Intel核顯進(jìn)化史：何時(shí)吊打APU？
曾經(jīng)很早的時(shí)候，集成顯卡給人的印象只是能提供圖像輸出，玩游戲什么的就別想了，然后過(guò)了些年，NVIDIA和AMD相繼推出了高性能集顯芯片組，也就是C61與690G這類經(jīng)典產(chǎn)品，讓大家見(jiàn)識(shí)到集顯也是能玩大型游戲的，也就是這些高性能集顯成就了當(dāng)時(shí)AMD在低端平臺(tái)的高性價(jià)比，隨后這些iGP就被直接整合到CPU里面了，現(xiàn)在整合顯卡的主板已經(jīng)很稀有了。
AMD在收購(gòu)ATI后，首先提出了CPU與GPU融合的概念，然而第一個(gè)把實(shí)際產(chǎn)品做出來(lái)的卻是老對(duì)手Intel，早在2010年就推出了第一款整合GPU的CPU，隨后Intel的核顯每年都會(huì)隨酷睿系列處理器一同升級(jí)一次，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了第六代，GPU的規(guī)模越長(zhǎng)越大，以前是買(mǎi)CPU送GPU，現(xiàn)在都快成買(mǎi)GPU送CPU了。
從第一代酷睿處理器Clarkdale到今天的第六代酷睿處理器Skylake，可見(jiàn)整合核顯的規(guī)模正在不斷的增大，性能也是以倍數(shù)增加，而CPU每次升級(jí)都是以提高能耗比為主，說(shuō)真的從Sandy Bridge到Skylake CPU的性能提升幅度并不算太突出，GPU性能反而成了每代處理器的性能提升重點(diǎn)，下面我們就來(lái)回顧一下Intel的核顯進(jìn)化歷程。
首款整合GPU的CPU：Clarkdale
雖然說(shuō)Intel的做法有點(diǎn)狡猾，但是2010年推出的Clarkdale處理器確實(shí)是首款整合GPU的CPU，這款處理器由32nm制程CPU Die和45nm的GPU Die共同封裝在一塊PCB上組成，兩顆芯片使用QPI總線相連，通俗點(diǎn)來(lái)講Intel把CPU和北橋芯片用膠水粘在了一起。
Clarkdale系列處理器只有雙核的型號(hào)，有Core i5-600和Core i3-500兩個(gè)型號(hào)，在LGA 1156時(shí)代四核處理器是沒(méi)有整合GPU的。當(dāng)時(shí)的Intel把Clarkdale上的GPU統(tǒng)稱為“Intel HD Graphics”，這名字一直用到現(xiàn)在。而這個(gè)GPU其實(shí)就是G45上的X4500 HD的升級(jí)版，EU增加了兩個(gè)從而達(dá)到了12個(gè)，核心頻率最高可以到900MHz，支持Hierarchical Z（層次Z緩存算法）與Fast Z Clear（快速Z清除）技術(shù)，支持DX10、SM4.0，支持OpenGL 2.1，移動(dòng)版處理器的GPU可以通過(guò)Turbo Boost動(dòng)態(tài)調(diào)整頻率，而桌面版不行。
真正的核顯：Sandy Bridge
正在把CPU和GPU做到同一塊芯片上的是在2011年推出的Sandy Bridge架構(gòu)處理器，CPU、GPU、內(nèi)存控制器、PCI-E控制器全部整合到一個(gè)核心里面，它的最大改進(jìn)在于三級(jí)緩存改用了環(huán)形總線設(shè)計(jì)，并且其核心、GFX以及顯示/媒體控制器可共享L3高速緩存。
Sandy Bridge的GPU主要包含了指令流處理器、媒體處理器、多格式媒體解碼器、執(zhí)行單元、統(tǒng)一執(zhí)行單元陣列、媒體取樣器、紋理采樣器以及指令緩沖等等，架構(gòu)與上一代相比有了較大修改。
Sandy Bridge按照型號(hào)劃分了標(biāo)準(zhǔn)版以及“K”系倍頻解鎖版本，標(biāo)準(zhǔn)版本GFX命名為HD Graphics 2000，而唯獨(dú)K系列所擁有的GFX為等級(jí)更高的HD Graphics 3000，兩者的區(qū)別是前者擁有6個(gè)EU，而后者則達(dá)到了12個(gè)，全面支持Turbo Boost動(dòng)態(tài)調(diào)整頻率，最高頻率可達(dá)1350MHz，支持DX10.1、SM4.1，支持OpenGL 3.0，性能上HD Graphics 3000比上一代有了翻倍的增長(zhǎng)。
