[IDF 2015] Grafika gen9 w Intel Skylake – pograsz z nią bez karty graficznej

Z okazji IDF Intel ujawnił szczegółowe informacje o swoichjednostkach graficznych, których możliwości wcześniej można byłozobaczyć tylko na wielkich ekranach; płynność i wyrazistośćprezentowanej rozgrywki sugerowały, że w środku tkwi jakieśGeForce. A jednak nie. Odpowiedzialna jest za nie gen9, dziewiątageneracja GPU Intela, w której doszło do poważnych zmian wjednostkach wykonawczych, jednostkach funkcjonalnych, ale przedewszystkim w architekturze pamięci. Opisane tu zmiany dotyczą przedewszystkim układu Intel HD 530, zastosowanego we flagowymmikroprocesorze Intela Core i7 6700K.

Zacznijmy jednak od ogólnego spojrzenia na architekturę. Jakwidać, GPU zajmuje już niemal połowę całego zintegrowanegoczipu, pod względem powierzchni tyle samo, co rdzenie obliczenioweCPU. Poszczególne obszary należą jednak do oddzielnych domentaktowania – rdzenie CPU, procesor graficzny i magistralainterconnect taktowane są niezależnie.

Ta ostatnia ma topologiępierścienia i łączy interfejsy poszczególnych elementówprocesora przez 32-bajtowej szerokości dwukierunkową szyną danychz wydzielonymi liniami kontrolnymi. Warto tu zauważyć, że każdy zrdzeni CPU jest traktowany jako oddzielna część, podobnie jak imoduł agenta systemowego, dostarczający kontroler wyświetlania,pamięci, PCIe oraz specjalnej pamięci eDRAM, która w najwyższychmodelach czipów Skylake jest oferowana w rozmiarze 64 lub 128 MB itaktowana jest własnym zegarem. To przesunięcie kontrolera eDRAM doagenta systemowego ma służyć zwiększeniu wydajnościenergetycznej i częstotliwości odświeżania obrazu.

Jak wiadomo, kolejne generacje grafiki Intela zachowują modularnąarchitekturę, w której jednostki wykonawcze ułożone są wpaczkach, współdzieląc w nich dyspozytor wątków, pamięćpodręczną instrukcji, oraz pamięć podręczną L1 i L2 sampleratekstur. Paczki takie współdzielą z kolei jednostki funkcjonalnegrafiki i pamięć podręczną L3 w ramach struktury zwanej warstwą(slice). W większości rozwiązań gen9 każda paczka zawiera osiemjednostek wykonawczych, a każda taka jednostka może wykonywaćsiedem wątków jednocześnie i wysyłać do czterech poleceń dojednostek przetwarzania, w tym dwóch zmiennoprzecinkowych, jednejodpowiedzialnej za rozgałęzienia logiki i jednej odpowiedzialnej zawysyłanie wiadomości. Każdy z wątków ma dostęp do 128 rejestrówSIMD8. W ten sposób pojedyncza paczka dysponuje zasobami dojednoczesnej obsługi 56 wątków.

Układ Intel HD 530 to pojedyncza warstwa z trzema paczkamijednostek wykonawczych, co oznacza możliwość sprzętowegoprzetwarzania do 168 wątków. Warto jednak podkreślić, żemaksymalnie gen9 może zaoferować także układy dwu- (GT3) itrzywarstwowe (GT4), dając odpowiednio 336 i 504 wątki.

A co takiego stało się z pamięcią? Na pierwszy rzut oka widaćpowiększone do 768 KB cache L3, ale to nie wszystko. Powiększonoteż rozmiar kolejki LLC (last level cache) do nawet 8 MB, orazwykorzystano pamięć eDRAM jako pośrednika między LLC a pamięciąoperacyjną komputera, co ma zwiększyć przepustowość, usuwającjedno z wąskich gardeł systemu. Wspomina się też o natywnymwsparciu formatu NV12 YUV dla tekstur, co ma ułatwić współdzieleniedanych między interfejsem programowania obliczeń a jednostkamifunkcyjnymi mediów.

