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五、整合圖形核心
Intel的集成顯卡似乎總是個笑話,但這次確實不一樣了。SNB的CPU性能相比現在提昇了10-30%,進化到第六代的GPU圖形性能則會輕松翻好幾番。
Westmere雖然也自帶了圖形核心,但與CPU是雙內核封裝,只是通過45nm工藝、更多著色硬件、更高頻率提昇了性能,SNB則將CPU、GPU封裝在同一內核中,全部采用32nm工藝,特別是顯著提高了IPC(指令/時鍾)。
SNB GPU有自己的電源島和時鍾域,也支持Turbo Boost技術,可以獨立加速或降頻,並共享三級緩存。顯卡驅動會控制訪問三級緩存的權限,甚至可以限制GPU使用多少緩存。將圖形數據放在緩存裡就不用繞道去遙遠而『緩慢』的內存了,這對提昇性能、降低功耗都大有裨益。
不過這麼做並沒有說起來這麼簡單。NVIDIA GF100核心費了九牛二虎之力,SNB其實也差不多,同樣進行了全新設計。
順便提一下Intel的獨立顯卡工程Larrabee。它的重點是廣泛使用全面可編程硬件(除了紋理硬件),SNB則是全面使用固定功能硬件,功能特性和硬件單元相對應,這樣的好處是性能、功耗、核心面積都大大優化,損失則是缺乏彈性。顯然,Intel世界的中心仍舊是CPU,不能讓GPU過分強大,這和NVIDIA的理念正好相反。
可編程著色硬件被稱為EU,包含著色器、核心、執行單元等,可以從多個線程雙發射時取指令。內部ISA映射和絕大多數DX10 API指令一一對應,架構很像CISC,結果就是有效擴大了EU的寬度,IPC也顯著提昇。
抽象數學運算由EU內的硬件負責,性能得以同步提高。Intel表示,正弦(sine)、餘弦(cosine)操作的速度比現在的HD Graphics提昇了幾個數量級。
Intel此前的圖形架構中,寄存器文件都是即時重新分配的。如果一個線程需要的寄存器較少,剩餘寄存器jiuihui分配給其他線程。這樣雖能節省核心面積,但也會限制性能,很多時候線程可能會面臨沒有寄存器可用的尷尬。在芯片組集成時代,每個線程平均64個寄存器,Westmere HD Graphics提高到平均80個,SNB則每個線程固定為120個。
所有這些改進加起來,SNB裡每個EU的指令吞吐量都比現在的HD Graphics增加了一倍。
SNB集成的GPU圖形核心分為兩大版本,分別擁有6個、12個EU。首批發布的移動版全部是12個EU,桌面版則根據型號不同而有兩種配置,可能是高端12個、低端6個。得益於每個EU吞吐量翻番、運行頻率更高、共享三級緩存等特點,即使只有六個的時候性能也會相當令人滿意。
下邊就是移動版SNB、GeForce 310M同時運行《星際爭霸2》: