Intel Iris a HD 1. část – integrované grafiky v generaci Haswell

12. 6. 2013 07:00    Rubrika: Technologie    Autor: Jakub Pavlis

Intel již řadu let vybavuje své procesory integrovanými grafickými kartami, které jsou tak nejpoužívanějším řešením na světě. Pro kancelářskou práci to samozřejmě vždy stačilo, ale stejně si řada uživatelů vždy tak trochu stěžovala, ať už jen na hrubý výkon, nebo na zastaralejší technologie. Jak vše bude ve 4. generaci procesorů Intel Core?

Před dávnými a dávnými čas, když ještě Intel používal 90micrometrový výrobní postup, zjistil, že ho technický postup dovedl do situace, že na North Bridge (severním můstku) čipsetu mu zbývá místo, ale zároveň už nedokáže plochu můstku zmenšit. Co s tím? Intel přemýšlel o několika variantách, až se nakonec rozhodl, že na můstek přidá jednoduchou grafickou kartu. A rozhodnutí to bylo správné, udělalo z Intelu největšího dodavatele grafických karet a svého času přispělo k pádu takových firem, jako bylo 3dfx. Ovšem pořád to byly grafické karty „zadarmo“, pouze využívaly přebytečný prostor a Intel do nich nikdy neinvestoval více, než bylo nezbytně nutné. A specializovanější výrobci, NVIDIA a ATI/AMD mu utekli o celé míle, nakonec vytvořili technologie pro přepínání integrovaných a dedikovaných grafických karet (Optimus a Enduro), Intel naopak přemístil grafickou výpočetní část ze zrušeného můstku čipsetu na destičku procesoru a vyvinul výrobní procesy, které mu najednou daly obrovský prostor. Co s tím?

Intel se rozhodl trochu víc zapracovat na grafice. Procesory sice činily jeho součástky nejlepšími a podíl na trhu se dosud spíše zvětšuje, ale zejména Radeony v APU od AMD lidem ukazují, že to jde i jinak, všimli si toho už i výrobci herních konzolí... Hlavním hybatelem byl ale asi z počátku Apple, který přešel od nekonkurenceschopných procesorů od IBM Power k Intelu, ale chtěl po něm stále lepší grafické možnosti – a bylo to v době, kdy se z okrajové firmy znovu stal výpočetní gigant, který svými výrobky diktuje tón i mimo trh počítačů.

Nová generace spojena s procesory Haswell je revoluční hned v několika směrech a je dost o čem psát, jen v tom nejdůležitějším není. Architektura se až na malé výjimky příliš nezměnila a výpočetní jednotky (EU) čili shadery jsou prakticky totožné s těmi předchozími z generace Ivy Bridge. Nejprve ale k novinkám.

Tou největší je jistě změna celé filosofie. Poprvé v dějinách intelovských grafik se po všech Graphics Media Acceleratorech (GMA) a HD grafikách setkáváme s jasným, výrazným a zapamatovatelným názvem Iris (a Iris Pro), který jistě umožní podstatně lepší práci s marketingovou stránkou produktu. A že tohle Intel umí dokazují úspěchy historických názvů jako Pentium, Centrino, Core – názvů, které ovládly své segmenty trhu. Podle mě se nabízí i otázka, nepovede-li to Intel k pokusu vstoupit i na pole dedikovaných karet – výrobní kapacity na to má a zdá se, že investice do grafik se stává jeho další prioritou. Navíc název Iris nenajdeme všude (přestože technologicky jsou všechna nabízená řešení na podobném stupni), ale jen u těch nejvýkonnějších řešení. Intel zjevně nechce, aby bylo toto jméno spojováno s obyčejnými „kancelářskými“ výkony, protože se konečně dokázal přiblížit (i překonat!) alespoň integrovaným Radeonům a dokonce nejslabším starším dedikovaným NVIDIím.

Druhou výraznou změnou je jasné škálování výkonu. Jistě, dvě výkonové kategorie tu jsou již dvě generace, kdy se do ULV procesorů osazovala ořezaná a pomalejší jádra (nehledě na využívání prastarých grafik nebo vypůjčených řešení v ultramobilních kategoriích, např. Atom), ale teď se Intel za toto nestydí a poprvé není nijak zvlášť těžké zjistit už jen podle názvu, jak na tom grafický výkon bude.

První kategorie (polooficiálně značená jako GT1) si ponechává jednoduchý název Intel HD bez jakéhokoliv číselného označení a bude patřit především do nejslabších řešení, kde je grafický výkon buď nedůležitý, nebo příliš drahý, nebo je upřednostněn minimální výkon (a příkon) kvůli co největší výdrži na baterie. Najdeme je pravděpodobně pouze v „očesaných“ procesorech Pentium a Celeron. Bude obsahovat deset výpočetních jednotek, tedy o čtyři více než dosud.

Druhá kategorie (GT2) má jasné číselné označení Intel HD 4200/4400/4600, kde rozdíly jsou prakticky jen ve frekvenci jader. Jako základ se bere HD 4600, který by měly obsahovat čipy se standardním TDP, nižší modely jsou určeny opět pro nízkonapěťové varianty. Určeny jsou pro všechny procesory, které se budou usazovat do patic, a to jak v desktopech, tak noteboocích. Mají 20 výpočetních jednotek oproti šestnácti v procesorech Ivy Bridge.

