合作，为的是在自己的下一代移动芯片上集成3D图形技术。经过几年的研发，2007年高通自研GPU的开山鼻祖Adreno130正式诞生，随之一同诞生的还有集成基带芯片之MSM7000系列处理器。

2007年十一月份，高通正式推出了 Snapdragon 移动处理器品牌（2012年开始有了中文名“骁龙”），并推出了该品牌的第一款产品——S1系列的开山之作MSM7225，不过当时该型号并没有集成GPU。

直至2008年采用了高通自研 Scorpion CPU 核心的高端产品QSD8250/8650发布，才集成了新一代的 Adreno200 GPU（仅有8个ALUs）。其拥有统一的着色架构，并首次支持OpenGL ES 2.0图形标准。

2009年高通从AMD手中收购了 ATI 的移动GPU技术后，其自研GPU架构开始迎来新一轮的发展。例如2010年推出的S2系列处理器（主要面向高端旗舰手机，最出名的型号是MSM8255），就集成了全新的Adreno205。

由于制程升级45nm工艺，其能效较前代巨幅提升，同时其2D和3D图形处理能力也迎来了全方位的加强（ALUs规模翻倍至16），并支持 SVG 和 Adobe Flash 硬件加速。

以此为基础，2011年推出的S3系列处理器（步入双核时代的新一代旗舰芯片）又集成了更牛的Adreno220——相较于前代其得益于ALUs规模继续翻倍至32从而让性能直接翻了一倍有余。

• 3，崛起

2012年，高通又推出了集28nm制程工艺和第二代自研 Krait 核心于一身的S4系列之两个高端子系列，其中 Plus 子系列所集成的 Adreno225（拥有48个ALU），开始引入了统一渲染架构——能够共享ALUs从而避免出现无效周期。

而另一个更高端的 Pro 子系列则集成了划时代的 Adreno320（ALUs规模高达64），其不仅沿用了统一渲染架构，还拥有一项能在 Binning 和 Direct 两种渲染模式之间智能切换从而提升应用性能并减少功耗的创新技术 FlexRender。

此外，新增的各项多媒体功能以及对于OpenGL ES 3.0的支持，让其综合实力直接跃升至世界一线阵营，并正式与当时的移动GPU业界翘楚——Imagination Technologies公司的 PowerVR 和英伟达的 Tegra GeForce 同台竞技。

2013年初，高通自研CPU核心时代最后的辉煌，即骁龙800诞生；其所集成的Adreno330直接将ALUs规模翻倍至128，落到实处就是性能翻倍了——这个成绩直接干翻了同期发布的英伟达Tegra4之GPU！

从此，高通的自研GPU就在性能跃进之路上大步狂奔。例如2014年四月份发布的骁龙810集成之Adreno430，就将ALUs规模扩至192，并将频率提升至650Mhz，所以性能较Adreno330直接翻了一倍有余——这又干翻了苹果A8集成的 PowerVR GPU！

当然，就“火龙810”那发热量GPU性能再强也没用。于是接下来的Adreno530，虽然其ALUs增至256但频率降低了些，同时还优化架构提高了ALUs的利用率，最终取得了性能提升40%且功耗降低40%的绝佳成绩！

此外，对于全新OpenCL 2.0与 Vulkan 标准、64位虚拟寻址等功能的支持，也是Adreno530这代的几大亮点。接下来的 Adreno540（骁龙835），继续降低驱动开销以提高利用率。

但是，到了 Adreno630（骁龙845）这代，苹果通过A11处理器自研的 GPU 架构成功在性能方面超越高通。

直至2022年十一月份高通发布了骁龙8 Gen2，才终于将苹果自研的GPU踩在脚下——在GPU性能反超的同时能效表现还更优秀！同时Adreno740还首次支持硬件级光线追踪。

当然高通也没有高兴太久，因为ARM的公版GPU进步实在太快了，例如最新的天玑9400之GPU就全面超越了骁龙8至尊版！