Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
CSICSI
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Procesory graficzne Intel Xe - od laptopów po superkomputery

ghost666 09 Jan 2021 12:12 459 0
  • Procesory graficzne Intel Xe - od laptopów po superkomputery
    Po zaprezentowaniu dwóch nowych procesorów graficznych z linii Xe, Intel jest teraz oficjalnie producentem oddzielnych układów graficznych. Istnieje duża różnica między byciem uczestnikiem a byciem liderem sektora, ale dzięki swojej wieloaspektowej strategii graficznej, która obejmuje aplikacje od laptopów dla zwykłych graczy po wysokiej klasy komputery stacjonarne do gier i od podstawowych gier na Androida po superkomputery, Intel z pewnością chce zostać liderem. Ale czy ma to, czego do tego potrzebuje?

    W przeszłości układy grafiki był używany do dwóch typów aplikacji: gier i grafiki profesjonalnej. Sprzęt do gier obejmujący szeroki zakres urządzeń, od automatów do gier poprzez, konsole i komputery PC. Sprzęt dla profesjonalistów jest używany do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), tworzenia treści cyfrowych (DCC), obrazowania medycznego i różnych symulacji wizualnych. Pod koniec XXI wieku procesory graficzne zaczęły być przystosowywane do jeszcze innych zastosowań – aplikacji obliczeniowych o wysokiej wydajności (HPC).

    Obecnie istnieje wiele nowych aplikacji, które nie są do końca tradycyjnymi – grami, ProViz lub HPC. Aplikacje oparte na sztucznej inteligencji (AI) i głębokim uczeniu czy uczeniu maszynowym (DL/ML) mogą korzystać z wysoce równoległych procesorów graficznych, ale potrzebują obsługi nowych formatów danych, które nie są obsługiwane przez gry lub sprzęt profesjonalny. Wysokiej jakości symulacje rzeczywistości rozszerzonej i wirtualnej (AR i VR) wymagają dużej mocy graficznej, zapewnianej przez najwyższej klasy układy GPU, ale nie są przeznaczone do korzystania ze sprzętu dedykowanego do typowych zastosowań w systemach do grafiki profesjonalnej.

    Z drugiej strony, gry, jako usługa – dostępne w chmurze, a także aplikacje do renderowania obrazu po stronie serwera mają umożliwiać granie w gry, bez konieczności posiadania wydajnych komputerów przez użytkownika, jednakże używanie gotowych, typowych kart graficznych nie jest optymalne dla centrów danych i serwerów.

    Istnieją również inne aplikacje wykorzystujące akcelerację GPU, które wykorzystują wyraźnie równoległy charakter tego układu, ale nie należą one bezpośrednio do świata aplikacji obliczeniowych o wysokiej wydajności, ponieważ są one przeznaczone typowo dla zwykłych konsumentów czy prosumentów.

    Kiedy pod koniec 2017 roku Intel zatrudnił weterana sektora GPU, Raja Koduriego, aby założył swoją grupę Core and Visual Computing w firmie Intel w celu opracowania oddzielnych procesorów graficznych, padło więcej pytań niż pojawiło się odpowiedzi. Przypomniało to o historii Intela, m.in. z kartą graficzną i740, tworzoną pod koniec lat ’90 XX wieku, a następnie Larrabee GPU HPC, jakie pojawiło się pod koniec 2010 roku. Aby odnieść sukces, jako dostawca procesorów graficznych w dzisiejszych czasach, Intel musiał opracować rodzinę procesorów graficznych dla tradycyjnych komputerów, sektora HPC i nowych aplikacji. Jest do dosyć trudne zadanie z uwagi na ekstremalny poziom złożoności tych systemów.

    Pod koniec 2020 roku Intel w końcu przedstawił swój pierwszy oddzielny procesor graficzny. Jest to pierwsza konstrukcja GPU tej firmy od dwóch dekad. Intel ujawnił również kilka dodatkowych szczegółów na temat swojej strategii rozwoju linii graficznej. W poniższym artykule przeanalizujemy plany firmy Intel i przywołamy opinie ekspertów na temat potencjalnych perspektyw tej firmy.

