Intel Architecture Day 2020: Xe-LP-arkkitehtuuri ja pelinäytönohjaimiin suunnattu Xe-HPG

Intel on julkaissut Architecture Day 2020 -tapahtuman tiimoilta nauhoitetun videon sekä joukon dioja. Olemme aiemmissa uutisissa käsitelleet Intelin valmistustekniikkaan liittyviä päivityksiä sekä Tiger Lake -prosessorin. Tässä uutisartikkelissa keskitymme Xe-arkkitehtuuriin.

Xe-arkkitehtuuri on aiemmin jaettu kolmeen mikroarkkitehtuuriin, Xe-LP, Xe-HP ja Xe-HPC. Tähän asti on oletettu, että erilliset pelinäytönohjaimet tulisivat perustumaan Xe-HP-arkkitehtuuriin, mutta nyt Intelin pääarkkitehti Raja Koduri kertoi joukkoon kuuluvan vielä neljännenkin mikroarkkitehtuurin – erillisiin pelinäytönohjaimiin suunnatun Xe-HPG:n.

Intel esitteli Architecture Day 2020 -tapahtumassaan tarkemmin Xe-LP-arkkitehtuurin, joka on samalla ensimmäinen kuluttajien käsiin saapuva Xe-variantti. Aiemmin yhtiö on painottanut, ettei Xe-LP:tä tultaisi näkemään integroitujen ulkopuolella kuin DG1-kehitysalustassa, mutta nuo suunnitelmat on nyt kumottu. Intel tulee julkaisemaan integroidun ja DG1:n rinnalle palvelimiin perustason näytönohjaimeksi tarkoitetun Server Graphics 1:n eli SG1:n. SG1:n motiiviksi kerrottiin palvelinasiakkaiden tarve mediaominaisuuksille, vaikka Xe-HP:n tarjoamalle laskentateholle ei olisikaan tarvetta.

Xe-LP-arkkitehtuuri on perusasetelmaltaan 96 Execution Unit -yksikön kokoinen, eli laskentayksiköitä on 50 % enemmän kuin Gen11-arkkitehtuurin perusmallissa. 96 Execution Unit -yksikköä tarkoittaa käytännössä 1536 FLOPSin suorituskykyä kellojaksoa kohden. EU:t on jaettu 16 yksikön ryppäisiin, joista kustakin löytyy lisäksi kahdeksan teksturointiyksikköä, jotka kykenevät yhteensä 48 tekseliin kellojaksoa kohden. ROP-yksiköitä on yhteensä 24 ja ainakin blokkikaavion mukaan 8 yksikköä palvelee aina kahta 16 EU-yksikön rypästä.

EU-tasolla sen sijasta, että jokaisella yksiköllä olisi oma säikeenhallintansa, toimii kaksi EU-yksikköä jatkossa parina yhden säieohjaajan alaisuudessa. EU-yksiköissä on käytössä kahdeksan FPU / INT -ALUa (Arithmetric Logic Unit) ja kaksi Extended Math -ALUa , kun Gen11:n yksiköissä oli yksi neljän leveä FP / Int -ALU ja yksi neljän leveä FP / Extended Math -ALU. Xe-LP:n FP / INT -ALUt kykenevät lisäksi toimimaan INT16- ja INT32-tarkkuuksilla kaksinkertaisella nopeudella ja tarjoamaan lisäksi nopean INT8-tarkkuuden pistetulon (DP4A). Yksiköiden tukena on uusi L1 Data-välimuisti ja L3-välimuistia voi olla käytössä maksimissaan 16 Mt. Muistijärjestelmä puolestaan kykenee tukemaan sekä RAM-muistin käyttöä prosessorin kanssa että erillisiä, omia muisteja grafiikkaohjaimelle.

Laskentayksiköiden määrän kasvun lisäksi lisää suorituskykyä on haettu muitakin teitä. Xe-LP kykenee toimimaan aiempaa laajemmalla jännitealueella sekä tarjoamaan merkittävästi korkeampia kellotaajuuksia samalla jännitteellä. Kellotaajuuksien kasvattamiseksi on käytetty paitsi Willow Cove -ytimistä saatuja oppeja, myös uuden SuperFin-prosessin tarjoamia mahdollisuuksia.

