Intel выпускает первые мобильные видеокарты Arc: новая архитектура и другие отличительные особенности

Ни для кого не было секретом, что Intel готовит серию дискретных видеокарт Arc, но вот, наконец, компания представила их официально, вылив на нас целое море информации. Первые видеокарты Arc пользователи получат в составе ноутбуков, но, как мы увидим далее по ходу этой статьи, структурные и технологические решения, отличающие это семейство видеокарт, в будущем способны оказать влияние и на развитие настольной графики.

После многих месяцев ожидания наступил день выпуска и официальной презентации первых дискретных видеокарт семейства Intel Arc, и эта презентация оказалась весьма информативной. До настоящего момента об архитектуре и других особенностях Arc было мало что известно, но сегодня мы, наконец, узнали, какие блоки входят в состав этих графических чипов, как это все работает и какие специфические возможности и преимущества эти первые “алхимические” видеокарты смогут дать нашим компьютерам.

Первый выпуск Arc предназначен для сегмента ноутбуков, и Intel демонстрирует нам здесь поистине революционный подход к делу. Модели с графикой серии Arc 3 “уже доступны”, хотя мы полагаем, что фактически получить на руки эти ноутбуки можно будет не ранее чем через месяц. В начале лета выйдут модели серии Arc 5 и Arc 7, представляющие средний и топовый сегменты. Intel не объявила конкретную дату выхода первых настольных видеокарт, но уже известно, что это будет во втором квартале.

Хотя графика Arc 3, судя по номеру серии, не обещает слишком многого с точки зрения игровой производительности, Intel, тем не менее, позиционирует эти чипы как опции для “улучшенного гейминга”. Класс Arc 5 обозначен как “продвинутый гейминг”, а графика Arc 7 ориентирована на “высокопроизводительный гейминг”. Однако целевая область применения Arc не ограничивается геймингом. Intel разработала эти видеокарты также в расчете на креативный сегмент и даже – на ИИ-приложения с глубоким обучением.

Основные отличительные особенности графических чипов Intel Arc

Прежде чем углубляться в детали, мы должны сразу отметить одно уникальное достоинство графики Intel Arc: полную поддержку видеокодека AV1. Когда Intel объявила об этом в предварительном пресс-коммюнике, мы задумались. Карты AMD и NVIDIA поддерживают декодирование формата AV1, но не кодирование в этот формат. Intel становится пионером на рынке видеокарт, впервые предлагающим сразу и декодирование, и кодирование AV1, и мы рады это приветствовать.

В настоящее время AV1 становится ведущим форматом для транслирования видео, так что это отличная новость для гейм-стримеров, а также Netflix. Netflix фактически является одним из учредителей этого формата, вместе с Amazon, Google, Cisco, Mozilla, Microsoft и – как мы теперь знаем – Intel. К этому альянсу уже присоединились другие участники, в числе которых AMD, Arm, NVIDIA, Xilinx и Adobe.

Еще больше радует тот факт, что аппаратное ускорение кодирования AV1 уже поддерживается пятью программными продуктами: Adobe Premiere Pro, Blackmagic Design DaVinci Resolve, HandBrake, XSplit и FFMPEG, что служит базисом для многих других решений, таких как OBS Studio и VLC.

Такую же полную поддержку (кодирование и декодирование), помимо AV1, в новых видеокартах Intel получили кодеки VP9, AVC и HEVC, с возможностью 12-битного декодирования контента 8K@60 Гц и 10-битного кодирования HDR-контента. Медиадвижок от Intel всегда выглядел довольно солидно, поэтому интересно будет посмотреть, как будут работать эти дискретные видеокарты повышенной производительности в сравнении с продуктами конкурентов, – особенно если учесть, что AMD и NVIDIA в каждом следующем поколении своих видеокарт предлагают что-то новое.

Аппаратное ускорение кодирования AV1 – это самая заметная фишка Intel Arc, которой пока нет у конкурентов, кроме того, можно ожидать, что все конкурирующие аналоги будут предлагать во многом пересекающиеся наборы функций, включая программные решения. В Intel для графики Arc разработан собственный полный комплект утилит (некоторые из которых упомянуты ниже), и мы скоро увидим, способны ли они обеспечить более высокий класс оптимизации, чем решения конкурентов.

