Spread the love
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

IGP-urile (Integrated Graphics Processor) au reprezentat încă de la început o soluţie pentru acei utilizatori care nu aveau nevoie de mai mult decât capacitatea de a afişa imaginea pe ecranul computerului, însă acest lucru se schimbă rapid. Apariţia primelor procesoare de la AMD cu nucleu grafic integrat în pastila de siliciu a procesorului a reprezentat primul semnal clar că vremea IGP-urilor cu performanţe penibile a trecut şi că pe viitor acestea vor fi o soluţie viabilă pentru orice utilizator.

AMD au fost primii care au văzut că viitorul le aparţine chip-urilor de tip SoC (System on Chip) ce integrează un nucleu grafic performant. Ţin minte că pe vremea când AMD au anunţat că intenţionează să dezvolte procesoarele cu nume de cod Fusion în 2006, am fost sceptic în privinţa utilităţii lor. Pe atunci AMD tocmai cheltuiseră o sumă fabuloasă de bani pentru achiziţionarea ATI, Intel aşteptau după colţ cu primele procesoare Core 2 Duo, iar eu eram totalmente sceptic nu numai în privinţa utilităţii unui nucleu grafic integrat în pastila procesorului, cât mai ales în privinţa performanţei pe care un asemenea chip ar putea să o ofere.

 

Lungul drum catre succes, putina istorie

După cum bine se ştie, achiziţia ATI de către AMD i-a costat pe aceştia din urmă mai mult decât acea suma fabuloasă de bani, mai exact 5.6 miliarde $. Lansarea de către Intel a primelor procesoare Core 2 i-a costat pe AMD coroana performanţei, iar asta a însemnat o scădere semnificativă a vânzărilor. Cum o bună parte din banii daţi pe ATI erau împrumutaţi, AMD nu au mai avut fondurile necesare să investeasca în proiectarea unui procesor competitiv cu ceea ce oferea Intel. Desigur, proiectul Fusion a suferit cel mai mult de pe urma lipsei de fonduri.

Intel şi-au consolidat poziţia de lider pe piaţa procesoarelor şi pe 7 ianuarie 2010 au lansat procesoarele cu nume de cod Clarkdale (Core i3 seria 500 şi Core i5 seria 600, printre altele), primele procesoare desktop care integrau un nucleu grafic pe acelaşi package cu procesorul. Denumit Intel HD Graphics, acest IGP nu era pe aceeaşi pastilă de siliciu ca şi nucleele de procesare x86, ci pe o a doua pastilă de siliciu care adăpostea şi controller-ul de memorie. Clarkdale au fost primele procesoare pentru desktop care au oferit şi un IGP, însă ceea ce ofereau cu adevărat a fost departe de scoput declarat al Fusion. Altfel zis, nu se deosebeau cu absolut nimic de grafica integrată de până atunci, cu excepţia faptului că era pe acelaşi package ca şi procesorul. Primele procesoare x86 cu IGP integrat în pastila procesorului au fost modelele Intel Atom cu nume de cod Pineview, însă performanţa oferită de acestea era atât de slabă, încât abia merită să fie menţionate.

Primele procesoare dotate cu un IGP modern au fost lansate de AMD pe 4 ianuarie 2011, sub numele de cod Brazos. Acesta era un produs low end, dedicat netbook-urilor şi sistemelor care puneau în general accentul pe dimensiuni şi consum cât mai mici. Succesul înregistrat de Brazos a fost imens, AMD anunţând la sfârşitul lunii mai din 2011 că a livrat nu mai puţin de 5 milioane de unităţi. Din păcate pentru Brazos, acesta a venit fix la momentul potrivit ca să prindă sfârşitul netbook-urilor. Succesul Brazos a confirmat însă că AMD se afla pe calea cea bună cu APU-urile. Acest fapt s-a datorat atât nucleului grafic net superior alternativei Intel Atom, cât mai ales driverelor net superioare oferite de AMD.

