Гостья из будущего — интегрированная графика (Intel GPU) в Intel Haswell

Начну с сообщения для тех, кто не знал, и напоминания для всех остальных — по показаниям неподкупного скрипта подсчета статистики (авторства saul), самым популярным постом 2012 года в блоге компании Intel оказался "Игры разума. Разбираемся с Intel HD Graphics. И играем?" На сегодняшний день его просмотрели более 70 000 раз, что в четыре с половиной раза превышает средний показатель для подобных статей. Что и наводит на мысль — если у Intel GPU такое интересное настоящее, то и ближайшее будущее тоже должно быть интересным.

Этот пост рассказывает про особенности Intel HD Graphics (непосредственно графику, медиа, а также Display Port), интегрированной в выходящий в 2013 Intel CPU под кодовым названием «Haswell», а также проверяет предположение о читательском интересе.

Итак, Haswell, 4-ое поколение CPU микроархитектуры Intel Core, завершающий "-так" для «тика» Ivy Bridge, 22-nm технология производства. Процессор еще не вышел, но про его особенности, и, в частности, про интергрированный GPU известно уже довольно много. Так, инженеры Intel рассказывали про это еще в сентябре 2012 на Intel Developer Forum в Сан Франциско. А в январе 2013 на Consumer Electronic Show в Лос Анжелосе была публично продемонстрирована графическая производительность системы с Haswell!

Но начнем с теории. Фундаментальных (читай «революционных») изменений архитектуры Intel HD Graphics в Haswell по сравнению с Ivy Bridge нет, но есть новые возможности, а также заметные улучшения, приводящие к росту производительности и существенному снижению энергопотребления.

Графическая подсистема:

• Поддерживаемые API — DirectX 11.1, OpenGL 4.0 и OpenCL 1.2. (Против DirectX 11.0, OpenGL 3.3 и OpenCL 1.1 в существующем поколении графики)
• Как и Intel HD Graphics предыдущих двух поколений, GPU Haswell будут выпускаться в разных модификациях, отличающихся количеством исполнительных устройств (EU), и соответственно, производительностью. Но теперь к модификациям GT1 и GT2 добавится новая — GT3. GT3 будет включать вдвое больше EU, чем GT2, при этом точное число исполнительных устройств не разглашается, но легко находится поиском в сети. Кстати, как показано на схеме ниже, в G3 удваиваются не только EU, но и буфер растеризации, Z-буфер, буфера для операций с пикселями (Stensil buffer, Color Blend), а также кэш третьего уровня.

И, если уж говорить об удвоении, то производительность почти всех блоков фиксированной функциональности обработки пикселей (Fixed functions units), единая для всех GT и показанная в левой части схемы выше неразборчиво, а ниже — более читаемо, удвоена по сравнению с Ivy Bridge HD Graphics.

Обратите внимание на верхний угол — на входе графического конвейера расположен «Министр-Администратор» команд — Command Streamer (CS). Этот блок сам по себе не новый в Intel HD Graphics, но здесь он дополнен еще одним блоком — Менеджером Ресурсов — Resource Streamer (RS). Парсер RS «бежит впереди» CS, подготавливая необходимые данные для его работы, то есть, занимается тем, чем ранее занимался драйвер на CPU. Что находится в рамках общей тенденции переложения работы с CPU общего назначения на GPU и освобождения CPU для другой работы… или для сна, то есть, для экономии энергопотребления.

Также отметим, что кольцевая шина (Ring) обмена с кешем последнего уровня и памятью отделена от CPU Haswell и может программироваться независимо от частоты процессора

И, наконец, «до четырех раз выросла производительность текстурных семплеров в некоторых режимах». И, хотя математика и говорит, что «до четырех», это может быть и «1.5», но Intel — компания честная, так что здесь этот рост точно «чуть меньше четырех».

Январь 2013, Лос Анжелос, казино Consumer Electronic Show. Intel показывает живую и не совсем обычную систему на Haswell GPU. А именно — это так называемый «Инженерный Образец», мобильный Haswell GT3, спрятанный установленный в десктопный корпус. Вот он, на снимке AnandTech:

Производительность ИО Haswell GT3 сравнивается с ASUS UX15 с NVIDIA GeForce GT 650M на примере игры Dirt 3 (1080p режим) и оказывется «субъективно идентичной», хотя точных данных о производительности и не приводится по понятным причинам — продукт еще не выпущен. Вот оригинальный пост AnandTech, к которому я могу только добавить, что за многие годы работы в Intel я не встретила ни одного случая, когда производительность вышедшей на рынок системы оказывалась хуже, чем у инженерного образца. Обычно бывает наоборот — вышедшие системы превосходят своих инженерных предков, что добавляет ценности показанному на CES результату.

