Еволюція графіки Intel


Еволюція графіки Intel | Intel вступає в гонку GPU

У світі GPU в плані продуктивності і уваги до своєї продукції центральне місце займають AMD і Nvidia. Хоча ці компанії прославилися своїми технологіями, жодна з них, по суті, не є найбільшим постачальником графічних процесорів. Цей титул належить Intel. Корпорація намагалася конкурувати з AMD і Nvidia по продуктивності і часом навіть випускала повноцінні відеокарти. Але її сильна сторона - в інтеграції графічних технологій в свої чіпсети і процесори. Таким чином, GPU Intel зараз присутні в більшості сучасних комп'ютерів. Але через обмеження інтегрованих рішень графічні модулі компанії, як правило, пропонують продуктивність початкового рівня. Найостанніші розробки виявилися помітно більш вражаючими. Деякі рішення навіть випереджають дискретні відеокарти початкового рівня від AMD і Nvidia. Intel HD Graphics можливо і відстає від інших GPU, але потрібно визнати, що дні GMA 950 і його попередників закінчилися.

Еволюція графіки Intel | Перший спеціалізований GPU Intel: i740 (1998 рік)

У 1998 році Intel випустила свою першу графічну карту - i740 під кодовою назвою "Auburn". Вона працювала на тактовій частоті 220 МГц і використовувала відносно невелика кількість відеопам'яті VRAM 2 - 8 Мбайт. Порівнянні відеокарти того часу, як правило, оснащувалися відеопам'яттю об'ємом 8 - 32 Мбайт. Крім того карта підтримувала DirectX 5.0 і OpenGL 1.1. Щоб обійти недостачу вбудованої пам'яті, Intel планувала скористатися функцією, вбудованої в інтерфейс AGP, що дозволяє мапі використовувати оперативну пам'ять комп'ютера. Таким чином, i740 використовувала інтегровану пам'ять як кадровий буфер, а все текстури зберігала в оперативній пам'яті платформи. З огляду на, що компанії не доводилося переплачувати за дорогу пам'ять, вона могла продавати i740 дешевше конкурентів. На жаль цей GPU зіткнувся з низкою труднощів. Доступ до оперативної пам'яті здійснювався не так швидко, як до інтегрованої відеопам'яті, і це негативно позначалося на продуктивності. Крім того таке рішення знижувало продуктивність центрального процесора, так як для роботи йому залишалося менше пропускної здатності та обсягу ОЗУ. Сирі драйвери ще сильніше нашкодили продуктивності карти, і якість зображення було під питанням через повільне цифро-аналогового перетворювача. В кінцевому рахунку i740 виявилося повністю провальною. Intel намагалася виправити ситуацію, переконуючи виробників материнських плат додавати карту в комплект з платформами на базі 440BX, але це теж не привело до успіху.

Еволюція графіки Intel | Графічний чіп i752 і чіпсети серії 81x (1999 рік)

Після провалу з i740 Intel розробила і невеликий час продавала другу відеокарту під назвою i752 "Portola". Однак вона була випущена в дуже обмежених кількостях. Приблизно в той же час Intel почала інтегрувати своє графічне ядро ​​в такі чіпсети, як i810 ( "Whitney") і i815 ( "Solano"). GPU убудовувалися в північний міст, ставши першими інтегрованими графічними процесорами Intel. Їх продуктивність залежала від двох чинників: швидкість оперативної пам'яті, яка часто була пов'язана з системною шиною FSB, і в свою чергу залежала від процесора, і швидкість самого CPU. На той момент Intel використовувала конфігурації FSB 66, 100 або 133 МГц поряд з асинхронної SDRAM, що забезпечує системі максимальну пропускну здатність 533, 800 або 1 066 Мбайт / с відповідно. Хоча пропускна здатність ділилася з процесором, iGPU ніколи не отримував доступ до всього каналу. Виробники материнських плат могли розміщувати на своїх платформах додатково 4 Мбайт виділеної відеопам'яті, підключеної безпосередньо до графічного процесора через AGP x4, надаючи додаткові 1066 Мбайт / с.

Продуктивність цих iGPU була низькою. Крім того, через інтегрованої графіки в чіпсеті i810 був відсутній інтерфейс AGP, тим самим обмежуючи модернізацію повільних відеокарт на базі PCI. Чіпсет i815 мав порт AGP поряд з iGPU, але установка дискретної відеокарти відключала iGPU. В результаті ці графічні рішення були орієнтовані на користувачів бюджетних ПК початкового рівня.