此外這一代核顯還增加了Quick Sync轉(zhuǎn)碼加速技術(shù)，利用內(nèi)置的編碼器可以支持MPEG2、VC1和H.264視頻各種的硬件編碼，Sandy Bridge所整合的圖形核心已實(shí)現(xiàn)了視頻解碼和編碼兩部分的硬件加速功能，可為用戶在視頻轉(zhuǎn)碼時(shí)節(jié)省更多的時(shí)間。
迎來(lái)DX11時(shí)代：Ivy Bridge
在Ivy Bridge上Intel針對(duì)核顯的改進(jìn)還是兩個(gè)方向，首先是進(jìn)一步提高GPU的性能，并且讓其支持DX11，第二點(diǎn)則是繼續(xù)提高核顯的功能，多屏輸出、高分辨率支持等。
Ivy Bridge的GPU增強(qiáng)了幾何前端、光柵化、像素后端處理、采樣器、尋址單元的并行運(yùn)算能力，每周期可以執(zhí)行2個(gè)MAC操作，GPU可以直接讀取L3緩存中的數(shù)據(jù)，圖形單元新增兩個(gè)可編程操作以及一個(gè)固定功能單元以支持曲面細(xì)分計(jì)算，并在解碼與顯示功能上做了升級(jí)。
同樣的核顯也分為兩種，分別是有16個(gè)EU單元的HD 4000和6個(gè)EU單元的的HD 2500，“K”系列處理器用的是HD 4000而其他處理器用的是HD 2500，最高頻率與SNB時(shí)代一樣是1350MHz，支持DX11、SM5.0，支持OpenGL 3.2，性能上HD 4000比上一代的HD 3000提升是67%。
Ivy Bridge支持Quick Sync 2.0編碼加速技術(shù)，與第一代相比，2.0版不僅速度更快，而且畫(huà)質(zhì)也會(huì)更高。視頻輸出方面也從原來(lái)的雙屏上升到三屏輸出，最大分辨率從原來(lái)的2560*1600上升到4k*4k級(jí)別。
“銳炬”登場(chǎng)：Haswell
Haswell采用的是Gen7.5核顯，這一代開(kāi)始Intel的核顯開(kāi)始了模塊化、可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)，Haswell的顯示核心采用兩級(jí)EU團(tuán)簇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上級(jí)的叫Slice，下級(jí)的叫Subslice，每個(gè)Subslice擁有10個(gè)EU，2組Subslice單元組成了1組Slice單元，這一代在GT1和GT2兩個(gè)級(jí)別之上又誕生了GT3核心，從此Intel就走上了暴力堆砌核顯規(guī)格的道路。
Haswell的GT1、GT2、GT3核顯分別擁有10個(gè)、20個(gè)和40個(gè)EU單元，此外還有一個(gè)帶嵌入式eDRAM的GT3e，核顯集成了128MB eDRAM，位寬512bit，帶寬可達(dá)64GB/s，這個(gè)嵌入式eDRAM是作為L(zhǎng)4緩存存在的，可以同時(shí)提升CPU和GPU性能。
Intel的核顯一直以來(lái)都用HD Graphics來(lái)命名，不過(guò)與NVIDIA的GeForce還有AMD的Radeon相比這個(gè)名字還是不夠霸氣，因此從Haswell處理器的核芯顯卡開(kāi)始，英特爾將引入新的名字“Iris”和“Iris Pro”，中文名為“銳炬”和“銳炬Pro”，分別對(duì)應(yīng)GT3以及GT3e核顯，具體型號(hào)則是Iris Graphics 5100和Iris Pro Graphics 5200。
這一代的桌面版酷睿處理器基本上都是使用GT2核顯，型號(hào)是HD Graphics 4600/4400，后者只用在Core i3-41xx系列處理器上，只有16個(gè)EU，對(duì)非K系列處理器來(lái)核顯性能是較上一代有大幅提升的，而真正需要高性能核顯的也是Core i3那種級(jí)別的，高端處理器基本都是配個(gè)獨(dú)顯。