Al doilea APU lansat de AMD, cu numele de cod Llano, a reprezentat o mică revoluţie. Acesta s-a confruntat cu procesoarele Intel cu nume de cod Sandy Bridge (primele modele pentru desktop cu IGP pe pastila procesorului) lansate încă de la inceputul lui 2011. În timp ce performanţa nucleelor de procesare x86 avantaja în mod clar modelele Intel, AMD au oferit prin Llano o alternativă mult mai ieftină şi cu nuclee de procesare x86 capabile. Adevărata inovaţie adusă de Llano a fost însă IGP-ul, un nucleu grafic cu până la 400 shadere VLIW5, aceleaşi folosite în plăcile grafice dedicate oferite de AMD, alături de acelaşi driver. Performanţa oferită a fost net superioară oricărui alt IGP oferit la acel moment, iar calitatea driverului a contat foarte mult. Singurul factor care a limitat succesul Llano a fost procesul de fabricaţie, care nu a permis producerea unui număr adecvat de chip-uri.

Următorul pas în evoluţia procesoarelor cu IGP integrat a fost reprezentat de modelele cu arhitectură Trinity de la AMD, respectiv Ivy Bridge de la Intel. În timp ce Intel au făcut progrese vizibile cu Ivy Bridge în direcţia îmbunătăţirii performanţei şi a calităţii driverelor, AMD a luat cireaşa de pe tort prin integrarea unui nucleu grafic cu totul nou, de această dată dotat cu până la 384 shadere VLIW4 (estimativ echivalente cu 480 shadere VLIW5). Intel şi-a păstrat poziţia de lider indiscutabil al performanţei nucleelor de procesare x86, iar AMD se aflau în aceeaşi poziţie când vine vorba de performanţa IGP-ului.

igp-prcLa ora actuală, AMD oferă procesoare cu arhitectură Richland (în esenţă acelaşi lucru ca şi Trinity), în timp ce Intel comercializează modele cu arhitectură Haswell. Acestea din urmă au permis Intel să reducă semnificativ diferenţa de performanţă faţă de AMD şi au adus o serie de drivere îmbunătăţite. Se poate spune că Intel este cu siguranţă pe calea cea bună în privinta IGP-urilor la nivel hardware, însă mai are de muncă până să îi prindă pe AMD din urmă. În curând o să publicăm o analiză în detaliu a diferenţelor dintre Richland şi Haswell pe partea de IGP, aşa cum v-am promis în articolul dedicat Richland.

Această imagine (care ne-a fost pusă la dispoziţie de către AMD) ilustrează foarte bine progresul procesoarelor cu nucleu grafic integrat. De sus în jos, avem în partea stângă Sandy Bridge, Ivy Bridge şi Haswell pentru Intel, respectiv în partea dreaptă Llano, Trinity şi Richland pentru AMD.

 

Software

Până acum nu am menţionat aproape nimic despre software-ul implicat în mod direct în succesul sau eşecul procesoarelor cu IGP integrat. Calitatea driverelor este esenţială pentru succesul unui astfel de produs, însă la fel de important este suportul oferit de producătorii de software. Aici, desigur, mă refer la accelerarea aplicaţiilor prin efectuarea calculelor direct pe GPU. Din acest punct de vedere, AMD sunt avantajaţi în mod clar. Experienţa adusă de producerea plăcilor grafice dedicate se regăseşte în calitatea superioară a driverelor comparativ cu concurenţa. AMD a investit resurse semnificative în obţinerea unui suport cât mai bun din partea producătorilor de jocuri şi în mod special, toate consolele din noua generaţie folosesc nu doar nuclee grafice AMD, ci procesoare AMD cu IGP integrat. Per total, jocurile sunt indiscutabil unul dintre avantajele majore ale celor de la AMD.

Accelerarea aplicaţiilor de zi cu zi este abordată de AMD prin intermediul HSA (Heterogeneous System Architecture) şi HSA Foundation. La ora actuală, este oferit suport pentru APU-urile AMD în aplicaţiile comercializate de Adobe, ArcSoft, Corel, CyberLink, Microsoft şi Nero printre alţii. Scopul HSA este să pună la dispoziţia dezvoltatorilor de software SDK-urile (Software Development Kit) şi documentele tehnice necesare pentru implementarea şi extinderea suportului pentru APU-urile AMD. Ţinând cont că printre membrii înscrişi în HSA Foundation la ora actuală se numără ARM, Imagination, Samsung, Qualcomm, Texas Instruments, LG Electronics şi Sony, această initiativă are şanse mari de reuşită.