Еволюція графіки Intel | Intel Extreme Graphics (2001 рік)

У 2001 році Intel запустила нове сімейство Extreme Graphics, яке було тісно пов'язане з попереднім поколінням, включаючи два піксельних конвеєра і обмежене апаратне прискорення MPEG-2. Програмна підтримка API була майже ідентичною чіпсету i815, хоча підтримка OpenGL була розширена до версії API 1.3.

Продуктивність iGPU Intel Extreme Graphics в значній мірі залежала від чіпсета, пам'яті і центрального процесора. Перша реалізація з'явилися в сімействі чіпсетів Intel i830 (Almador), розроблених для Pentium III-M. Вони як і раніше використовували застарілу пам'ять SDRAM, яка обмежувала максимальну пропускну здатність до 1066 Мбайт / с, як і в ранніх GPU. Тактова частота на чіпсетах Almador знизилася з 230 МГц (i815) до 166 МГц для економії енергії та зниження тепловиділення.

Настільна версія був представлена ​​пізніше в 2002 році в чіпсетах i845 Brookdale , Призначених для процесорів Pentium 4. Вони також працювали при більш низькій тактовій частоті, ніж i815 (200 МГц), але могли використовувати пам'ять SDRAM або DDR. Завдяки більш швидким центральних процесорів iGPU в чіпсеті i845 в парі з SDRAM працював швидше моделей i815, незважаючи на більш низькі частоти. Версії, що використовують ОЗУ DDR, ще сильніше підштовхнули рівень продуктивності. Інтегровані рішення не могли обігнати GeForce 2 Ultra Nvidia, якій на той момент було вже більше року, але вони непогано підходили для легких ігор.

Еволюція графіки Intel | Intel Extreme Graphics 2 (2003 рік)

Intel повторно використала графічний чіп з двома пиксельними конвеєрами в сімействі Extreme Graphics 2, випущеному в 2003 році. Компанія знову представила дві версії GPU. Першою з'явилася мобільна версія в чіпсетах i852 і i855, призначених для Pentium M. Ці версії чіпа працювали на частотах 133 і 266 МГц, в залежності від вибору ОЕМ. Другий варіант чіпа використовувався в чіпсетах i865 Springdale для Pentium 4. Процесор з тактовою частотою 266 МГц кооперуватися з більш швидкою пам'яттю DDR, яка могла працювати при частоті до 400 МГц, забезпечуючи йому більш високу пропускну здатність, ніж для попередніх iGPU.

Хоча продуктивність у порівнянні зі старою лінійкою Intel Extreme Graphics помітно збільшилася, графічні вимоги ігор також розширилися. В результаті ці графічні чіпи (англ.) Були здатні забезпечити прийнятну частоту кадрів тільки в старих іграх.

Еволюція графіки Intel | GMA 900 (2004 рік)

У 2004 році Intel завершила випуск лінійки Extreme Graphics, відправивши на пенсію ядро ​​з двома пиксельними конвеєрами, яке використовувалося у всіх попередніх графічних процесорах Intel. Наступні кілька років Intel буде продавати свою графіку під ім'ям Graphics Media Accelerator (або GMA). Першим з цієї серії був GPU GMA 900, інтегрований в набір мікросхем сімейства i915 (Grantsdale / Alviso). Він підтримував DirectX 9.0 і володів чотирма пиксельними конвеєрами, але йому не вистачало вершинних шейдеров, і ці обчислення робилися силами центрального процесора. Частота GPU могла бути 333 МГц або 133 МГц для малопотужних систем. GPU працював як з DDR, так і з DDR2. Але незалежно від конфігурації, продуктивність була відносно низькою.

Деякі виробники виготовляли спеціальні карти розширення на додаток до GMA 900, щоб додати вихід DVI.

Еволюція графіки Intel | GMA 950: Pentium 4 і Atom (2005 рік)

Графічний процесор GMA 950 інтегрувався в чіпсети Intel i945 (Lakeport і Calistoga) і може похвалитися відносно довгим життєвим циклом. Ці чіпсети працювали з процесорами Pentium 4, Core Duo, Core 2 Duo і Atom. Однак архітектура була майже ідентичною GMA 900 і успадковувала багато її недоліки, включаючи відсутність вершинних шейдеров. Ядро отримало незначні програмні поліпшення сумісності і підтримку DirectX 9.0c. Це було важливим оновленням для графічного чіпа, оскільки воно додавало підтримку Aero в Windows Vista. Завдяки підвищенню частоти (400 МГц) і підтримці швидших процесорів і пам'яті трохи збільшилася продуктивність. Мобільні версії GPU могли також працювати при тактовій частоті 166 МГц для економії енергії та зниження тепловиділення.