В части дисплейных выходов многие спецификации были ожидаемы, но приятно своими глазами увидеть подтверждение того, что графика Arc может поддерживать одновременно и высокое разрешение, и высокую частоту обновления экрана. Благодаря поддержке HDMI 2.0b и DisplayPort 1.4a/2.0 видеокарта Arc может обслуживать одновременно два монитора 8K@60 Гц или четыре монитора 4K@120 Гц. Для высокоскоростного гейминга актуальна поддержка частоты обновления 360 Гц на разрешении 1080 и 1440p.

Карты Arc также предлагают ряд решений для улучшения гладкости движущейся картинки, в том числе хорошо известную технологию Adaptive Sync, обеспечивающую согласование частоты кадров и частоты обновления экрана. Также доступна технология Speed Sync, которая всегда показывает последний кадр без разрывов, и, наконец, третья опция под названием Smooth Sync, которая «размывает» разрыв изображения с помощью дизеринг-фильтра и лучше всего работает с постоянной частотой обновления.

Как, вероятно, многие и ожидали, Arc также поддерживает весь функционал DirectX 12 Ultimate, в том числе переменную частоту шейдинга для разных участков кадра (Variable Rate Shading), сетчатый шейдинг (Mesh Shading), избирательную загрузку текстур (Sampler Feedback) и рейтрейсинг (также поддерживаемый API Vulkan RT). Поддержка рейтрейсинга у Intel реализована несколько отличным от других способом, поэтому особенно интересно, какие преимущества (или, наоборот, помехи) он принесет на практике в сравнении с конкурирующими технологиями, тем более что RT-решения AMD и NVIDIA с точки зрения производительности на данный момент заметно различаются.

В дополнение ко всем этим продвинутым фишкам Intel также предлагает свою технологию масштабирования разрешения (аналог AMD FSR и NVIDIA DLSS) под названием XeSS. Об этой разработке известно уже давно, и все результаты, которые мы до сих пор видели, выглядят довольно хорошо. Единственное, чего мы не знали – какие игры будут поддерживать эту опцию, но сегодня, наконец, ознакомились с первоначальным списком:

В этом списке представлены как новые, так и старые игры – например, классическая Shadow of the Tomb Raider и только что выпущенная Ghostwire: Tokyo. Конечно, Intel говорит, что это только начало, и, как и в случае конкурентов, мы увидим, как этот список будет расти.

В наше время невозможно выпустить видеокарту без фирменного программного обеспечения, с помощью которого можно настроить ее функционал оптимальным образом, и Intel предлагает здесь свое новое приложение “Control”. Это приложение организовано по принципу «все в одном» и позволяет быстро установить нужные настройки производительности, стриминга или записи или загрузить последние версии драйверов. Интересно, что Intel здесь разрешает включать опцию автоматического обновления драйверов без какого-либо участия пользователя, но, конечно, вы также можете загружать их вручную.

Вызов приложения Control осуществляется нажатием сочетания клавиш Alt + I (надеемся, что это сочетание будет изменяемым). При нажатии сочетания Alt + O появляется окно с актуальной информацией, относящейся к текущей игре: частота кадров, тактовая частота и температура GPU, скорость вращения вентиляторов и т.д.

Продуктовые серии Intel Arc, их характеристики и показатели производительности

Как уже было упомянуто, первые ноутбуки с графикой Intel Arc будут оснащены видеокартами серии Arc 3. Среди них будут как SKU с картой A350M, так и с A370M – последняя содержит на 33% больше ядер, предлагает намного большую тактовую частоту и, соответственно, имеет более высокие граничные значения TDP. Обратите внимание, что Intel указывает не одно значение TDP, а диапазон. Компания отмечает, что указанные на этих слайдах тактовые частоты соответствуют меньшей границе диапазона TDP, то есть, фактически, наименьшей производительности.

Обе модели Arc 3 этого выпуска имеют 4-гигабайтный фрейм-буфер и 64-разрядную шину памяти. Цифры довольно скромные, но для компонентов начального уровня, предназначенных к тому же для ультракомпактных ноутбуков, это нормальные значения.

Когда выйдут карты серий Arc 5 и Arc 7, мы увидим более высокий потенциал производительности – топовый компонент A770M будет иметь на борту 16 ГБ видеопамяти, что является рекордным значением для мобильных платформ. Что-то большее 8 ГБ в настоящее время можно найти только в решениях NVIDIA для высокопроизводительных мобильных рабочих станций (например, RTX A4500 или A5500).

