Por que uma nova GPU não tornará o Google Pixel 10 uma fera dos jogos

Mal terminamos de processar a chegada da série Pixel 9, mas nossos últimos vazamentos já estão voltados para o Pixel 10 e para o processador Tensor G5 de próxima geração do Google. Embora o desempenho da CPU do futuro chip pareça estar dando um passo para trás, as especificações vazadas sugerem uma mudança maior no departamento gráfico com a adoção da arquitetura DXT da Imagination Technologies – especificamente um DXT-48-1536 de dois núcleos com clock de 1,1 GHz.

Imagination Technologies pode não ser um nome com o qual você esteja muito familiarizado no mercado atual de chipsets móveis. Você encontrará suas GPUs em um design estranho de gama média, como o Dimensity 930 da MediaTek de 2022, mas é mais provável que você se lembre dele do silício anterior do iPhone. A arquitetura PowerVR da Imagination impulsionou modelos até o A10 Fusion antes que a Apple licenciasse seu IP para GPUs internas mais personalizadas. O retorno ao silício carro-chefe com o Tensor G5 do Google é um desenvolvimento empolgante.

Para ser franco, a série Tensor do Google deixa a desejar no departamento gráfico, definhando pelo menos duas gerações atrás dos mais rápidos do mercado em termos de desempenho. Também demorou a adotar novos designs de GPU e continua a evitar o suporte ao ray tracing, um recurso de nicho, mas que agora esperamos em uma GPU móvel de nível principal. Isso parece mudar, pelo menos um pouco, com o Tensor G5 e a GPU DXT-48.

Não vou me fixar em números específicos de desempenho; é muito cedo para isso, e a arquitetura DXT é uma quantidade desconhecida quando se trata de benchmarks e títulos móveis. Ainda assim, uma configuração DXT de “alta configuração” de dois núcleos SPU possui 1.536 FLOPs FP32 por clock, colocando-o em 1,69 TFLOPs na velocidade de clock relatada de 1,1 GHz do G5. Embora a comparação de TFLOPS entre arquiteturas de GPU esteja repleta de ressalvas, existem números de benchmark flutuando on-line para uma comparação muito aproximada.

A GPU 1.7 TFLOP Snapdragon X Plus da Qualcomm pontua cerca de 3.200 no Wild Life Extreme. Em algum lugar nessa estimativa, o Tensor G5 seria cerca de 20% a 25% mais rápido que seu antecessor, pelo menos neste teste. Esse seria o salto mais significativo no desempenho gráfico do Pixel em gerações, mas esperaríamos um salto ainda maior se o Tensor adotasse a mais recente arquitetura Mali-G925 da Arm em 3nm. Independentemente disso, isso funciona mais lentamente do que o Snapdragon 8 Gen 2 de 2023 e, portanto, está bem fora do ritmo dos telefones para jogos mais rápidos que você pode comprar hoje e dos próximos rivais de 2025 com o poderoso Snapdragon 8 Elite.

Os números internos do Google, vistos por Autoridade Androidsugerem que o desempenho pode aumentar um pouco mais. Os gráficos não estão bem rotulados, mas apontam para um ganho de 35% a 60% em relação ao G4, dependendo do benchmark. Isso seria mais significativo, mas até mesmo os dados do Google mostram que ele ficou bem aquém dos mais recentes da Apple e da Qualcomm, oferecendo um desempenho que ainda não é tão rápido quanto o silício líder de 2023.

A esperada GPU do Tensor G5 não o verá disputar a coroa de desempenho, mas o desempenho sustentado ainda pode ser um ponto de comparação interessante. Felizmente, a arquitetura DXT apresenta alguns recursos interessantes que irão diminuir a diferença em relação aos seus rivais.

O rastreamento de raio permanece opcional com DXT, assim como com a divisão Mali/Immortalis de Arm. O Google está optando pela menor configuração de unidade Ray Acceleration Cluster (RAC) possível (um DXT-48-1536-0.5RT2), com meio RAC em cada núcleo. Novamente, o G5 não visa um desempenho bestial.

Ainda assim, o Imagination ostenta o que chama de a única implementação de rastreamento de raios de nível 4 da indústria, o que pode levá-lo a superar seu peso. O Imagination ostenta descarregamento total de ALU (liberando recursos de renderização de GPU), processamento BVH (cálculos de interseção muito mais rápidos) e classificação de coerência de raio (processamento de grupo de raios próximos) em hardware, acelerando assim o desempenho do traçado de raio. Nem o Immortalis da Arm nem o Adreno da Qualcomm suportam BVH ou Ray Coherency em hardware. Dito isso, ainda não testamos as tão elogiadas afirmações de rastreamento de raios da Imagination, então não vou definir minhas expectativas muito altas.