Třetí, vrcholná kategorie (GT3). Tady je největší zmatek ve jménech, ale zatím to není tak hrozné, jaku u třikrát přejmenovávaných totožných čipů od NVIDIA :-D Základem je značení jako pětitisícové série a fakt, že bude k dispozici jen u procesorů s pouzdrem BGA, které se pájí přímo na základní desku. Pro dvoujádrové procesory s TDP do 15 W to bude HD 5000, s vyššími výkony a TDP pak už může být spojováno jméno Iris 5100. Nejvyšším modelem je pak Iris Pro 5200, které se od předchozího liší přidáním eDRAM paměti o kapacitě 128 MB, která je na stejné destičce, ovšem ne přímo v jádru. Slouží vyloženě jako cache paměť 4. úrovně (L4), čímž Intel řeší problém s pomalým spojením mezi grafickým jádrem v procesoru a systémovou pamětí.

U eDRAM paměti se ještě na chvilku zastavíme, protože její implementace je zajímavá i z ekonomického hlediska. Do strategie Intelu patří využívání továren po co nejdelší dobu, i když jsou k dispozici novější technologie (např výrobní proces). To vede k tomu, že čipsety a také nejslabší procesory, kde na tom tolik nezáleží (Celerony, Pentia), jsou vyráběny starším procesem, obvykle o generaci, někdy i dvě. Vede to k výraznému prodloužení životnosti továren a tedy k menším nákladům. Podobně by to mělo být i s eDRAM paměťmi, které Intel v aktuální podobě vyrábí pouze pro sebe a nemá pro ně žádný jiný odbyt, navíc nemůže přesně vědět, jak na grafiky Iris Pro zareagují zákazníci, bude-li pro ně tato technologie zajímavá, nebo koupí-li raději rovnou dedikované řešení od konkurence. Proto se rozhodl do procesorů instalovat 128 MB této paměti s tím, že současná grafická generace stěží využije více než čtvrtinu kapacity. Má tedy výraznou rezervu, nejspíše až na dvě další generace, paměti tedy může vyrábět 22nm procesem i po přechodu na miniaturnější procesy. Továrnu vytíží dlouhodoběji a nebude muset obměňovat drahé přístroje a výrobní zařízení. A také je to asi hlavní důvod, proč procesor a L4 cache na desce procesoru nejsou vyrobeny z jednoho kusu silikonu.

Co se týče zobrazování, je tu pro české prostředí jedna špatná zpráva. U standardních procesorů s cela integrovanou čipovou sadou (SOC) nebude k dispozici výstup pro VGA, u procesorů se zachovaným jižním můstkem naštěstí ještě ano. První případ se bude týkat především nejmobilnějších zařízení a je pravda, že tabletů s VGA mnoho nepotkáte, ale v Čechách, kde dosud skoro všichni i v soukromém sektoru (o státním ani nemluvě) používají analogové procesory, to je při prezentacích opravdu trochu nepříjemné a snižuje to možnosti profesionálního používání těchto přístrojů.

Naopak u digitálních výstupů se situace mění jen k lepšími. Intel očekává brzké rozšíření monitorů s většími než Full HD rozlišeními, takže jsou jeho grafické karty připraveny na rozlišení 4K (čtyřnásobek Full HD) přes DispleyPort 1.2 a eDP (konektor integrovaného displeje v notebooku/tabletu) to bude až 3840 × 2160 bodů / 60 Hz, HDMI zvládne až 4096 × 2304 bodů, ovšem jen do 24 Hz. K úspoře energie povede podpora technologie Panel Self Refresh, musí ji ovšem primárně podporovat monitor, což je zřejmé, neboť tato technologie spočívá v umístění bufferu do monitoru, takže monitor se při neměnném obraze sám „překresluje“. Grafika počítače tedy do bufferu posílá pouze aktuální změny. Pokud tedy necháte chvilku běžet notebook aniž byste na něm cokoli dělali, grafika se může přepnout do klidového režimu a spotřebovávat podstatně menší množství energie.

Další evolucí prošla i technologie Quick Sync starající se o multimediální úkoly. Opět je zde (nutně) podpora pro 4K rozlišení, přibylo dekodování formátů MJPEG, MVC a dosud málo rozšířeného SVC, kterému je ale připisována skvělá budoucnost. Umožňuje totiž dekódování v různých rozlišeních, takže stejný soubor si plynule prohlédnete jak na mobilu s HD ready displejem, tak na domácím počítači se 4K LED televizí. Pro post-processing je vyhrazen samostatný hardwarový blok, který umožňuje věci jako je stabilizace roztřeseného obrazu (z rukou snímaná videa), konverzi snímkové frekvence a gammutu nebo vyhlazování pleťových barev. Výhodou je, že tento blok se zapíná pouze pokud je třeba, což vede k další úspoře energie.

Intel udělal veliký krok směrem k lepším grafickým řešením. Nejde jen o nárůst výkonů, zlepšení spotřeby nebo vylepšení technologií, to koneckonců dělal v různé míře vždy. Hlavní obrat totiž nastal v celé filosofii a uvažování o tom, proč vlastně grafická řešení uživatelům prodávat. A pokud bude grafická invence Intelu podobná, jakou prokazuje při navrhování procesorů, máme se ve světě dosud ovládaném AMD a NVIDA na co těšit.

V příští části se seznámíme s detaily jednotlivých grafických řešení a především se podíváme na výkony jak v syntetických testech, tak ve hrách.