При взгляде на спецификации видеокарт Arc сразу бросается в глаза одна вещь – разница в количестве графических ядер относительно конкурентов. Каждое “ядро Xe” (Xe Core) содержит 16 отдельных ядер (векторных движков), то есть топовый чип A770M предлагает в общей сложности 512 ядер. Это очень далеко от тех тысяч, которые мы привыкли видеть в чипах AMD и NVIDIA, но, в конечном счете, значение имеет результирующая производительность.

Чтобы дать более наглядное представление о производительности видеокарт серии Arc 3, Intel проводит сравнение результатов A370M и встроенного GPU Iris Xe в составе процессора Core i7-1280P:

По сравнению с графикой Xe предыдущего поколения прирост производительности не такой большой, как нам хотелось бы, но опять же – это серия начального уровня, и более значительный прогресс мы еще увидим. Тем не менее, уже сейчас Intel показывает нам возможность играть с графикой Arc 3 на разрешении 1080p с частотой кадров 60 FPS, и не только в менее требовательные к графике игры категории e-sports. Даже в Destiny 2 с настройками Medium мы, по данным Intel, можем рассчитывать в среднем на 60 FPS.

Из результатов хочется отдельно отметить хорошую производительность Arc в играх с API Vulkan. Этот API – единственный, который используется в Wolfenstein: Youngblood, и здесь мы видим 78 FPS при уровне настроек детализации Medium. Еще один отличный шутер, DOOM Eternal, с настройками High идет на новой видеокарте Intel с частотой кадров 60+ FPS.

В играх класса e-sports производительность новой карты может быть еще более впечатляющей. По данным Intel, такие игры, как Fortnite, GTA V, Rocket League и Valorant, при правильно подобранных настройках детализации могут идти с частотой кадров в районе 100 FPS.

Выше мы упомянули, что на момент выхода технологию Intel XeSS будет поддерживать уже довольно внушительный список игр, но в настоящее время компания прикладывает титанические усилия для того, чтобы игр, гарантированно поддерживающих XeSS, стало еще больше. На следующем слайде присутствуют несколько игр из первого списка официальной поддержки XeSS, но из добавленных обращают на себя внимание суперпопулярная Elden Ring, а также Total War: Warhammer III.

Помимо гейминга, в качестве целевой нагрузки видеокарт Intel Arc заявлены также креативные приложения, что очень приятно, поскольку это наша любимая область. В фокусе основного внимания здесь кодировочные задачи, которые являются более легкой нагрузкой, по сравнению, например, с рендерингом, но такая расстановка приоритетов вполне закономерна, поскольку мы пока имеем дело с компонентами Arc начального уровня. Как бы там ни было, представленные результаты Arc в кодировочных приложениях выглядят прилично:

По сравнению со встроенной графикой Xe процессора Core i7-12800H производительность Arc 3 в задачах на скорость кодирования данных заметно выше. Это касается не только традиционных задач с перекодированием контента из одного формата в другой, но и применения таких продвинутых опций Premiere Pro, как Auto Reframe и Scene Edit Detect.

Архитектура Intel Arc

В начале статьи мы уже упомянули ряд функциональных особенностей новых видеокарт, и теперь рассмотрим более подробно, какие внутренние компоненты GPU Arc отвечают за эти функции и какова структура этих компонентов.

В основе графического процессора Arc лежит ядро Xe HPG, архитектура которого существенно отличается от предыдущих графических архитектур Intel. Медиа- и дисплейные движки полностью новые и работают как графический конвейер. Ожидалось, что новый графический чип будет ориентирован в основном на гейминг, но область применения Arc получилась намного более широкой. Новая графика Intel также предназначена для серьезной работы с креативными и ИИ-приложениями, и это отражено в алхимической архитектуре Arc.

Базовым компонентом каждого графического процессора Intel Arc является так называемый “рендер-слайс” (render slice), которых может быть до восьми на чип. Каждый рендер-слайс содержит несколько ядер Xe (Xe-core), каждое из которых включает в себя 16 векторных движков. Остальные компоненты рендер-слайса отвечают за растеризацию, расчет геометрии и рендеринг.