O white paper DXT da Imagination contém algumas outras informações interessantes. A arquitetura suporta até 2×4 e 4×4 Fragment Shading Rate (também conhecido como Variable Rate Shading), que você já encontrará no atual Tensor’s Arm Mali-G715 e outras plataformas de ponta. Há também compactação de textura ASTC padrão da indústria, mas com suporte HDR. A principal conclusão é que esta é uma arquitetura de GPU muito competitiva do ponto de vista de recursos.

Também sabemos que a nova GPU suporta virtualização, o que não é encontrado nos chips Tensor atuais. Isso permite o uso de gráficos acelerados em uma máquina virtual, potencialmente permitindo que o Google traga um de seus numerosos recursos baseados em virtualização para o Pixel 10. Talvez os novos recursos sejam um dos motivos para mudar de fornecedor de GPU?

Um dos aspectos mais interessantes da arquitetura de GPU da Imagination são suas ALUs Superescalares de 128 bits, combinadas com uma abordagem Multi-Core Descentralizada para núcleos de GPU. O primeiro significa que as unidades lógicas aritméticas processam vários pedaços de dados de 32 ou 16 bits ao mesmo tempo, com a vantagem adicional de que registros amplos são altamente adaptáveis ​​para uma variedade de tipos de dados de alta e baixa precisão.

Esta é uma abordagem diferente de outras arquiteturas de GPU móvel, onde normalmente você encontrará ALUs dedicadas de 32 e 16 bits trabalhando simultaneamente nos tamanhos de dados gráficos mais comuns, com tamanhos de dados menores opcionalmente suportados nessas ALUs para aprendizado de máquina. A configuração tradicional é boa para gráficos e não é ruim para cargas de trabalho de aprendizado de máquina com menor profundidade de bits. No entanto, ele não pode aproveitar dados múltiplos de instrução única (SIMD) em tipos de dados maiores, o que pode ser benéfico para largura de banda de memória e recursos de cache, que são sempre valiosos em GPUs móveis.

Emparelhado com dois núcleos de GPU que funcionam de forma independente também significa desempenho potencialmente maior e/ou menor consumo de energia ao processar gráficos e cargas de trabalho de computação, graças à eficiência de processamento paralelo. Em outras palavras, você pode fazer com que os núcleos contribuam para uma carga de trabalho única ou diferente o mais rápido possível ou desligar um núcleo para economizar energia.

Economias adicionais de eficiência para cargas de trabalho gráficas e/ou de aprendizado de máquina podem ter chamado a atenção do Google. Dito isto, estes núcleos não podem partilhar recursos internos, o que pode levar a estrangulamentos ou subutilização em comparação com uma arquitetura de shader unificada (como o Mali), por isso não está isenta de riscos. Teremos apenas que esperar e ver como ele funciona.

Falando em IA, analisei alguns números vistos nos documentos internos do Google e estimo que o DXT-45 é cerca de 5% mais rápido em operações FMA do que o G-715, o que não é muito. No entanto, é possível que um registro maior de 128 bits signifique que o DXT ainda possa realizar mais com cada operação através do SIMD e/ou melhor utilização da largura de banda. Será interessante ver se o Google aproveita a GPU para cargas de trabalho de IA, especialmente porque sua TPU espera um ganho de apenas 14% na próxima geração.

Ainda assim, não estou convencido de que as cargas de trabalho de computação ou o desempenho dos jogos sejam o motivo da mudança – o DXT não parece que vai vencer a concorrência aqui. A verdadeira razão para a troca provavelmente está em algum lugar no equilíbrio entre custos de IP, eficiência energética e o conjunto de recursos oferecidos. De qualquer forma, o Google parece ter decidido que a Imagination Technologies é a melhor opção no futuro.

Infelizmente, aqueles que esperavam que a mudança para uma nova GPU impulsionaria o Tensor G5 e o Pixel 10 nas tabelas de classificação gráfica ficarão desapontados. Embora um ganho modesto de 25% a potencialmente muito maior de 60% seja muito bem-vindo, o chip ainda ficará dois anos atrás dos líderes. Pior ainda, sua GPU parece estagnada novamente com o Tensor G6, deixando o Pixel 11 ainda mais fora do ritmo.

Porém, o Tensor G5 está ganhando algumas ferramentas na transição. Suporte para rastreamento de raio, uma arquitetura diferente para tarefas vinculadas à GPU e virtualização da GPU significam que o Pixel 11 certamente não terá falta de recursos e será uma atualização para os jogadores. Isso pode ajudar o Google a oferecer mais alguns desses recursos interessantes exclusivos do Pixel que mantêm a série no centro das atenções.

Mas isso é estar à frente de nós mesmos; falta quase um ano para o Pixel 10 e a concorrência já avança. Enquanto o Google está preparando algumas mudanças de CPU e GPU com o Tensor G5, o chip ainda está, infelizmente, se preparando para ficar um pouco atrás dos processadores mais rápidos do mercado. A liderança em IA do Google será suficiente para manter seus concorrentes afastados? Estou cada vez mais preocupado que isso não aconteça.