Еволюція графіки Intel | GMA 3000, 3100 і 3150 (2006 рік)

У 2006 році Intel знову змінила найменування своєї графіки, почавши з GMA 3000. Це був значний крок вперед у порівнянні зі старим GMA 950 в плані продуктивності і технологічності. Попереднє покоління було обмежено чотирма пиксельними конвеєрами без вершинних шейдеров. Тим часом, новий GMA 3000 включав вісім багатоцільових виконавчих блоків EU, здатних виконувати кілька завдань, включаючи вершинні обчислення і обробку пікселів. Intel підвищила тактову частоту до 667 МГц, помітно додавши GMA 3000 швидкості в порівнянні з GMA 950.

Після прем'єри GMA 3000 Intel додала в сімейство ще два графічних чіпа: GMA 3100 і 3150. Незважаючи на те, що вони з'явилися після GMA 3000, обидва GPU фактично були більше схожі на GMA 950. Вони мали тільки по чотири піксельних конвеєра і покладалися на центральний процесор для обробки вершин. Повторне використання GMA 950 після ребрендингу в GMA 3100 і 3150 дозволило Intel запропонувати кілька продуктів. До цього Intel сосредотачивала зусилля тільки на одному GPU в своїй лінійці.

Еволюція графіки Intel | GMA X3000 (2006 рік)

Після GMA 3000 Intel знову змінила найменування, представивши четверте покоління графічних процесорів. Однак GMA X3000 був майже ідентичний GMA 3000 і включав лише незначні зміни. Основна їх відмінність полягала в обсязі використовуваної пам'яті - GMA 3000 міг використовувати тільки 256 Мбайт системної пам'яті для графіки, а GMA X3000 збільшив цей показник до 384 Мбайт. Intel також розширила підтримку відеокодеків в GMA X3000, щоб включити повне прискорення MPEG-2 і обмежене прискорення VC-1.

Приблизно в той же час Intel представила GMA X3100 і GMA X3500. По суті це були модернізовані чіпи GMA X3000, які отримали підтримку Pixel Shader 4.0, що дозволяє працювати з новими API-інтерфейсами, наприклад DirectX 10. Тактова частота GMA X3100 була нижче, ніж у інших версій, оскільки він був призначений для мобільних платформ.

Еволюція графіки Intel | Останній GMA (2008 рік)

Після X3000 Intel розробила тільки одну серію чіпсетів з інтегрованою графікою. Сімейство Intel GMA 4500 складалося з чотирьох моделей, всі вони використовували однакову архітектуру з 10-ю виконавчими блоками. Для настільних чіпсетів було випущено три версії GPU. Найповільнішим з них був GMA 4500 c частотою 533 МГц. Два інших: GMA X4500 і X4500HD, працювали на тактовій частоті 800 МГц. Головна відмінність X4500HD від X4500 полягало у використанні повного апаратного прискорення VC-1 і AVC.

Мобільна версія графічного чіпа називалася GMA X4500MHD і працювала на частоті 400 МГц або 533 МГц. За аналогією з X4500HD, X4500MHD підтримував повне апаратне прискорення VC-1 і AVC.

Еволюція графіки Intel | Larrabee (2009 рік)

У 2009 році Intel зробив ще одну спробу вийти на ринок відеокарт, представивши Larrabee . Розуміючи, що її основною перевагою є глибоке розуміння архітектури x86, Intel хотіла створити GPU на базі шини ISA. Замість проектування з нуля розробка Larrabee відштовхувалася від першого процесора Pentium, який Intel вирішила модифікувати для того, щоб створити скалярний блок всередині GPU. Стара процесорна архітектура була значно перероблена, обзавелася новими алгоритмами і технологією Hyper-Threading для збільшення продуктивності. Незважаючи на те, що технологія Hyper-Threading в Larrabee була схожа на ту, яка використовувати в звичайних процесорах Intel, Larrabee була здатна виконувати завдання в чотири потоки на ядро ​​замість двох.

Для обробки вершин Intel створила незвично великий 512-бітний блок обчислень з плаваючою комою, що складається з 16 окремих елементів, здатних працювати як єдиний компонент або самостійні одиниці. Це FPU теоретично мав більш ніж в 10 разів більше пропускної здатності, ніж аналогічні чіпи Nvidia того часу.

