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      支撐Evo平臺體驗的基礎,銳炬Xe核顯的進化之路

      發布時間:2021-12-3 9:18:16瀏覽人數:383作者:管理員

      回顧整個PC的發展歷史,英特爾酷睿處理器每一次的更新換代都為整個產業帶來了眾多新特性;雖然影響PC使用體驗的因素有很多,但處理器的性能表現依舊起著絕大部分因素。

      在2019年,伴隨著第10代酷睿處理器Ice Lake的發布,英特爾公布了雅典娜計劃,為筆記本電腦的未來發展樹立了長期規劃;時間來到2020年,在第11代酷睿處理器Tiger Lake發布后,得益于新平臺更強大的性能以及眾多創新特性,英特爾則對雅典娜計劃進行了更全面的拓展,樹立了更嚴苛的認證流程,提出更高的硬性標準,而這也是Evo平臺誕生的背景。

      為了滿足各類用戶的眾多使用場景,應對眾多應用軟件、游戲對算力的挑戰,Evo平臺認證的標準可謂稱得上毫不妥協。而作為支撐Evo平臺機型的核心硬件與基礎,第11代酷睿處理器Tiger Lake則是帶來了眾多新特性:包括10nm SuperFin工藝制程、Willow Cove微架構、對Wi-Fi 6與Thunderbolt 4的支持;當然,全新的銳炬Xe核顯堪稱是最具亮點的升級,得益于Xe LP架構的高效能,銳炬Xe核顯不但為Evo平臺產品帶來了強大的游戲性能,也為眾多內容創作場景提供強大生產力,以及DP4A人工智能加速引擎。

      俗話說的好,羅馬不是一天建成的。英特爾對GPU架構的布局更是有著悠久的歷史。每一代酷睿所集成的核顯,也都在架構和規格方面做到全面提升。也正是因為多年來的持續積累,才能造就今天的銳炬Xe核顯。本篇文章,將會對英特爾核顯的發展歷史做出回顧......

      歷史回顧,從亮機卡到取代入門獨顯

      在2010年,英特爾更新了代號為Clarkdale的新一代酷睿i5和酷睿i3處理器,該系列產品最大的亮點就是完成了對GPU的整合,成功將32nm工藝制程的CPU Die和45nm的GPUDie共同封裝在一塊PCB上組成,兩顆Die使用QPI總線相連。例如酷睿i5-661、酷睿i3-540等型號就是整合了GPU的產品,具備了12EU執行單元,能夠完美的支持當時最新的Window 7操作系統。在功能方面,也能夠支持OpenGL 2.1、DX10、SM4.0等技術,并具備了900MHz的最高頻率。

      英特爾2011年所推出的第2代酷睿Sandy Bridge集成了架構代號為Gen 6的核顯,不同于Clarkdale的多芯片設計,從Sandy Bridge開始英特爾把CPU和GPU做到同一塊芯片上。Gen 6核顯最多擁有12個EU,還支持Quick Sync轉碼加速技術,當時桌面版旗艦產品酷睿i7-2700K集成的核顯型號HD Graphics 3000。

      2012年英特爾推出22nm工藝制程的第3代酷睿Ivy Bridge,核顯架構采用了Gen 7,最高型號為HD Graphics 4000,規格從HD Graphics 3000的12EU提升到16EU,同時對架構細節進行了優化,讓圖形性能進一步增強;當然,Gen 7架構核顯的Quick Sync轉碼加速技術也順勢升級為2.0版,效率做到更高。

      第4代酷睿Haswell是非常經典的一代產品,采用的核顯架構為Gen 7.5。從Haswell開始英特爾酷睿處理器的集成核顯規模明顯變大,同時會根據平臺與定位劃分多個級別。其中DIY零售版集成Gen 7.5架構核顯為GT2級別,型號是HD Graphics 4600,擁有16個EU。

      而搭載更大規模GT3GT3e核顯的Haswell處理器系列,英特爾則采用了全新的品牌命名方式——“Iris”和“Iris Pro”,中文名為“銳炬”和“銳炬Pro”,頂級型號為銳炬Pro 5200,搭載在酷睿i7-4770R這款面向OEM的處理器中。