    Chodzi o architekturę

    Kiedy Intel odświeżył swoje wysiłki w zakresie tworzenia oddzielnych układów graficznych trzy lata temu, firma dała jasno do zrozumienia, że posunięcie to jest częścią jej strategicznych wysiłków na rzecz stworzenia lepszego rozwiązania dla systemów sztucznej inteligencji, grafiki (gry, symulacje, oprogramowanie profesjonalne, systemy AR i VR itp.), uczenia maszynowego. i inne obciążenia wymagające dużej wydajności dla segmentów klienckiego, serwerowego, centrów danych i HPC. Poprzednia próba Intela zbudowania wielordzeniowego procesora - o nazwie kodowej Larrabee - który mógłby obsługiwać zarówno grafikę, jak i obciążenia HPC, w dużej mierze zakończyła się niepowodzeniem, ponieważ Intel próbował wprowadzić x86 do świata, które być może nigdy tego nie potrzebował.

    Z Koduri na czele, Intel zaczął opracowywać Xe, równoległą architekturę obliczeniową, która może dostosowywać się do różnych obciążeń i skalować od TFLOPS do ExaFLOPS pod względem wydajności i funkcji. Spędziwszy dziesięciolecia w różnych firmach projektujących i produkujących GPU, Koduri jak nikt inny rozumie, że żadna pojedyncza architektura nie pasuje do wszystkich zastosowań, i dlaczego zarówno AMD, jak i Nvidia opracowują obecnie specjalne wersje swoich procesorów graficznych dla centrów danych i superkomputerów. Dlatego zdolność adaptacji jest jedną z kluczowych cech architektury procesorów graficznych Intel Xe.

    Do tej pory Intel wprowadził na rynek architekturę Xe-LP dla zintegrowanych i dyskretnych procesorów graficznych o niskim poborze mocy, a w obecnym roku firma planuje wprowadzić na rynek trzy kolejne architektury GPU Xe, dedykowane do różnych obciążeń. Oczywiście Intel zamierza regularnie aktualizować ofertę swojej rodziny układów graficznych.

    Procesory graficzne Intel Xe - od laptopów po superkomputery


    Aby zapewnić, że wszystkie możliwości i instrukcje, które procesory graficzne Xe (a także akceleratory sztucznej inteligencji, procesory i układy FPGA) mogą być łatwo używane przez twórców oprogramowania, Intel wprowadził interfejs programowania aplikacji oneAPI, a także bezpośredni interfejs poziomu Zero. (tylko dla produktów AI, GPU i FPGA). Opis tego stosu oprogramowania jest poza zakresem tematycznym tego artykułu – skupiamy tutaj się na sprzętowej stronie nowej rodziny.

    Xe-LP: Zacznijmy od czegoś prostego

    Podczas gdy Intel był nieobecny na rynku samodzielnych procesorów graficznych od dwóch dekad, firma nadal rozwijała swoje zintegrowane procesory graficzne przeznaczone dla niedrogich czy energooszczędnych komputerów klienckich. Ta architektura - czasami nazywana Gen - była wystarczająco dobra do swoich zadań, ale ponieważ obecnie Intel przygląda się szerszemu zakresowi aplikacji, potrzebował zupełnie nowej architektury.

    Podstawowa mikroarchitektura w stosie Xe firmy Intel nosi nazwę Xe-LP i będzie używana w zintegrowanych procesorach graficznych, a także w niedrogich oddzielnych procesorach graficznych. Na pewnym poziomie, Xe-LP od Intela to projekt na poziomie funkcji DirectX 12.1, podobnie jak wprowadzona w zeszłym roku 11. generacja, choć z kilkoma dodatkowymi funkcjami. W międzyczasie Xe-LP od samego początku przyniósł wymierne korzyści w zakresie wydajności dzięki nowej architekturze i zwiększonemu potencjałowi taktowania wyższą częstotliwością (do 1,70 GHz w porównaniu do 1,1 GHz w przypadku poprzedniej generacji układów) dzięki nowemu węzłowi procesowemu Intel 10 nm SuperFin.