Intel nu stă la fel de bine ca AMD pe partea de software la ora actuală, însă depune eforturi mari pentru recuperarea terenului pierdut. În primul rând, odată cu lansarea Haswell, Intel au reuşit să ofere cel mai bun driver pentru IGP-uri din întreaga lor istorie. Acesta este un mare pas în faţă, ţinând cont că Intel şi-au format o reputaţie nu tocmai bună pe marginea driverelor pentru grafică. Dacă vor continua în această direcţie, în paralel cu îmbunătăţirea IGP-urilor la nivel hardware, vor avea foarte mult de câştigat. Suportul din partea producatorilor de jocuri este încă la început, însă promite rezultate vizibile, cum este cazul în GRiD 2.

Pe partea de suport pentru aplicaţiile de zi cu zi, Intel urmează o strategie oarecum diferită comparativ cu AMD. Cum compilerele Intel sunt cele folosite în mod tradiţional pentru software, aceştia au din start un avantaj major. De asemenea, instrucţiunile noi introduse în procesoarele Intel se bucură de o rată de adopţie mult mai mare în cadrul dezvoltatorilor de software. Pe lângă asta, funcţia QuickSync pentru procesarea materialului video este renumită pentru sporul de performanţă pe care îl oferă. S-ar putea spune că strategia Intel pentru acest segment este să mizeze pe poziţia dominantă pe piaţă pentru atragerea suportului din partea dezvoltatorilor de software, lucru pe care AMD nu poate să-l facă. Rămâne de văzut care dintre strategiile abordate de cei doi producători este cea mai bună.

Dar ce ne aşteaptă în viitorul apropiat pe partea de hardware?

 

Urmatoarea generatie de IGP-uri

Următorul APU de pe lista AMD este Kaveri şi urmează să fie lansat în Q4 2013 dacă nu este amânat între timp. Acesta aduce cu sine o serie de îmbunătăţiri semnificative în toate zonele de interes. Pentru început, avem nucleele de procesare x86 pe arhitectura Steamroller. Succesorul actualului Piledriver, Steamroller foloseşte două decodere per modul în loc de unul singur, ceea ce ar trebui să rezulte într-o creştere a performanţei cu aproximativ 25% conform zvonurilor. IGP-ul urmează să încorporeze un nucleu grafic nou, de data aceasta bazat pe arhitectura GCN (Graphics Core Next), aceeaşi folosită pentru actuala generaţie de plăci grafice dedicate de la AMD. Nu se ştie câte shadere vor fi folosite, însă zvonurile precizează undeva între 384 şi 512 shadere GCN. Singurul detaliu precizat în afara celor pe care le-am menţionat deja este că procesoarele bazate pe arhitectura Kaveri or să folosească un nou socket, denumit FM2+ şi că nu vor fi compatibile cu plăcile de bază FM2 comercializate la ora actuală.

Dacă zvonurile se adeveresc, Kaveri o să reprezinte pentru AMD un salt destul de mare în faţă în ceea ce priveşte grafica integrată. Nu numai că puterea de calcul oferită o să fie mult mai mare, dar Kaveri o să fie primul APU de la AMD care o să folosească cu adevărat beneficiile aduse de HSA. Oricare ar fi rezultatul final, o să fie cu siguranţă o lansare foarte importantă pentru viitorul calculatoarelor în general.

Urmaşul lui Haswell se va numi Broadwell. La ora actuală nu se ştie mare lucru despre ce îmbunătăţiri o să aducă, cu excepţia faptului că o să integreze o serie de extensii ISA şi că o să folosească acelaşi socket LGA1150 ca şi Haswell. Unele zvonuri afirmă chiar faptul că lansarea lui Broadwell în 2014 va fi înlocuită de lansarea unui refresh al lui Haswell (ceva apropiat de cum a fost Richland pentru Trinity), însă după cum am menţionat mai sus, nu se ştie nimic cu siguranţă deocamdată.

