ДомойТехноІсторія розвитку графіки Intel. Частина 1

Історія розвитку графіки Intel. Частина 1

Author

Date

Category

Цього року на ринку дискретних відеокарт нарешті з’явився третій гравець — Intel. Багато користувачів досить скептично ставляться до графічних прискорювачів процесорного гіганта, що готуються до виходу. Але далеко не всі знають, що у графіки Intel за плечима історія в майже чверть століття. Про те, як розвивалися графічні прискорювачі Intel за ці роки — у нашому матеріалі.

Початок — i740

Історія першого графічного процесора компанії бере коріння ще на початку 1990-х. Тоді компанія GE Aerospace, що є частиною General Electric, вирішила створити власний графічний прискорювач для використання в симуляторі польотів космічної програми Апполон. У 1992 році GE Aerospace продала свою частину, пов’язану з космічними розробками, компанії Martin Marietta, яка також вела справи в аерокосмічній галузі. Остання 1995 року об’єдналася з авіабудівною компанією Lockhead Corporation, утворивши корпорацію Lockheed Martin.

Одразу після злиття Lockheed Martin сформувала підрозділ Real 3D, щоб використати вже наявні напрацювання в 3D-графіці та вийти з ними на споживчий ринок. Успіх не змусив себе довго чекати — продукція компанії стала користуватися успіхом в аркадних автоматах Sega. Intel зацікавилася проектом, після чого спільно з нею вирішено було розробити графічні прискорювачі для персональних комп’ютерів.

Модель, що стала продуктом цієї колаборації, побачила світ у 1998 році, і отримала назву Intel i740. Унікальним було те, що карта спочатку проектувалася під особливості інтерфейсу AGP, тоді як інші гравці ринку в той час орієнтувалися на PCI. Власна графічна пам’ять карти об’ємом від 2 до 8 Мб використовувалася тільки для зберігання буфера кадрів, а текстури зберігалися в оперативній пам’яті ПК. Центральний процесор у системах того часу виконував частину геометричних розрахунків у 3D. Ставка робилася на розташування текстур в ОЗП і швидкий канал між нею і графічним процесором. У теорії, це мало підвищити продуктивність без необхідності використовувати багато швидкої пам’яті на самій відеокарті.

Саме тому модель призначалася насамперед для ПК, оснащених сучасними на той час процесорами Pentuim 2 з підтримкою шини AGP. Але партнери Intel крім AGP-версій випускали і версії карти, що володіють інтерфейсом PCI. Він організувався за допомогою додаткової мікросхеми-моста, що розпаюється на карті. Оскільки за такого компонування переваги швидкості інтерфейсу AGP використати не виходило, ці моделі, крім буфера, оснащувалися власною графічною пам’яттю від 8 до 16 Мб.

i740 володіла єдиним піксельним конвеєром, растровим (ROP) і текстурним (TMU) блоком, підтримувала 16-бітний колір, подвійну буферизацію, Z-буфер, білінійну і трилінійну фільтрацію, міп-маппінг і альфа-блендінг — все, що було потрібно, щоб відтворювати проекти 1998 року. Серед підтримуваних графічних API підтримувалися DirectX 5.0 і OpenGL 1.1. Якість картинки була непоганою, але продуктивність порівняно з конкурентами часто пригнічувала. Реалізація зберігання текстур в ОЗП була занадто важкою для апаратного забезпечення того часу: через малу пропускну спроможність інтерфейсів AGP і оперативної пам’яті шини просто забивалися даними, через що страждала продуктивність центрального процесора і, у підсумку, всієї системи.

1 покоління — i810/i815

У квітні 1999 року Intel анонсувала наступників i740 — моделі i752 і i754. Нові карти повинні були підтримувати DirectX 6.0, мультитекстурування, анізотропну фільтрацію і компенсацію руху у відео формату MPEG-2, що дозволило б не відставати в технологічності від конкурентів. При цьому додавати конвеєри поки що не планувалося, поліпшення продуктивності повинні були забезпечити тільки підвищені частоти ядра і пам’яті.

Однак уже в серпні того ж року Intel припинила виробництво i740 і відмовилася від випуску нових моделей лінійки, тим самим надовго зникнувши з ринку дискретних відеокарт. Наприкінці року Intel представила чіпсет Intel 810, призначений для використання з процесорами Pentium 2 і Pentium 3. У новий набір мікросхем був вбудований графічний процесор, який для своїх потреб використовує частину оперативної пам’яті. Всі напрацювання і поліпшення раніше планованих моделей увійшли в цю вбудовану графіку.