    Procesory graficzne Intel Xe - od laptopów po superkomputery


    Pierwszym produktem wykorzystującym procesor iGPU Intel Xe-LP jest procesor Tiger Lake jedenastej generacji, dedykowany do notebooków i kompaktowych komputerów stacjonarnych. Najwyższa wersja Xe-LP iGPU zawiera w sobie 96 jednostek wykonawczych (EU) zdolnych do osiągania 1536 FP16 FLOPS/takt; silnik tekstur osiągający do 48 tekseli/takt; silnik rastrowy osiągający 24 piksele/takt; oraz nowy podsystem pamięci z nową pamięcią podręczną L1, pamięcią podręczną L3 o wielkości 16 MB, kompresją typu end-to-end i nowym łączem pamięci typu ringbus, który zapewnia dwukrotnie wyższą przepustowość (w porównaniu z poprzednią generacją tych modułów graficznych).

    Procesory graficzne Intel Xe - od laptopów po superkomputery


    Najważniejszą zmianą architektoniczną w architekturze Xe-LP w porównaniu z architekturami poprzedniej generacji są całkowicie nowe jednostki wykonawcze (UE), które teraz posiadają szerokie na osiem FP/INT jednostki ALU i rozszerzoną matematyczną jednostkę ALU o szerokości dwóch FP/INT. Jednostka arytmetyczno logiczna o szerokości 8 może obsługiwać jedną operacje/takt FP32/INT32, dwie operacje/takt dla FP16/INT16 i cztery operacje/zegar dla zmiennych INT8, aby lepiej obsługiwać obciążenia AI, które używają różnych typów danych. W międzyczasie, aby zaoszczędzić trochę miejsca w układzie, dwie UE współdzielą kontroler wątków.

    Procesory graficzne Intel Xe - od laptopów po superkomputery


    Zakładając, że wszystkie jednostki ALU FP/INT są zajęte i pracują z częstotliwością taktowania 1,35 GHz, zaawansowany procesor iGPU Xe-LP Tiger Lake oferuje około 2,1 TFLOPS wydajności obliczeniowej FP32 dla algorytmów grafiki, co jest prawie dwa razy wyższą wartością niż dla poprzedniej generacji układów Intel Iris Plus – grafiki G7 (1,12 TFLOPS). W zależności od modelu procesora, Intel skaluje swoje Xe-LP iGPU, więc istnieją tańsze wersje o zmniejszonej liczbie jednostek UE i innych optymalizacjach, ale także o mniej imponującej wydajności.

    Procesory graficzne Intel Xe - od laptopów po superkomputery


    Nowe procesory graficzne Xe-LP są również wyposażone w najnowsze silniki graficzne i multimedialne firmy Intel. Najnowszy silnik multimediów oferuje 12-bitowy, kompleksowy potok wideo do odtwarzania wideo w formatach takich jak BT.2020, wraz z przyspieszanym sprzętowo dekodowaniem najnowszych kodeków, takich jak AV1. Silnik multimediów jest ważny nie tylko dla zintegrowanej grafiki, ponieważ układy GPU są używane głównie do pracy i akceleracji odtwarzanych mediów, ale także do różnych aplikacji do strumieniowego przesyłania wideo.

    Silnik wyświetlania obsługuje cztery potoki, a także wyjścia eDP, DisplayPort 1.2, HDMI 2.0 i Thunderbolt 4/USB4 Type-C, co jest wystarczająco szybkie dla dzisiejszych zintegrowanych i podstawowych układów GPU.

    Procesory graficzne Intel Xe - od laptopów po superkomputery


    Intel pozycjonuje swoje zintegrowane i oddzielne procesory graficzne Xe-LP zarówno jako rozwiązanie dla graczy, jak i dla twórców. Dlatego firma dokłada wszelkich starań, aby zoptymalizować swoje sterowniki pod kątem najlepszej wydajności i jakości gier. Na przykład sterowniki Xe-LP obsługują kodowanie sprzętowe w celu zwiększenia elastyczności w grach opartych na DirectX 11. Ponadto układy GPU nadal obsługują cieniowanie o zmiennej częstotliwości (VRS), aby nie wykorzystywać zbyt dużej mocy obliczeniowej na cieniowanie części sceny, które nie są uważane za ważne. VRS musi zostać zaimplementowany przez twórców gier, więc jego korzyści są różnem w zależności od konkretnego tytułu. W międzyczasie Intel dodaje również technikę wyostrzania gier (GS), która zwiększa klarowność obrazu w grach bez zwiększania rozdzielczości, co oszczędza na przepustowość, ale prawdopodobnie dodatkowo obciąża inne części GPU. GS jest kontrolowany przez użytkowników końcowych.