 

Viitorul IGP-urilor

La ora actuală, procesoarele cu IGP deja au dus la dispariţia segmentului low end de plăci grafice dedicate. Performanţele oferite de IGP-urile care urmează să fie lansate în viitorul apropiat vor fi probabil indeajuns de mari încât să înlocuiască şi plăcile grafice din segmentul mainstream. Oricum ar fi, la ora actuală se poate spune că procesoarele cu IGP au devenit un produs important din moment ce permit chiar şi rularea jocurilor noi la un nivel de detaliu mediu la rezoluţie 720p.

Dar performanta în jocuri reprezintă doar o fracţiune din potentialul acestor chip-uri. Adevărata bătălie se va da între Intel şi AMD pentru suportul dezvoltatorilor. GPU-urile au devenit o necesitate pentru obţinerea unor performanţe bune în anumite aplicaţii la ora actuală, cum ar fi codarea conţinutului video HD. Optimizarea programelor pentru folosirea GPU-ului se va accentua în anii următori, până în punctul în care chiar şi rularea sistemului de operare va întrebuinţa pe deplin puterea de calcul pusă la dispoziţie de acesta. HSA Foundation pe care mizează AMD reprezintă cel mai bine pus la punct proiect în această direcţie, iar primele rezultate ale acestei investiţii vor fi vizibile odată cu lansarea Kaveri.

Pe lângă avantajele aduse de implementarea unui IGP cât mai puternic şi optimizările software, suntem pe punctul de a asista la o revoluţie în ceea ce priveşte sistemele desktop. Întotdeauna am râs de imbecilitatea celor care afirmă că desktop-urile nu au niciun viitor. Folosirea unui număr cât mai mic de chip-uri aduce cu sine şi ocuparea unui spaţiu cât mai mic. Procesoarele cu IGP deja permit realizarea unor sisteme de foarte mici dimensiuni (sisteme cu placă de bază miniITX sau, de ce nu şi mai mici, precum Intel NUC), însă pe viitor vom asista la înlocuirea desktop-urilor tradiţionale cu versiuni mult mai mici, practic o transformare, versiunea 2.0. Dacă la ora actuală miniPC-urile şi sistemele HTPC reprezintă configuraţii speciale, acestea vor fi la ordinea zilei în câţiva ani. Detaliul cel mai important este că folosirea unui sistem de mici dimensiuni nu va atrage cu sine limitarea performantelor datorită scăderii consumului. Procesoarele ARM au băgat frica în producătorii de procesoare x86 şi deja tendinţa de oferi şi o scădere a consumului în paralel cu creşterea performanţelor de la o generaţie la alta este vizibilă.

Şi mai departe în viitor, s-ar putea să asistăm la preluarea sarcinilor unităţilor de calcul FPU (Floating Point Unit) din procesoarele tradiţionale de către GPU. Până la urmă, GPU-urile sunt procesoare specializate pe efectuarea calculelor cu virgulă mobilă masiv-paralele şi cum deja se pune din ce în ce mai tare accentul pe unificarea resurselor de memorie pentru a permite accesul dinamic la acestea atât pentru CPU, cât şi pentru GPU, nu ar fi tocmai greu de realizat pe viitor. De asemenea, este posibil să asistăm la preluarea de către IGP a anumitor sarcini, cum ar fi efectuarea calculelor de fizică, în acelaşi fel în care puteţi să adăugaţi un al doilea GPU Nvidia, mai slab, special pentru PhysX (deşi nu ştiu de ce ar face cineva asta la ora actuală). Ne apropiem de momentul în care engine-urile pentru raytracing vor intra în scenă şi IGP-ul s-ar putea să fie esenţial pentru efectuarea acestui tip de calcule pentru a permite plăcilor grafice să se ocupe de sarcina lor favorită.

