22年后再戰(zhàn)高性能顯卡市場(chǎng) Intel Xe GPU架構(gòu)詳解：王之野望

作為CPU界的王者，Intel對(duì)高性能GPU市場(chǎng)一直沒(méi)有死心，1998年就推出了i740獨(dú)顯，12年后又推出Larrabee，22年后的今天又重燃戰(zhàn)鼓，推出了Xe GPU架構(gòu)。

Intel重新殺入高性能GPU市場(chǎng)的傳聞已久，并挖來(lái)了AMD RTG部門前主管、首席架構(gòu)師Raja Koduri坐鎮(zhèn)GPU業(yè)務(wù)，這次是否會(huì)不一樣呢？

今天的2020年架構(gòu)日上，Intel終于詳細(xì)地解開了Xe GPU的面紗，這里我們就來(lái)管中窺豹一探Intel歷時(shí)多年重新打造的GPU架構(gòu)。

對(duì)于Xe架構(gòu)，我們之前的報(bào)道已經(jīng)多次提到Intel對(duì)它的期望是希望用一種架構(gòu)去滿足多種使用場(chǎng)景，從筆記本到游戲卡再到高性能超算，都是Xe架構(gòu)，推動(dòng)GPU算力從萬(wàn)億次（TFLOPS）向千萬(wàn)億次（PFLOPS）邁進(jìn)。

Intel Xe架構(gòu)總覽：一種架構(gòu)通殺四方、適應(yīng)AI、云時(shí)代

對(duì)于Xe GPU架構(gòu)，官方的定義是“并行矢量矩陣架構(gòu)”，已經(jīng)突出了這個(gè)架構(gòu)的特點(diǎn)，那就是高度并行，適合擴(kuò)展多種場(chǎng)景。

Xe GPU架構(gòu)有三大重點(diǎn)—;—;軟件第一、并行第二，同時(shí)適應(yīng)全新的工作負(fù)載，比如AI、視覺(jué)云計(jì)算等等，這也是Intel作為GPU后來(lái)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，研發(fā)GPU架構(gòu)的時(shí)候可以不用照顧太多之前的積累，直接面向未來(lái)潛力巨大的場(chǎng)景，比如AI、云計(jì)算等等。

Xe GPU希望用一個(gè)架構(gòu)統(tǒng)一所有應(yīng)用場(chǎng)景，不過(guò)實(shí)際情況還是很復(fù)雜的，不同場(chǎng)景對(duì)性能、功耗的要求不同，可以細(xì)分為集成+低能耗、中端、發(fā)燒級(jí)、數(shù)據(jù)中心/AI、HPC百億億次計(jì)算等等。

在這些細(xì)分場(chǎng)景中，Intel打造了三種不同的架構(gòu)—;—;Xe LP低功耗、Xe HP高性能、Xe HPC，不過(guò)實(shí)際上已經(jīng)擴(kuò)展到了四種，后面會(huì)再詳細(xì)說(shuō)。

雖然有三四種不同的架構(gòu)，不過(guò)Intel現(xiàn)在做的主要是兩種—;—;適用于HPC的Xe HPC及低功耗的Xe LP，后者適合核顯、筆記本及低端獨(dú)顯，包括之前曝光最多的DG1顯卡。

Intel Xe GPU架構(gòu)詳解：EU、存儲(chǔ)、AI、顯示、視頻單元全都改了

目前進(jìn)度最好的還是Xe LP低功耗版，Xe GPU的結(jié)構(gòu)介紹都是基于Xe LP的，具體如下：

Xe LP架構(gòu)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在提升FLOPS浮點(diǎn)性能的同時(shí)，還要考慮功耗，所以能效很重要，性能及能效兼顧。

提升性能就要提升計(jì)算規(guī)模，Xe架構(gòu)在Gen11基礎(chǔ)上全面提升了執(zhí)行單元的規(guī)模，EU單元從Ice Lake處理器上的Gen11核顯最多64個(gè)提升到了96個(gè)，每周期Texel紋理、Pixel像素渲染能力也從32、16提升到48、24，總體性能1.5倍于目前Gen11顯卡水平。

考慮到Gen11的規(guī)模實(shí)際上已經(jīng)是目前Gen9.5的2倍多，理論上Tiger Lake上的Gen12核顯性能是現(xiàn)有核顯的至少3倍。

能效方面，在同樣的電壓下，Xe LP GPU的頻率大幅提升，從之前1.1GHz左右提升到了1.7GHz，還有其他手段一起降低了功耗，能效也全面改進(jìn)了。

下面就是Gen11與Xe架構(gòu)EU單元的具體對(duì)比了。

存儲(chǔ)單元方面，Xe LP GPU的改變也不小，L1新增了數(shù)據(jù)緩存，并支持端對(duì)端壓縮，L3緩存從Gen11的3MB大幅提升到16MB，同時(shí)GTI（Graphics Technology Interface 圖形技術(shù)接口）帶寬翻倍。