    Według analityków z Jon Peddie Research, prawie 70% komputerów PC korzysta ze zintegrowanej grafiki Intela. Dlatego przejście Intela ze zintegrowanych procesorów graficznych na nową architekturę Xe-LP ma jeden ważny skutek: twórcy gier, które są adresowani do graczy z wbudowanymi procesorami graficznymi, będą musieli dostosować swoje oprogramowanie (silniki, oprogramowanie pośredniczące, gry) do najnowszej architektury Intela. Co więcej, Intel może dostosować swoje sterowniki, aby zapewnić konkurencyjną wydajność i brak artefaktów wizualnych, zanim dostarczy później oddzielne produkty Xe przeznaczone dla bardziej wymagających graczy.

    „Układ Xe-LP zawsze był kluczowym pierwszym krokiem w naszej strategii” powiedział Bruce Fienberg, rzecznik Intela. „To energooszczędny fundament, na którym skalujemy architekturę dla reszty rodziny, który pomoże nam dostarczyć nasz pierwszy oddzielny procesor graficzny od ponad dwóch dekad. Xe-LP trafia na duży rynek z setkami milionów nowych użytkowników zintegrowanych kart graficznych każdego roku i zapewni wrażenia wizualne większości ludzi na całym świecie”.

    Warto zauważyć, że Xe-LP firmy Intel jest mikroarchitekturą o największej mocy i optymalnym obszarze ze wszystkich mikroarchitektur Xe. Z pewnością będzie używany w komputerach PC i różnych urządzeniach przenośnych, takich jak tablety, ale według Intela nie powinien być skalowany do takich układów, jak produkty MobileEye.

    Iris Xe Max „DG1”: pierwszy oddzielny procesor graficzny Intel od dziesięcioleci

    Pierwszy komercyjny samodzielny procesor graficzny Intela od dwóch dekad nosi nazwę Iris Xe Max (wcześniej był znany, jako kodowa nazwa DG1). Procesor ten oparty jest na mikroarchitekturze Xe-LP i ma taką samą konfigurację, jak najwyższej klasy zintegrowany procesor graficzny Tiger Lake.

    Procesor graficzny zawiera w sobie 96 jednostek EU, silnik tekstur 48 tekseli/takt, silnik rastrowy 24 pikseli/takt, 128-bitowy kontroler pamięci, obsługujący do 4 GB pamięci LPDDR4X oraz interfejs PCIe 4.0 x4 do połączenia z procesorem laptopa, który nie ma zbyt wielu wolnych linii PCIe. Intel Iris Xe Maxis został wyprodukowany przy użyciu technologii 10nm SuperFin, tej samej, która jest używany w procesorach Intel Tiger Lake.

    Ponieważ procesor graficzny Iris Xe Max DG1 jest oddzielną częścią, przeznaczoną do notebooków, jest taktowany z częstotliwością 1650 MHz i zapewnia do 2,46 FP32 TFLOPS wydajności. Chociaż ma taką samą konfigurację jak najwyższej klasy zintegrowany procesor graficzny Intela (aczkolwiek z częstotliwością wyższą o 22%), jego wydajność będzie prawdopodobnie zauważalnie wyższa, ponieważ ma zwiększony pobór prądu (TDP), a także własną 128-bitowy interfejs pamięci.

    Według Intela, bez ograniczeń TDP z Tiger Lake i z całkowitą przepustowością pamięci do 68 GB/s, Iris Xe Max zapewnia doskonałą wydajność w grach, w jakości Full HD, a także przy dodatkowych obciążeniach AI. Wygląda na to, że firma chce, aby jej układ DG1 zajmował się nie tylko podstawowymi grami (które są również adresowane przez wbudowane procesory graficzne), ale także aplikacjami wymagającymi dużej mocy obliczeniowej klasy konsumenckiej (takimi jak oprogramowanie Gigapixel AI Topaz Labs).

