Графическая архитектура Intel Gen11 и встроенная графика класса GT2 процессоров "Ice Lake": подробности

Микроархитектура процессоров Intel "Ice Lake" станет первым со времен "Skylake" (2015 г.) большим проектом, в котором компания собирается увеличить производительность IPC (количество исполняемых за такт инструкций). Начиная со "Skylake" Intel по сути использует одну и ту же архитектуру – и в части ядер CPU, и в части встроенной графики – в четырех поколениях процессоров. В "Kaby Lake" графика Gen9 была модернизирована до версии Gen9.5, которая стала поддерживать новые интерфейсы дисплеев и более быстрые драйверы. В архитектуре "Ice Lake" используются преимущества нового техпроцесса 10 нм, который позволяет укомплектовать процессор не только более быстрыми ядрами (с увеличенной производительностью IPC), но также и новой встроенной графикой Gen11. Компания Intel опубликовала доклад с подробным описанием этой архитектуры.

Из приведенных в докладе иллюстраций следует, что графика Gen11, как и подавляющее большинство графических архитектур Intel, относится к классу GT2. Например, Gen9.5 класса GT2 используется во всех процессорах Core восьмого и девятого поколений (за исключением SKU с суффиксами "F" или "KF"). Иллюстрации также подтверждают, что Intel будет продолжать использовать внутреннюю шину Ring Bus в процессорах "Ice Lake" для массового сегмента, несмотря на возможное увеличение числа ядер. Это немного неожиданно, так как в последних процессорах Intel корпоративного класса и класса HEDT уже применяется внутренняя шина Mesh Interconnect. В Intel, однако, заверяют, что iGPU имеет приоритетный доступ к Ring Bus с пропускной способностью 64 байта за такт при чтении и при записи, тогда как для ядер CPU определена пропускная способность 32 байта за такт при чтении и записи.

В отличие от ядер CPU, у iGPU функцию кэша L2 выполняет блок под названием "GTI" (Graphics Technology Interface). GTI взаимодействует с двумя другими функциональными блоками: Slice Common и кэш L3, который никак не связан с основным кэшем L3 всего процессора. Теперь встроенный графический процессор (iGPU) имеет свой отдельный кэш L3 объемом 3 МБ, хотя основной кэш L3 независимо от iGPU остается ключевым местом в архитектуре процессора. Кэш L3 iGPU является буфером между GTI и структурными элементами, которые называются Subslice. Они представляют собой неделимые вычислительные кластеры GPU, аналогичные потоковым мультипроцессорам в графических процессорах NVIDIA, – именно здесь находятся шейдеры. Кроме восьми блоков Subslice, мы видим здесь отдельный блок аппаратного обеспечения обработки геометрических данных; выше показаны «передовые» блоки, сигнал от которых поступает в блоки Subslice, и в их числе – специализированный аппаратный медиаускоритель. «Тыловой частью» управляет блок "Slice Common", включающий в себя блоки растровых операций (ROP), которые записывают данные в собственный кэш L3 iGPU.

На входе каждого блока Subslice находится кэш инструкций и потоковый демультиплексор, который распределяет вычислительную нагрузку между исполнительными блоками (EU). В архитектуре Gen11 GT2 всего 64 EU – это на 166% больше по сравнению с 24 исполнительными блоками графической архитектуры Gen9.5 GT2 (например, в процессоре Core i9-9900K). Такое значительное увеличение количества EU, вероятно, удвоит производительность и поможет отвоевать потерянные позиции в борьбе против APU AMD Ryzen. В состав каждого EU входят два арифметических логических устройства (ALU) с четырьмя исполнительными каналами каждое, регистровые ячейки и блок управления потоками. Каждые восемь EU имеют по несколько общих блоков, к которым относятся, например, медиасэмплеры. Intel модернизирует свой встроенный графический медиадвижок в направлении поддержки аппаратного ускорения большего числа форматов видеокодеков, в частности, 10-битного VP9. Контроллер дисплея теперь поддерживает технологии Panel Self Refresh, Display Context Save и Restore, адаптивную синхронизацию VESA Adaptive-Sync и выходы на базе USB-C.