В кінцевому рахунку ініціатива Larrabee була скасована, хоча Intel продовжує розвивати цю технологію.

Еволюція графіки Intel | Перше покоління Intel HD Graphics (2010 рік)

Intel представила лінійку HD Graphics в 2010 році, щоб відновити позиції, які втратила сімейство GMA. Графічне ядро ​​HD Graphics в першому поколінні процесорів Core i3, i5 і i7 було схоже на GMA 4500, за винятком двох додаткових виконавчих блоків. Тактова частота залишилася приблизно на тому ж рівні і стартувала з 166 МГц в малопотужних мобільних системах і зупинялася на позначці 900 МГц в більш дорогих CPU для настільних ПК. Хоча 32-нанометровий процесор і 45-нанометровий GMCH були повністю інтегровані на одному кремнієвому кристалі, обидва компонента перебували в корпусі процесора. Це дозволило знизити затримки між контролером пам'яті всередині GMCH і ЦП. Підтримка API з часів GMA істотно не змінилася, хоча загальна продуктивність збільшилася більш ніж на 50 відсотків.

Еволюція графіки Intel | Sandy Bridge: друге покоління Intel HD Graphics (2011 рік)

В Sandy Bridge Intel HD Graphics зробила ще один крок вперед в плані продуктивності. Замість двох окремих кристалів під кришкою Intel об'єднала процесори на одному кристалі, ще більше скоротивши затримку між компонентами. Крім того Intel розширила функціональність графічного чіпа, додавши технологію Quick Sync для прискорення перекодування і більш ефективний відеодекодер. Підтримка API розширилася тільки до DirectX 10.1 і OpenGL 3.1, але значно збільшилася тактова частота - тепер вона варіювалася в межах 350 - 1350 МГц.

Завдяки більш широкому набору функцій Intel вирішила сегментувати лінійку чіпів. Молодші моделі отримали мітку HD (базувалися на ядрі GT1 з шістьма EU і обмеженим відеодекодером), рішення середнього рівня носили назву HD 2000 (той же GT1 з шістьма EU, але повнофункціональний блок кодування / декодування), а чіпи верхнього рівня називалися HD 3000 (ядро GT2 з 12 EU плюс всі переваги Quick Sync).

Еволюція графіки Intel | Xeon Phi (2012 рік)

У той час як концепція Larrabee була більш орієнтована на ігри, компанія побачила її майбутнє в додатках з важкими обчислювальними завданнями і створила в 2012 році співпроцесор Xeon Phi . Одна з перших моделей під назвою Xeon Phi 5110P містила 60 процесорів x86 з великими 512-бітними блоками розрахунку векторів з тактовою частотою 1 ГГц. На такій швидкості вони могли забезпечити більш 1 TFLOPS обчислювальної потужності, споживаючи в середньому 225 Вт.

В результаті високої швидкості обчислень по відношенню до споживаної потужності Xeon Phi 31S1P використовувався при створенні суперкомп'ютера Тяньхе-2 в 2013 році, який по сьогоднішній день вважається одним з найшвидших суперкомп'ютерів у світі.

Еволюція графіки Intel | Ivy Bridge: Intel HD 4000 (2012 рік)

З появою Ivy Bridge Intel переробила свою графічну архітектуру. За аналогією з iGPU в Sandy Bridge графічне ядро ​​в Ivy Bridge продавалася в трьох різних версіях: HD (GT1 з шістьма EU і обмеженим блоком кодування / декодування), HD 2500 (GT1 з шістьма EU і повнофункціональним блоком кодування / декодування) і HD 4000 ( GT2 з 16 EU і повнофункціональним блоком кодування / декодування). HD 4000 працював при більш низькій частоті 1150 МГц, ніж Intel HD 3000, але мав чотири додаткових виконавчих блоку і був значно швидшим за свого попередника. В середньому приріст швидкості в Skyrim склав 33,9 відсотка. Частково приріст продуктивності пов'язаний з поліпшеною архітектурою, яка вперше перейшла на Pixel Shader 5.0, плюс з'явилася підтримка DirectX 11.0 і OpenCL 1.2.

Продуктивність технології Intel Quick Sync також значно збільшилася. Транскодування відео файлів H.264 з одного формату в інший виконувалося в два рази швидше. Апаратне прискорення відео також було вдосконалено і Intel HD 4000 технічно здатний декодувати одночасно кілька відеопотоків в 4K.