    Z punktu widzenia wydajności gier, głównymi konkurentami dla procesora graficznego Intel Iris Xe Max są AMD Radeon RX 560 (GPU z 2016 roku), GeForce GTX 1050 Ti (GPU z 2017) Nvidii lub jego niższy odpowiednik Radeona - MX350. Przy rozdzielczości 1080p,46 FP32 TFLOPS rzeczywiście wystarcza do wielu gier, ale nie wystarcza już do wielu nowszych tytułów czy wyższych rozdzielczości, dlatego gracze mają tendencję do kupowania bardziej wydajnych i droższych GPU. Ponadto 2,46 FP32 TFLOPS nie wystarcza do wizualizacji w programach CAD czy 3D w czasie rzeczywistym, ponieważ mają one dosyć wysokie wymagania, aby obraz wyglądał przekonująco. Oczywiście DG1 nie został zaprojektowany z myślą o takich aplikacjach, ale oznacza to, że twórcy tego rodzaju oprogramowania nie będą mieć styku z procesorami graficznymi Intela przez jeszcze, co najmniej kolejny rok.

    „Dla programistów gier i aplikacji biznesowych reprezentują zupełnie różne paradygmaty” powiedział Yaroslav Lyssenko, dyrektor generalny Limestone Simulations. „Gry są tworzone dla sprzętu, który jest popularny. Do biznesowych symulacji czy VR potrzebny jest najlepszy możliwy sprzęt, aby wyglądały jak najbardziej realistycznie”.

    Chociaż Iris Xe Max nie będzie używany do zadań wymagających znacznie większej mocy graficznej, niż może on zapewnić, będzie używany m.in. do przyspieszania różnych aplikacji do tworzenia treści dzięki technologiom Intel Deep Link i Additive AI. Krótko mówiąc, Deep Link to zestaw oprogramowania i firmware, który równoważy obciążenie pracą i TDP między zintegrowanym procesorem graficznym Intel Tiger Lake i oddzielnym procesorem graficznym Iris Xe Max, podczas gdy Additive AI umożliwia wykorzystanie zasobów obliczeniowych iGPU i dGPU w danej aplikacji. Obecnie Deep Link i Additive Ai są obsługiwane przez programy takie jak HandBrake, Topaz Gigapixel AI i XSplit, ale Intel twierdzi, że ostatecznie jego technologie akceleracji będą obsługiwane przez Blendera, a także różne aplikacje od CyberLink i Magix.

    Podczas gdy niektórzy producenci komputerów PC mogą próbować budować laptopy z procesorem wyposażonym w układy iGPU o niskiej wydajności, a także dGPU Iris Xe Max, aby zaoferować graczom produkt oparty w pełni o portfolio Intela, to trudno oczekiwać, że dyskretna grafika Intela przejmie klientów korzystających z układów firm z konfiguracjami iGPU wyższej klasy. Tymczasem Intel Iris Xe Max nie zapewnia radykalnie wyższej wydajności niż konkurencyjne układy, a reklamy firmy Intel nadal skupiają się raczej na procesorach (w dużym stopniu, ponieważ przedstawia czasami DG1, jako koprocesor). Niemniej jednak, jak uważa Jon Peddie, szef Jon Peddie Research, układ Iris Xe Max znajdzie swoje miejsce na rynku.

    „DG1 znajdzie swoje miejsce, a producenci OEM stworzą dla niego nowe aplikacje” powiedział Peddie. „Marka Intela jest tak potężna, że producenci OEM nie będą w stanie się od niej odwrócić. GeForce MX350 od Nvidia jest starszej generacji, więc w oczekiwaniu na naciski Intela. Musimy zobaczyć, jakie są koszty tego 30% wzrostu prędkości - w watach i w dolarach. Również na podstawie zdjęć układ wygląda obiecująco”.

    Źródło: https://www.eetimes.com/intels-xe-gpus-from-laptops-to-supercomputers/

    Cool! Ranking DIY
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 10189 posts with rating 8481, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • CSICSI