С точки зрения разработчиков графических приложений, методология работы с Haswell Graphics не изменяется по сравнению с предыдущими поколениями. По-прежнему, стОит использовать здравый смысл и Intel GPA для профилирования.

Медиа подсистема:

Все фиолетовые блоки на схеме относятся к подсистеме обработки видео.
Есть среди них есть и новый, специфический для Haswell — Video Quality Engine (Блок Качества Видео). То есть, различные улучшения качества видеокартинки существуют в Intel HD Graphics — шумоподавление, деинтерлейсинг, коррекция тона кожи, адаптивное изменение контраста и тому подобные фичи (которые, кстати, при желаниинеобходимости легко отключаются в настройках Intel HD Graphics).Но только в Haswell Graphics их выделили в отдельный блок, а главное, добавили к ним еще две особенности, отключать которые едва ли захочется. Это — Стабилизация изображения и Преобразование частоты кадров (Frame rate conversion).
Стабилизация изображения — реализованное в железе улучшение видео, снятого с трясущихся рук незакрепленной на неподвижном штативе камеры. Появление этой особенности можно было легко предвидеть, если знать, что для сжатия видео в MPEG и подобные форматы используется оценка движения -motion estimation, также выполняемая в железе Intel HD Graphics. А зная, как происходит движение между отдельными кадрами, нетрудно понять, что это «движение» — просто дрожание картинки, и соответственно его скомпенсировать.

Преобразование частоты кадров — реализованный в железе переход от видео 24 или 30 кадров в секунду к 60. Причем, основанный не на размножении существующих кадров и даже не на их простом интерполировании, а на тех же принципах, что и стабилизация изображения. То есть, вычисляется межкадровая оценка движения, после чего на ее основе с помощью компенсации движения (motion compensation) делается «умная» интерполяция, дающая более гладкую картинку.

Остальные блоки медиа подсистемы — такие же, как и в Ivy Bridge, только лучше.
А именно, Haswell Graphics поддерживает в железе:

• декодированиеSVC (Scalable Video Coding) в AVC, VC1 и MPEG2
• декодирование Motion JPEG (видео в этом формате часто выдают мобильники и «мыльницы»)
• кодирование MPEG2 (создание DVD, передача по DLNA)
• декодирование видео высокого разрешения — до 4096х2304 включительно
• улучшение качества кодирования видео, возможность выбора между производительностью и качеством — режимы кодирования Fast, Normal и Quality

Обратите внимание, что блоки Media Sampler, активно участвующие в кодировании видео — на них происходит вышеупомянутый motion estimation, кумулятивно добавляются в конфигурациях GT2 и GT3, так что от этих модификаций следует ожидать повышения производительности не только графики, но и работы с видео.

Поддержка дисплея.

Haswell Graphics поддерживает:

• 3 дисплея одновременно
• Display Port 1.2 с последовательным подключением панелей
• дисплеи высокого разрешения до 3840х2160 @ 60Hz через Display Port 1.2 и 4096х2304 @ 24Hz через HDMI включительно
• режим коллажа

В пояснениях здесь нуждается только последний пункт. Режим коллажа -это соединение четырех дисплеев (посредством двух специальных разветвителей- dongles) для показа Quad Full HD. Вот соответствующая красивая картинка, демонстрирующая отличие режима коллажа от просто «расширенного дисплея» (положение панели задач), а также от 4К монитора (стоимость):

А вот — не менее красивое видео живой демонстрации на Intel Developer Forum:

Кстати, подобной красотой можно наслаждаться уже сейчас — система с Intel Ivy Bridge + z77 чипсет, вышедший в октябре 2012, поддерживает 4К дисплей.

И, наконец, о главном. Кто эта девушка на фото, работает ли она в Intel, что она делает с этими ленточками-коробочками (или это они что-то с ней делают)? — Не знаю. Просто упомянутый в начале пост про Intel HD Graphics начинался с фото девушек-промоутеров Intel, так что я решила «не нарушать формат» и здесь.

Автор: vikky13

Источник