Şi pentru că tot a venit vorba de memorie, aici se află călcâiul lui Ahile pentru toate procesoarele cu IGP. După cum se poate observa foarte uşor în cazul plăcilor grafice dedicate, lăţimea de bandă este absolut crucială pentru fructificarea potenţialului oferit de chip.Dacă vreţi să vă daţi seama cam cum o să arate hardware-ul viitoarelor procesoare cu IGP, nu trebuie să faceţi mai mult decât să vă uitaţi în interiorul PlayStation 4 şi Xbox One, iar principala diferenţa comparativ cu ceea ce există deja este dată de lăţimea de bandă cu memoria. Din punct de vedere hardware, m-aş îincumeta să afirm că PlayStation 4 dispune de un avantaj major, anume memoria GDDR5. Aceasta permite obţinerea unei lăţimi de bandă la care sistemele cu memorie DDR3/GDDR3 nu pot decât să viseze.

Viitoarele IGP-uri cu siguranţă or să aibă nevoie de lăţime de bandă mai mare, dar aceasta este o problemă şi pentru cele deja existente. Trecerea la memoriile DDR4 în viitorul apropiat o să permită implementarea unor IGP-uri din ce în ce mai puternice, însă nu pot să nu ma întreb de ce AMD cel puţin, care deja au experienţă cu plăcile grafice, nu trec de la 128 biţi DDR3 la 256 biţi GDDR5 (sau măcar 128 biţi GDDR5) pentru APU-uri. Lăţimea de bandă ar fi superioară chiar şi soluţiilor quad channel oferite de Intel şi le-ar permite să integreze nuclee grafice extrem de puternice în paralel cu mai mult de patru nuclee de procesare x86 fără probleme.

Chiar dacă asta s-ar putea să nu se întâmple, pe viitor o să asistăm la integrarea unui fel de memorie ajutătoare. Intel au în plan integrarea unei pastile de memorie cache L4 pe package-ul procesorului (zvonurile menţionează un total de 1GB cache L4 alcătuit din stack-uirea a patru chip-uri de memorie). AMD au folosit în trecut soluţii neconvenţionale, de exemplu chipset-ul AMD 790GX cu a sa memorie SidePort DDR3 de 128MB pe o interfaţă de doar 16 biţi. Pe viitor, nu ar fi exclus (ba chiar preferabil) să asistăm la o revenire a memoriei SidePort pe plăcile de bază pentru APU-uri, ţinând cont că la ora actuală AMD sunt cu mult în urma Intel la capitolul controller de memorie. Memoria GDDR5 pe 64-128 biţi, cu o capacitate de minim 1GB, ar sălta semnificativ performanţa IGP-ului şi l-ar face să depindă mai puţin de controller-ul de memorie intrgrat în procesor.

Plăcile grafice dedicate nu or să dispară prea curand de pe piaţă, deşi vor fi limitate la segmentele Performance şi High End. Practic, o să se întample acelaşi lucru ca şi cu plăcile de sunet şi plăcile de reţea. Odată ce puterea de calcul pusă la dispoziţia utilizatorului de o soluţie integrată este îndeajuns de mare încât să fie suficientă pentru majoritatea, acestea vor deveni produse de nişă oferite celor care doresc performanţe de top. De asemenea, diferenţele dintre soluţia integrată şi cea dedicată vor deveni din ce în ce mai greu de observat, până în punctul în care ajung să fie mituri urbane.

Desktop-urile nu or sa dispară, ci după cum am menţionat mai sus, or să se transforme, iar procesoarele cu IGP or să definească această tranziţie. Ca să vă explic cum or să arate desktop-urile viitorului, gândiţi-vă la o cutiuţă de dimensiunile unui Intel NUC, dotată cu proiectoare holografice capabile sa genereze o imagine de 22 inchi cu rezoluţie 4K şi culori care ar face un IPS să plângă. În acelaşi timp, proiectoarele holografice de care ziceam mai sus ar fi capabile să recreeze o tastatură şi lângă ea o suprafaţă de dimensiunile unui mouse pad. Ambele ar fi urmărite de o pereche de senzori, care ar înregistra mişcarea mâinilor utilizatorului pe aceste două suprafeţe şi le-ar transforma în comenzi pentru sistem. SF? Nicidecum, tastatura există deja, mouse-ul holografic ar fi nimica toată, iar în privinţa ecranului, ne auzim peste 10 ani.


Spread the love
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Leave a Reply

Lasă un răspuns

Acest sit folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.