Хотя рендер-слайсы вмещают в себя все имеющиеся в GPU отдельные ядра Xe, в спецификациях видеокарт Arc Intel указывает общее число ядер Xe, а не рендер-слайсов или векторных движков. Например, графический чип A350M содержит в общей сложности 96 векторных движков и 1.5 рендер-слайса. Топовый компонент Intel Arc, чип A770M, содержит 512 векторных движков. Каждое ядро Xe имеет в своем составе собственные блоки рейтрейсинга, сэмплинга и потоковых вычислений, при этом каждые два ядра используют один пиксельный блок. Intel заявляет, что эта современная архитектура обладает в 1.5 раза большей энергетической эффективностью (FPS/Вт) по сравнению с графической архитектурой 11-го поколения Xe-LP.

Компоненты ядра Xe под названием “XVE” представляют собой векторные движки, осуществляющие традиционный шейдерный процессинг, в то время как матричные движки “XMX” дополнительно осуществляют операции матричного умножения и накопления, что актуально для рабочей нагрузки на основе ИИ. Для еще большего увеличения потенциала производительности в состав каждого ядра Xe включен 192-килобайтный динамический общий кэш. Он может частично задействоваться как кэш L1 или использоваться как общая область локальной памяти в зависимости от особенностей текущей нагрузки.

Каждый векторный движок в составе ядра Xe содержит выделенный блок вычислений с плавающей точкой (FP), который может за один такт осуществить 16 операций с 32-разрядной точностью (FP32) или 32 операции с 16-разрядной точностью (FP16). Важным шагом вперед относительно предыдущей версии Xe является поддержка Arc целочисленных 8-разрядных вычислений (INT8) со скоростью 64 операции за такт. Матричный движок поддерживает наиболее распространенные виды ИИ-нагрузки с типами данных BF16, FP16, INT8 и – неожиданно – даже INT4/2. В общей сложности движок XMX может выполнять 256 операций за такт, что, по словам Intel, обеспечивает 16-кратное ускорение формирования выводов ИИ при использовании формата INT8.

На следующем слайде хорошо видно, что физически векторные движки попарно соединяются с движками XMX и работают параллельно, что позволяет повысить эффективность обработки параллельных потоков инструкций.

Одна из основных функций матричных движков – обеспечение работы технологии XeSS, о которой говорилось выше. Чем более эффективно архитектура работает с ИИ, тем лучшие результаты технология масштабирования разрешения с опорой на развитую нейросеть дает в игре. Несколько лет назад массовую технологию такого типа даже сложно было себе представить, но сегодня уже три производителя графических процессоров предлагают конкурирующие версии технологии искусственного повышения разрешения с применением ИИ. Интересно, насколько убедительные результаты смогут показать здесь видеокарты Arc с технологией XeSS.

Заключение

Мы ждали выхода видеокарт Intel Arc довольно долго, и вот они здесь – да, на самом деле. Тем не менее, мы полагаем, что первые ноутбуки с этими видеокартами начнут появляться не ранее чем через несколько недель, а компоненты семейства Arc для настольных ПК мы увидим где-то через пару месяцев. Однако данные этого выпуска уже являются поводом если не для энтузиазма, то, по крайней мере, для серьезного интереса.

Мы уже много лет занимаемся этой темой, и все это время, если дело касалось игровых или дизайнерских видеокарт, речь шла практически только о двух компаниях-производителях: AMD и NVIDIA. Видеокарты Arc скоро расширят этот список до трех компаний, и это будет исторический момент для всей отрасли. В перспективе мы видим, как видеокарты Arc будут работать с привычной для нас продвинутой графической нагрузкой – от гейминга до кодирования данных и рендеринга.

К слову, на разработку этой первой продуктовой серии у Intel ушло довольно много времени, но, с другой стороны, для выпуска с такими амбициями это было оправдано. Разработка графики всегда была непростой задачей, но в последние годы стала особенно сложной, благодаря широкому внедрению поддержки графических ускорителей в креативные и ИИ-приложения.

В конечном счете, мы довольны, что на рынке дискретных видеокарт появился третий серьезный игрок. Даже если Intel не ставит своей целью с самого старта догнать топовые опции AMD или NVIDIA, то, что мы уже видим сегодня, позволяет смотреть в будущее с оптимизмом. Интересно будет посмотреть не только на результаты первого выпуска, но и на их дальнейшее улучшение в течение первого и последующих лет.