奔騰和賽揚(yáng)處理器配的是GT1核顯，而這一代最強(qiáng)的GT3e核顯只出現(xiàn)在兩款桌面級(jí)處理器上，就是Core i7-4770R和Core i5-4670R，然而這兩個(gè)都不零售，是針對(duì)OEM市場(chǎng)的產(chǎn)品。
最強(qiáng)桌面核顯：Broadwell
Broadwell主要都是面向移動(dòng)市場(chǎng)，在桌面零售市場(chǎng)上其實(shí)就只有兩個(gè)CPU，Core i7-5775C和Core i5-5675C，配備Intel目前最強(qiáng)的Iris Pro 6200核顯，擁有128MB的eDRAM緩存，另外倍頻無(wú)鎖，可進(jìn)行超頻。
Broadwell上使用的是Gen8圖形核心，Intel重新設(shè)計(jì)了Subslice單元，每組的EU單元從之前的10個(gè)下降到了8個(gè)，在同樣的采樣器及調(diào)度器下這意味著每個(gè)EU單元的效率提升了，而彌補(bǔ)EU數(shù)量可以通過(guò)提升Subslice單元總數(shù)來(lái)完成，所以Broadwell的1組Slice單元有3組Subslice單元，EU單元總數(shù)是24個(gè)，Broadwell的GT1、GT2、GT3核顯分別擁有12個(gè)、24個(gè)和48個(gè)EU單元。
桌面零售版那兩個(gè)配備的Iris Pro 6200屬于帶eDRAM的GT3e核心，得益于核心規(guī)模的大幅提升，Core i7-5775C的核顯性能較上一代Core i7-4790K提升了將近80%，而已由于現(xiàn)在的Skylake桌面版只有GT2核心，所以Broadwell架構(gòu)的這兩款處理器成為目前擁有最強(qiáng)核顯的桌面級(jí)處理器，然而這兩個(gè)處理器在國(guó)內(nèi)根本沒(méi)有正式上市，要買(mǎi)的話比較難找。
越堆越大的GPU：Skylake
Skylake使用的Gen9代GPU其實(shí)與Gen8有很多地方都是相似的，每組Subslice單元依舊是24個(gè)EU，但是最多可以擴(kuò)展到3組Slice單元，也就是說(shuō)最多會(huì)配備72個(gè)EU單元，因此Skylake也多出GT4這個(gè)級(jí)別的核顯。
Skylake的Gen9架構(gòu)支持DX12、OpenCL 2.x、OpenGL 5.x、Vulkan等圖形規(guī)范，支持新的編譯器堆棧，功耗范圍從4W-65W 不等。此外，Gen9還支持HEVC/H.265、AVC、SVC、VP8、MJPG硬件加速，支持?jǐn)z像頭RAW架構(gòu)。
多媒體方面，Gen9架構(gòu)支持單一固定功能單元以降低功耗，Quick Sync轉(zhuǎn)碼單元也設(shè)計(jì)了固定功能的編碼器以降低功耗、延遲。此外，Gen9的視頻解碼、轉(zhuǎn)碼加速還支持了HEVC（H.265）、VP8、MJPEG等標(biāo)準(zhǔn)。
然而GT3/GT3e/GT4e這樣的高性能核顯只使用在移動(dòng)版處理器上，桌面版的Skylake處理器基本上使用的只有24EU的GT2，雖然較桌面版Haswell來(lái)說(shuō)性能還是有所提升，但是幅度只有20%。另外還有兩個(gè)“P”后續(xù)的處理器用的是GT1核顯。
Intel這些年來(lái)在核顯確實(shí)下了不少功夫，性能提升幅度相當(dāng)?shù)拇螅腴T(mén)級(jí)顯卡基本上都被核顯趕盡殺絕了， 而反觀CPU，性能提升幅度就沒(méi)那么明顯了，降低功耗反而成了重點(diǎn)，低功耗的處理器造就了現(xiàn)在超級(jí)本和各種Windows平板的盛行，而這些年來(lái)移動(dòng)設(shè)備上都采用高分辨率屏幕，這對(duì)核顯又有了性能上的需求，市場(chǎng)的需求影響了Intel近年來(lái)處理器方向的改進(jìn)，未來(lái)Intel CPU也是以提升核顯性能并降低整體功耗為主。
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