Еволюція графіки Intel | Intel розширює графічні лінійку чіпами Haswell (2013 рік)

В архітектурному плані ядро ​​HD Graphics в Haswell схоже на графічне ядро ​​в Ivy Bridge і може розглядатися як його розширення. Щоб отримати більше продуктивності з GPU для Haswell Intel використовувала грубу силу. На цей раз компанія віддала перевагу встановити в GT1 Haswell десять виконавчих блоків замість шести в попередньому поколінні. Було включено повне декодування відео, але відключені функції прискореного кодування і Quick Sync. Крім того Intel ще сильніше різноманітила асортимент GPU. Версія GT2 c 20 EU використовувалася в трьох різних графічних ядрах: HD Graphics 4200, 4400 і 4600. В основному вони розрізнялися по тактовій частоті.

Такоже Intel представила GPU більш високого класу під назв GT3. ВІН вміщував в собі 40 виконавчих блоків и забезпечував значний вищий рівень продуктівності. Процесори з ядром GT3 продавати під маркою HD Graphics 5000 и 5100. Рідкісна версія GT3e Intel Iris Pro 5200 включала 128 Мбайт пам'яті eDRAM в корпусі процесора и булу дерло втіленням сімейства Intel Iris Pro. Незважаючи на те, що Iris Pro 5200 працював швидше рішень без додаткової eDRAM, його вплив на ринок було обмежено, так як GPU з'явився лише в декількох топових процесорах.

Версія iGPU Haswell з низьким енергоспоживанням мала тільки чотири EU і використовувалася в процесорах Intel Atom під кодовою назвою Bay Trail . З появою високопродуктивного GT3 і економічного Bay Trail, iGPU Haswell налічував вісім різних моделей. Для порівняння в поколінні Sandy Bridge і Ivy Bridge було всього по три версії.

Еволюція графіки Intel | Broadwell (2014 рік)

В Broadwell Intel знову модернізувала iGPU для більш ефективного масштабування. У новій архітектурі виконавчі блоки були організовані в вісім підсекцій. Таким чином додавати EU було ще простіше, так як Intel могла дублювати підсекції кілька разів. Версія GT1 містила дві підсекції (хоча тільки 12 EU були активні). Наступні три продукти: HD Graphics 5300, 5500, 5600 і P5700 використовували чіп GT2 з 24 EU (але деякі версії мали тільки 23 активних EU).

Більш швидкі ядра GT3 і GT3e містили по 48 EU і використовувалися в HD Graphics 6000, Iris Graphics 6100, Iris Pro Graphics 6200 і Iris Pro Graphics P6300. Подібно чіпам Haswell Iris Graphics, моделі лінійки Broadwell Iris Graphics включали графічне ядро ​​GT3e з 128 Мбайт вбудованої пам'яті eDRAM. Кожна група з восьми виконавчих блоків мала 64 Кбайт загальної кеш-пам'яті. Ці графічні процесори підтримували DirectX 12, OpenGL 4.4 і OpenCL 2.0.

Еволюція графіки Intel | Skylake (2015 рік)

Остання версія інтегрованої графіки Intel реалізована в процесорах на архітектурі Skylake . Ці графічні чіпи близькі з iGPU Broadwell, мають однакове архітектурне побудова і рівну кількість EU майже у всіх моделях. Основні зміни торкнулися іменування. Intel змінила назви на HD Graphics 500. GPU початкового рівня стали називатися HD Graphics і HD Graphics 510 і використовувати кристал GT1 з 12 EU. HD Graphics 515, 520, 530 і P530 використовують чип GT2 з 24 EU.

Починаючи з Skylake Intel ще сильніше розділила продукти серії Iris і Iris Pro. Iris 540 і 550 будуть поставлятися з 48 виконавчими блоками в чіпі GT3e. Поки не ясно, яку назву ядра буде у Iris Pro 580, але воно буде містити в цілому 72 EU і, ймовірно, виявиться значно швидше, ніж графічний процесор Iris Pro 6200 в CPU Broadwell. Не ясно, скільки eDRAM буде в цих чіпах, але Intel, швидше за все, буде і далі розділяти графіком Iris і Iris Pro за рівнем продуктивності. Iris 540 матиме тільки 64 Мбайт пам'яті eDRAM, тобто половину від GT3e в Broadwell. Що стосується Iris Pro або Iris 550, Intel поки не оголошувала їх точних характеристик.

IRC (Internet Relay Chat)