當今的移動和消費設(shè)備都具有復雜的圖形用戶界面，而且很多還集成了游戲功能。這導致越來越高的性能和功能要求，同時要求更低的成本和功耗。來自arm公司的arm mali系列圖形ip核專門設(shè)計用于滿足移動設(shè)備中高性能二維(2d)和三維(3d)圖形的市場需求。arm mali產(chǎn)品通過那些服務于移動電話和pda制造商、移動游戲機供應商和汽車行業(yè)的信息娛樂系統(tǒng)制造商的系統(tǒng)集成商和soc供應商集成到終端用戶設(shè)備中；而所有這些領(lǐng)域都需要成熟的圖形功能。

    mali200像素處理器和maligp2幾何處理器

    最新的arm mali圖形解決方案由arm mali200像素處理器和maligp2可編程幾何處理器組成。它們共同組成了一個完整的opengl es2.0可編程圖形解決方案。

    一直以來，3d圖形加速器都需要非常高的存儲器帶寬。mali系列通過使用小片渲染方案來最小化存儲器帶寬。小片渲染也稱為延遲渲染，因為渲染被延遲到多邊形(三角形)的一個完整幀準備好渲染才開始。小片方案將屏幕劃分成若干小片，一次一個小片地渲染到片上的小片存儲器，這意味著采用傳統(tǒng)渲染器時許多需要片外實現(xiàn)的存儲器訪問在使用mali核時可以保持在片上實現(xiàn)。由于片外存儲器讀取比片上存儲器讀取需要的功耗高一個數(shù)量級，因此這樣做有助于降低功耗，對于要求長電池壽命的移動設(shè)備來說這是很關(guān)鍵的。

    小片渲染方法的一個缺點是成本，與簡單的“直接模式”渲染器相比，增加的復雜性將導致更高的邏輯門數(shù)，并導致更大的硅片面積和更高的成本。mali系列使用小片渲染和傳統(tǒng)的“直接模式”渲染結(jié)合的獨特方式，因此能同時實現(xiàn)存儲器帶寬和成本/面積的最小化，并使mali內(nèi)核遠小于競爭性的移動小片渲染器。

    mali系列是由mali55、新的mali200和maligp2組成，前者實現(xiàn)了opengl es 1.1固定功能渲染api，而mali200和maligp2一起實現(xiàn)了opengl es 1.1 api和opengl es 2.0可編程api。opengl es 2.0 api通過一個可替代opengl ex1.1中固定功能管線的可編程渲染管線提供顯著的靈活性和高質(zhì)量。因此只需很少量的多邊形就可實現(xiàn)很高的質(zhì)量，從而不僅最小化了存儲器帶寬，而且最大化了圖形質(zhì)量。

    mali55內(nèi)核可以從前向光柵實現(xiàn)opengl es 1.1管線。mali200也是從前向光柵實現(xiàn)opengl es 2.0管線級。maligp2則實現(xiàn)了圖形管線的vertex shader部分。就像opengl es一樣，mali內(nèi)核還能實現(xiàn)其它的api，例如微軟的directx mobile。

    圖1：opengl es 1.x固定功能流水線示意圖。

    圖2：opengl es 2.0可編程流水線示意圖。

    圖3：利用全屏抗鋸齒功能提高圖像質(zhì)量。

    圖像質(zhì)量、系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)流

    為了充分利用移動電話、pda和移動gps設(shè)備的小型顯示器，mali內(nèi)核提供了全屏反鋸齒(fsaa)功能。fsaa可以減少鋸齒狀圖形，從而改善圖像質(zhì)量。mali內(nèi)核使用了一種正在申請專利的技術(shù)，這種技術(shù)能實現(xiàn)4倍的反鋸齒效果，而對存儲器帶寬以及幀速率幾乎沒有影響，盡管可以實現(xiàn)16倍的反鋸齒，但是會在一定程度上增加帶寬并降低幀速率。

    mali圖形內(nèi)核針對統(tǒng)一存儲器架構(gòu)進行了優(yōu)化，在這種架構(gòu)中，單個存儲器子系統(tǒng)可在主處理器和圖形加速器之間共享。mali內(nèi)核的主系統(tǒng)接口是amba 3 ax主機接口。amba 2 apb接口用于編程片上寄存器。對mali寄存器的訪問量很少，因為每個幀的全部圖形處理命令集中在存儲器內(nèi)，最多只有存儲器中的命令基地址需要重新編程到寄存器內(nèi)。

    需要顯示的圖形對象被分割成許多列三角形，這些三角形由三個用x、y和z空間坐標給出的頂點組成。針對maligp2的頂點和命令由arm處理器寫入到存儲器中。maligp2對命令和頂點進行處理，將處理后的頂點寫回到主存儲器中(在mali55中，這是由優(yōu)化的軟件來處理的)。