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Intel|22年后再战高性能显卡市场 Intel Xe GPU架构详解

作为CPU界的王者，Intel对高性能GPU市场一直没有死心，1998年就推出了i740独显，12年后又推出Larrabee，22年后的今天又重燃战鼓，推出了Xe GPU架构 。Intel重新杀入高性能GPU市场的传闻已久，并挖来了AMD RTG部门前主管、首席架构师Raja Koduri坐镇GPU业务，这次是否会不一样呢？
今天的2020年架构日上，Intel终于详细地解开了Xe GPU的面纱，这里我们就来管中窥豹一探Intel历时多年重新打造的GPU架构 。
Intel|22年后再战高性能显卡市场 Intel Xe GPU架构详解
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对于Xe架构，我们之前的报道已经多次提到Intel对它的期望是希望用一种架构去满足多种使用场景，从笔记本到游戏卡再到高性能超算，都是Xe架构，推动GPU算力从万亿次（TFLOPS）向千万亿次（PFLOPS）迈进 。
Intel Xe架构总览：一种架构通杀四方、适应AI、云时代
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对于Xe GPU架构，官方的定义是“并行矢量矩阵架构”，已经突出了这个架构的特点，那就是高度并行，适合扩展多种场景 。
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Xe GPU架构有三大重点——软件第一、并行第二，同时适应全新的工作负载，比如AI、视觉云计算等等，这也是Intel作为GPU后来的一个优势，研发GPU架构的时候可以不用照顾太多之前的积累，直接面向未来潜力巨大的场景，比如AI、云计算等等 。
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Xe GPU希望用一个架构统一所有应用场景，不过实际情况还是很复杂的，不同场景对性能、功耗的要求不同，可以细分为集成+低能耗、中端、发烧级、数据中心/AI、HPC百亿亿次计算等等 。
在这些细分场景中，Intel打造了三种不同的架构——Xe LP低功耗、Xe HP高性能、Xe HPC，不过实际上已经扩展到了四种，后面会再详细说 。
虽然有三四种不同的架构，不过Intel现在做的主要是两种——适用于HPC的Xe HPC及低功耗的Xe LP，后者适合核显、笔记本及低端独显，包括之前曝光最多的DG1显卡 。
Intel Xe GPU架构详解：EU、存储、AI、显示、视频单元全都改了
目前进度最好的还是Xe LP低功耗版，Xe GPU的结构介绍都是基于Xe LP的，具体如下：
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Xe LP架构简单来说就是在提升FLOPS浮点性能的同时，还要考虑功耗，所以能效很重要，性能及能效兼顾 。
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提升性能就要提升计算规模，Xe架构在Gen11基础上全面提升了执行单元的规模，EU单元从Ice Lake处理器上的Gen11核显最多64个提升到了96个，每周期Texel纹理、Pixel像素渲染能力也从32、16提升到48、24，总体性能1.5倍于目前Gen11显卡水平 。
考虑到Gen11的规模实际上已经是目前Gen9.5的2倍多，理论上Tiger Lake上的Gen12核显性能是现有核显的至少3倍 。
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能效方面，在同样的电压下，Xe LP GPU的频率大幅提升，从之前1.1GHz左右提升到了1.7GHz，还有其他手段一起降低了功耗，能效也全面改进了 。
下面就是Gen11与Xe架构EU单元的具体对比了 。
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存储单元方面，Xe LP GPU的改变也不小，L1新增了数据是缓存，并支持端对端压缩，L3缓存从Gen11的3MB大幅提升到16MB，同时GTI（Graphics Technology Interface 图形技术接口）带宽翻倍 。
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在AI上，Xe架构之前的GPU主要是支持FP32、FP16及Int16浮点，而Xe GPU开始支持INT8指令，AI性能是FP32的4倍 。


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