在AI上，Xe架構(gòu)之前的GPU主要是支持FP32、FP16及Int16浮點(diǎn)，而Xe GPU開始支持INT8指令，AI性能是FP32的4倍。

多媒體引擎上，Xe GPU架構(gòu)的解碼、編碼帶寬翻倍，支持AV1加速，同時(shí)支持4K/8K60播放，還有HDR、杜比音效等等。

顯示輸出方面，Xe GPU支持4屏擴(kuò)展，支持雙eDP，接口支持DP 1.4、HDMI 2.0、TBT4及USB4，并支持8K UHD輸出，還有360Hz高刷、自適應(yīng)Sync，全面達(dá)到頂級(jí)水平。

為何說(shuō)軟件第一？Intel Xe GPU驅(qū)動(dòng)及軟件優(yōu)化

前面提到Xe GPU架構(gòu)的時(shí)候，Intel第一個(gè)強(qiáng)調(diào)的是軟件，很多人可能并不理解，實(shí)際上Intel這次是抓到重點(diǎn)了，軟件支持是GPU最容易翻車的地方，Intel的核顯GPU多年來(lái)理論性能不弱，但是游戲表現(xiàn)一言難盡，就是驅(qū)動(dòng)和優(yōu)化是最大的鍋。

這次Intel對(duì)軟件及驅(qū)動(dòng)的重視終于提上來(lái)了，這也跟Raja Koduri本人的風(fēng)格有一定關(guān)系，2013年他回到AMD的時(shí)候，當(dāng)年AMD第一個(gè)改革的就是催化劑驅(qū)動(dòng)，全面放棄之前的界面及設(shè)計(jì)，變成了現(xiàn)在的腎上腺素Adrenalin驅(qū)動(dòng)。

在圖形軟件方面，不同場(chǎng)景下的GPU面對(duì)的挑戰(zhàn)也是不同的，3D渲染、計(jì)算、多媒體、性能、穩(wěn)定性等等都很重要。

在驅(qū)動(dòng)及編譯器效率上，Xe GPU改變了調(diào)度設(shè)計(jì)，支持AI優(yōu)化指令，降低了DX11中的驅(qū)動(dòng)開銷（overhead），減少了API延遲等等。

針對(duì)GPU優(yōu)化，Xe GPU可以自適應(yīng)優(yōu)化，在后臺(tái)就最大化GPU性能。

Xe GPU還支持了VRS可變幀率渲染，根據(jù)渲染場(chǎng)景的不同來(lái)選擇降低或者提升渲染內(nèi)容，之前在Ice Lkae的Gen11上首先應(yīng)用了。

還有就是IGCC控制面板，這里面提供了不少游戲輔助弓箭手，包括截屏、銳化、直播等等，如果大家用過(guò)NVIDIA的GFE及AMD的RIS，就知道Intel這是在一比一的致敬兩位對(duì)手了，這對(duì)游戲玩家來(lái)說(shuō)也是好事。

最后就是游戲支持，這個(gè)才是考驗(yàn)GPU廠商的關(guān)鍵，目前已經(jīng)得到英雄薩姆4、GRID、Gear Tactics、Ring of Elysium、Chvalry II等游戲支持的，這個(gè)只能慢慢來(lái)了。

Intel Xe GPU產(chǎn)品線：Xe LP首發(fā)三款、One More Thing驚喜亮相

在尾聲階段，來(lái)看看Intel Xe GPU最終的產(chǎn)品線，目前主要是Xe LP及Xe HPC兩個(gè)架構(gòu)有結(jié)果，其中LP架構(gòu)會(huì)有三款產(chǎn)品。

最快見(jiàn)到的Tiger Lake處理器上的Gen12核顯，然后就是DG1，這個(gè)是針對(duì)移動(dòng)內(nèi)容創(chuàng)造者的，還有就是針對(duì)服務(wù)器的SG1，后兩者規(guī)格應(yīng)該差不多。

然后就是One More Thing了，前面說(shuō)到了Xe GPU有LP、HP及HPC三種，現(xiàn)在Intel又增加了一個(gè)選擇—;—;Xe HPG，專門為發(fā)燒級(jí)游戲玩家設(shè)計(jì)的。

Xe HPG最大的特點(diǎn)就是支持RT光線追蹤，硬件光追這個(gè)未來(lái)游戲的最大賣點(diǎn)也追上來(lái)了，至此AMD、NVIDIA及Intel三家都明確了支持光追了。

現(xiàn)在Xe GPU的架構(gòu)就變成了Xe LP、Xe HPG、Xe HP及Xe HPC四大金剛了，未來(lái)會(huì)覆蓋核顯到HPC超算在內(nèi)的多個(gè)場(chǎng)景。

最最后就是四款GPU架構(gòu)的工藝及封裝了，Xe LP會(huì)使用Intel的10nm SuperFin工藝，Xe HPG及Xe HP則是增強(qiáng)版10nm SuperFin工藝，其中Xe HP還會(huì)使用EMIB 2.5D封裝技術(shù)。

在往上，Xe HPC的計(jì)算卡之前原定是7nm工藝首發(fā)，現(xiàn)在隨著7nm延期，也退回到了10nm SuperFin工藝了，不過(guò)封裝技術(shù)是最先進(jìn)的Foveros及Co-EMIB。

總之，今天公布的Xe架構(gòu)可以讓大家過(guò)過(guò)癮，然而這些東西依然是紙面上的，停留在架構(gòu)上的，有關(guān)DG1顯卡、HPG光追卡的最終規(guī)格、性能、價(jià)格、上市時(shí)間等信息還得等等，最快也要年底左右了