Intel esitteli tapahtumassa myös useita demoja integroidun grafiikkaohjaimen suorituskyvystä, mutta kouriintuntuvia lukuja oli tarjolla heikosti. Yhtiö keskittyikin lähinnä esittelemään, miten Xe-LP kykenee ajamaan pelejä High-tason asetuksilla siinä missä Gen11:llä onnistuu vain Low-tason asetukset. Kolmansien osapuolten testejä on luvassa viimeistään silloin, kun kannettavien valmistajat tuovat Tiger Lake -mallinsa testattaviksi.

Xe-LP:n Media Engine -yksikkö on luonnollisesti kokenut sekin joukon päivityksiä. Diojen mukaan se on parhaimmillaan kaksi kertaa niin nopea purku- ja pakkaustehtävissä kuin Gen11, minkä lisäksi siihen on lisätty tuki AV1-purun kiihdytykselle ja HEVC Screen Content Coding -tuki. Media Engine tukee toistoa 60 FPS:n nopeudella sekä 4K- että 8K-resoluutioilla ja luonnollisesti tuettuina ovat myös HDR10- ja Dolby Vision -standardit. Koko Media Engine toimii 12-bittisellä tarkkuudella alusta loppuun.

Xe-LP:n näyttöohjain tukee maksimissaan neljää samanaikaista näyttöä. Se on varustettu tuella kahdelle eDP-liitännälle sekä DisplayPort 1.4:lle, HDMI 2.0:lle, Thunderbolt 4:lle ja USB4:lle (Type-C). Se tukee HDR10- ja Dolby Vision -standardeja sekä parhaimmillaan 8K-resoluutiota, 12-bittistä BT.2020-väriavaruutta, 360 hertsin virkistystaajuutta ja FreeSync- / Adaptive-sync-teknologiaa. Erikoisesti Intel myös mainitsee, että näyttöohjain ei kykene hyödyntämään prosessorin kaikkea potentiaalista muistikaistaa, vaan se rajoittuu maksimissaan 64 gigatavuun sekunnissa.

Koduri paljasti uutta tietoa myös Xe-HP-mikroarkkitehtuurista. Xe-HP on datakeskuksiin laskentakäyttöön suunnattu Xe-variantti, mistä tiedettiin tähän mennessä lähinnä skaalautuminen maksimissaan neljään siruun, tai Intelin sanastolla ”Tileen”, asti hyödyntäen yhtiön tuoreimman sukupolven paketointiteknologioita. Siinä missä LP:ssä on käytössä 96 EU-yksikköä, on Xe-HP:ssa niitä peräti 512. Intelin esittämässä demossa 1300 MHz:n kellotaajuudella toimiva siru tarjosi noin 10,6 TFLOPSin edestä FP32-suorituskykyä ja skaalautui liki lineaarisesti kahdella sirulla 21,2 TFLOPSiin (1,999x) ja neljällä sirulla noin 42,3 TFLOPSiin (3,993x).

Xe-HP:ssa on panostettu vahvasti myös mediaominaisuuksiin ja yhtiön tavoitteena kerrotaan olleen tarjota yhdessä paketoinnissa räkin edestä mediaominaisuuksia kuten transkoodaus-, pakkaus- ja purkusuorituskykyä ja niin edelleen. Videolla näytetyn demon mukaan yksi Xe-HP-siru kykenee transkoodaamaan FFMPEGillä  samanaikaisesti kymmentä korkeatasoista, HEVC-koodekilla pakattua HEVC-videota 60 FPS:n nopeudella.

Uudesta Xe-HPG:stä Koduri paljasti tässä vaiheessa sen verran, että mikroarkkitehtuuriin on yhdistetty elementtejä kaikista muista ja kuten yhtiö totesi yleisemmin tarkentamatta jo yli vuosi sitten, se tukee säteenseurannan kiihdytystä. HPG:n on tarkoitus yhdistää HPC:n laskentatehokkuus, HP:n skaalautuvuus ja LP:n tehokkuus grafiikan piirrossa. Xe-HPG tullaan valmistamaan ulkopuolisella puolijohdevalmistajalla, eli todennäköisimmin TSMC:llä. Intel valmistuttaa ulkopuolisilla valmistajilla lisäksi Xe-HPC-arkkitehtuurin Ponte Vecchion laskentasiruja sekä Xe Link -I/O-siruja. Xe-HPG-näytönohjaimet julkaistaan ensi vuoden aikana.

Lähde: Intel