      受限于14nm工藝初期的產能問題,第5代酷睿Broadwell是較為小眾的產品線,但Broadwell依舊在核顯方面做到了大幅升級。其中酷睿i7-5775C所搭載的Iris Pro 6200核顯升級為Gen 8架構,擁有48個EU單元,并集成了128MB的eDRAM緩存,大大降低了顯存訪問的延遲,帶寬大約在50GB/s左右。

      第6代酷睿Skylake系列將核顯升級為Gen 9架構,桌面版最高為GT2級別,擁有24個EU;更高規模的GT3/GT3e/GT4e級別核顯則放到了移動版中。從第7代酷睿Kaby Lake開始,到第10代酷睿Comet Lake,英特爾將核顯小幅升級為Gen 9.5架構,增強了硬件編解碼能力,支持10bit HEVC、8/10bit VP9視頻格式的解碼,同時也提高了AVC編碼效率。GT2級別的Gen 9架構核顯陪伴用戶多年,也就是很多人都非常熟悉的HD/UHD Graphics 630。

      時間來到2019年,隨著英特爾10nm順利量產,面向輕薄本市場的第10代酷睿Ice Lake-U系列產品得以大批量發貨。Ice Lake-U采用新的10nm工藝制程與Sunny Cove微架構,核顯也升級為Gen 11架構,以“Iris Plus”中文“銳炬Plus”品牌進行命名(低端的G1命名仍為“UHD”系列)。雖然只有GT2級別,但Ice Lake-U核顯最高規格也達到了64EU,官方宣稱可1TFlops的計算性能,讓核顯玩網絡游戲成為現實。同時Gen 11架構也對QuickSync技術進行了持續增強,提供更強大的視頻編碼能力。

      時間來到2020年底,英特爾發布了第11代酷睿Tiger Lake-UP3UP4系列,再一次對核顯進行全面革新,采用銳炬Xe品牌,升級為Xe LP架構(此前稱之為Gen 12),規格最高達96EU;無論是圖形性能還是多媒體編碼效率都做到了全面提升。

      根據英特爾官方介紹,Xe架構擁有很高的擴展性,能夠覆蓋各個不同的功耗范圍,滿足各類負載的性能需求,適用于各個類型的產品。其中:

      Xe LP系列為低功耗系列,作為入門級產品其功耗為5-20W,最高可達到50W。除了第11代酷睿Tiger Lake集成的核顯之外,之前上市的DG1獨顯也是Xe LP架構。

      Xe HP為高性能系列主要針對主流和發燒消費市場、數據中心和AI領域,功耗75-250W。Xe HP架構主要用于搭建Intel自己的開發平臺基礎,并利用其計算性能為oneAPI和Aurora超算開發相關軟件,相關技術將擴展到 Xe HPG 和 Xe HPC架構,但不會用于商業產品。

      Xe HPC則是高性能計算系列,面向于超級計算機。

      而專為游戲玩家設計的Xe HPG系列獨立顯卡,也將于CES 2022發布。

      上一代Ice Lake-U所搭載的銳炬 Plus 核顯相比,全新銳炬 Xe 核顯圖形執行單元(EU)數量從64個EU單元增加到了96個單元,提升50%。每周期Texel紋理、Pixel像素渲染能力也從32、16提升到48、24,理論性能接近翻倍。并且為了保證銳炬Xe顯卡擁有足夠的性能釋放,英特爾專門為其設計了一條“專用通道”,將GPU與內存質量,通過繞過所有SLC總線仲裁層的方式,保證了用戶在多種高分辨率顯示中仍可以享受到流暢的視覺體驗。

      不僅如此,銳炬Xe顯卡通過高效的線程控制器和最新的顏色、深度壓縮算法,可以有效地利用芯片的帶寬。在大緩存和新的顯示引擎的技術與自適應同步技術的加持下,銳炬Xe顯卡實現了對8K60幀視頻播放的支持,以及對360Hz刷新率屏幕的支持。

      與此同時,第11代酷睿Tiger Lake-U所支持的LPDDR4x-4266內存相比于LPDDR4-3733進一步增加了帶寬,有利于核顯性能進一步發揮。

      測試平臺介紹

      為了展現第11代酷睿Tiger Lake所集成銳炬Xe核顯帶來的性能提升,筆者特意找來了眾多處理器。包括:

      Sandy Bridge家族的第2代酷睿i7-2700K,集成HD Graphics 3000 Gen 6架構核顯,擁有12個EU單元,配合DDR3-2133內存測試(Sandy Bridge平臺最多只能支持這么高)。

      Ivy Bridge 家族的第3代酷睿i7-3770K,集成HD Graphics 4000 Gen 7架構核顯,擁有16個EU單元,配合DDR3-2400內存測試。

      Haswell Refresh家族的第4代酷睿i7-4790K,集成HD Graphics 4600 Gen 7.5架構核顯,擁有20個EU單元,配合DDR3-2400內存測試。

      Comet Lake-S家族的第10代酷睿i9-10900K,集成UHD Graphics 630 Gen 9.5架構核顯,擁有24個EU單元,配合DDR4-3600內存測試。

      Rocket Lake-S家族的第11代酷睿i7-11700K,集成UHD Graphics 750 Xe架構核顯,但只有32個EU單元,最高頻率1300MHz,配合DDR4-3600內存測試。

      本次的主角,Tiger Lake-UP3平臺的酷睿i7-1165G7,集成銳炬Xe核顯,滿血64EU,最高頻率1300MHz。分別測試DDR4-3200與LPDDR4x-4266內存下的表現。

      同時加入最新的Alder Lake-S家族的第12代酷睿i7-12900K參考,集成UHD Graphics 770核顯,依舊是Xe架構與32個EU單元,但最高頻率提升至1550MHz,配合新一代DDR5-4800內存與Windows 11系統測試。

      理論性能測試:

      性能測試時發生了一些小的問題,例如在最新版3DMark中,酷睿i7-2700K以及酷睿i7-3770K的核顯由于架構過老的緣故,已經無法運行眾多現代化項目,因此無法參與對比。

      酷睿i7-3770K的HD Graphics 4000 Gen 7架構核顯可以運行Fire Strike,但無法運行Time Spy,提示顯存空間不足。

      理論性能對比如下:

      從數據中可以直觀發現,酷睿i7-1165G7的銳炬Xe核顯理論性能提升非常顯著,即使配合DDR4-3200內存,它的3DMark測試性能依舊很出色,憑借Xe架構與96EU的規模,理論成績大幅領先于其他核顯,而搭配LPDDR4x-4266內存后,銳炬Xe核顯的性能獲得了進一步釋放,帶來了更大的提升。

      而考慮到Evo平臺的產品不但都搭載了第11代酷睿Tiger Lake處理器,擁有銳炬Xe核顯,同時也都配備了LPDDR4x-4266內存,因此新一代Evo平臺認證的筆記本可謂是做到了毫不妥協,在影音娛樂和生產力等多個方面都能給予用戶絕佳的效率。

      當然,還有一點值得注意,同樣是32EU Xe架構的情況下,UHD770比UHD750的性能明顯要更強,這除了更高的頻率外,新一代DDR5-4800內存也功不可沒,再一次證明了內存帶寬對核顯性能的影響。而這也為第12代酷睿Alder Laske-P移動端產品的核顯性能提升,留下了更大的空間與潛力......

      總結與展望

      英特爾作為一家平臺公司,GPU架構也有著悠久發展的歷史,特別是近年來在全面推進XPU架構創新的背景下,英特爾持續對酷睿處理器的核顯進行改進,帶來持續的性能代際提升,持續為PC的使用體驗發展提供動力?;氐奖酒恼滤榻B的銳炬Xe核顯,它與WIllow Cove內核微架構、10nm SuperFin工藝制程、Thunderbolt 4協議、Wi-Fi 6高速網絡等眾多先進技術一起,構成了Evo平臺的基礎,為輕薄本的良好體驗提供強大動力。

      最后還要再提一下,第12代酷睿移動版Alder Lake-P同樣會集成96EU規模的銳炬Xe核顯。雖然核顯架構還是Gen 12 Xe家族,但Alder Lake-P還將升級新一代內存控制器,以支持DDR5-4800MHz、LPDDR5-5200新一代內存;根據經驗以及本文之前的測試表現,可以發現GPU對內存帶寬非常敏感,相信在更高內存性能的加持下,明年Alder Lake-P的核顯將釋放出更好的性能,助力下一代Evo平臺獲得更進一步的體驗提升,讓筆記本電腦持續進化......


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