Zwiększono także moc obliczeniową samych jednostekwykonawczych. Potrafią one teraz na poziomie wątku wstrzymywać iwznawiać operacje, stosują lepsze mechanizmy planowania i obsługująnowe 32-bitowe operacje zmiennoprzecinkowe. Dodatkowo, idąc za modą,Intel wprowadził obsługę 16-bitowych zmiennoprzecinkowych typówdanych tam, gdzie 32-bitowa dokładność nie jest potrzebna.

W ten sposób zintegrowana jednowarstwowa grafika Intela HD 530, z24 jednostkami wykonawczymi jest w stanie uzyskać szczytowąwydajność obliczeniową (zmiennoprzecinkowe 32 bity) na poziomie384 FLOP/cykl.

Póki co wszystko to wygląda wspaniale, szczególnie pod kątemwydajności obliczeniowej dla OpenCL. Czy jednak to oznacza, żeRadeony i GeForce należy wyrzucić na śmietnik? Od wydajnościobliczeniowej do spektakularnej grafiki w grach jeszcze droga daleka,a niestety do tej pory podczas IDF za dużo o kwestiach potokówrenderowania nie udało się dowiedzieć. Podobnie wygląda kwestiawideo – Intel chwali się bardzo wsparciem dla wielu ekranów wrozdzielczości 2160p (4K) w gen9 i sprzętową akceleracjąodtwarzania wideo 4K, ale okazuje się się, że wsparcie to dotyczytylko HEVC i H.264 (VC1 i VP9 muszą obyć się software'owymdekodowaniem). Bez DisplayPortu 1.2 też lepiej do nowej grafiki niepodchodzić, nie obsługuje ona HDMI 2.0, co oznacza, że podłączającwyświetlacz 4K po HDMI, dostaniemy obraz odświeżany zczęstotliwością 30 Hz, a to nie wygląda ładnie.

Kolejna kłopotliwa kwestia to DirectX. W 2015 roku można byłobysię spodziewać starań o pełne wsparcie DirectX 12, jednak pókico w oficjalnymdokumencie Intela mowa jest wyłącznie o „DirectX 11.2+”. Winnych miejscach wspomina się jednak o „Direct 3D 2015” – comoże sugerować wsparcie dla niektórych funkcji najnowszego APIgrafiki Microsoftu. Póki co jednak, po uruchomieniu narzędziadxdiag na jednej z dostępnych tu maszyn z procesorem Skylake możnabyło zobaczyć, że maksymalny wspierany poziom funkcji to Direct3D11.1.

Konkluzja jest prosta – nie bez powodu Intel zwraca tyle uwagina gry e-sportowe. To tytuły, do których GeForce 980Ti nie jestpotrzebne. Większość poświęconej grom prezentacji dotyczyławłaśnie tej dziedziny rozrywki. Zaproszono nawet utytułowany,czysto kobiecy zespół CLG RED – ale czy te zawodowe gamerki grałyna intelowych rozwiązaniach w Metro: Last Light czy inną wymagającągrę? Nic z tego, to zabójczynie, które swoje życie poświęciłyniewymagającemu CS:GO, w które można było spokojnie w FullHD graćjuż na grafice zintegrowanej w Haswellach.

Pojawienie się gen9 jest więc przede wszystkim wyzwaniem dlaAMD, które także ze swoimi APU o branży e-sportu i tych prostychLoL-ach, DOTA-ch i CS:GO myśli. Rynkowi samodzielnych kartgraficznych Intel raczej jeszcze długo nie zagrozi, tym bardziej żekwestia wsparcia dla DX12 pozostaje tak niepewna. Być może jednakniebiescy liczą na to, że rynek ten stanie się nieistotny nadłuższą metę, a cyfowa rozrywka przeniesie się w te rejony,gdzie Intel może dominować? W szerszym ujęciu gamingowe inicjatywyChipzilli przedstawimy już niebawem – na szczęście nieograniczają się bowiem tylko do e-sportów.