Щоб прискорити доступ вбудованої відеокарти до пам’яті, була реалізована нова технологія — DirectAGP. Її суть у тому, що графічне ядро підключається до ОЗП не через шину AGP 2x, а безпосередньо через контролер пам’яті. Останній на 810 чіпсеті підтримував пам’ять типу SDRAM на частоті до 100 МГц. Це дало змогу збільшити пропускну спроможність між ГП і пам’яттю в півтора рази порівняно з AGP 2x і досягти значення в 800 Мб/c — такого ж, яким володів буфер на дискретній карті i740. Опціонально встановлювали дисплейний кеш — мікросхеми об’ємом 4 Мб, що розпаюються безпосередньо на материнській платі. Він призначався для зберігання буфера глибини зображення, звільняючи цим частину системної пам’яті і трохи прискорюючи роботу вбудованої графіки.

Вперше було реалізовано й іншу технологію — DVMT. Вона полягає в тому, що необхідна графічна пам’ять тепер виділяється з ОЗП динамічно в міру потреби, а не статично в певній кількості. Це дозволяє в періоди відсутності 3D-навантаження знижувати споживання графічної пам’яті і тим самим виділяти більше місця під оперативну пам’ять системи. Максимально чіпсет міг виділити на потреби графіки з ОЗП до 32 Мб.

Чіпсет Intel 815, що вийшов роком пізніше, графічних змін практично не приніс. По суті, минулу модель лише трохи розігнали за ядром і додали можливість встановлення в систему пам’яті SDRAM на 133 МГц, що збільшувало її пропускну здатність до 1067 Мб/с.

2 покоління — серія Extreme Graphics

З виходом на ринок процесорів Pentium 4 Intel знадобилися нові чіпсети, зокрема з інтегрованою графікою. Першим таким наприкінці 2001 року став Intel 845G. До його складу увійшла оновлена графіка, що отримала власне ім’я Intel Extreme Graphics.

Подвоєння піксельних конвеєрів і текстурних блоків, підвищена до 200 МГц частота ядра і підтримка нової пам’яті типу DDR частотою 266 МГц зробили свою справу — інтегроване відео стало помітно швидшим. Однак у плані підтримки «залізних» функцій ДП змін не було: так само були відсутні апаратна трансформація і освітлення (TL), а також шейдери, через що апаратна підтримка обмежувалася DirectX 6 і OpenGL 1.3. Драйвер Intel рапортував про підтримку DirectX аж до 9.0, але вона була лише програмною: емулював роботу TL і шейдерів, як і раніше, центральний процесор системи. Незважаючи на це, в деяких проектах Extreme Graphics наздоганяла за продуктивністю бюджетну GeForce2 MX200.

Extreme Graphics 2, яку отримав чіпсет Intel 865G, що побачив світ у 2003 році, став невеликою еволюційною зміною. Частота відеоядра була збільшена до 266 МГц, а система стала підтримувати пам’ять DDR аж до 400 МГц, причому вперше в двоканальному режимі. Завдяки цьому пропускна здатність пам’яті в порівнянні з 845G збільшилася в кілька разів — до 6.4 Гб/c. Продуктивність за рахунок цього зросла, але незначно.

Обидві версії вбудованої графіки цього покоління також уперше одержали мобільні версії зі зниженою частотою ядра і пропускною спроможністю пам’яті: 166 МГц і 1 Гб/c у випадку з Extreme Graphics, а також до 266 МГц і 2.7 Гб/c у випадку Extreme Graphics 2. Максимальний обсяг пам’яті, який могли використовувати як десктопні, так і мобільні версії, склав 96 Мб.

3 покоління — серія GMA 900

Первістком, що містив у собі третє покоління графіки Intel, став чіпсет Intel 910GL, розроблений для процесорів Pentium 4 під новий на той момент socket 775.

Розробка отримала ім’я Graphics Media Accelerator 900. Архітектура відеоядра була перероблена, піксельних конвеєрів, растрових і текстурних блоків стало по чотири, частота ядра збільшилася до 333 МГц. Підтримувалася як стара DDR, так і нова DDR2 аж до 533 МГц. Завдяки змінам у ГП помітно збільшилася швидкість зафарбовування 3D-картинки — з 266 до 1332 Мпікс/с, однак головну проблему продуктивності це не вирішило: TL і шейдерів не з’явилося. Але список ігор, у які можна було пограти з комфортом, порівняно з минулим поколінням графіки значно розширився.

Формально GMA900 підтримувала шейдери версії 2.0 і сучасний DirectX 9.0 — як ви вже здогадалися, ця підтримка була програмною. Максимальний обсяг пам’яті, який могло використовувати графічне ядро, становив 256 Мб.

Удосконалена версія GMA950 з’явилася в наступному чіпсеті 945G через рік. Частота ядра збільшилася до 400 МГц, стала підтримуватися пам’ять DDR2-667. Архітектурних змін не було, але програмну підтримку Intel поліпшила — тепер став доступний DirectX 9.0c і шейдери версії 3.0. Правда, на практиці це мало що давало: хіба що тепер офіційно підтримувався інтерфейс Aero операційної системи Windows Vista. Мобільні версії графіки починаючи з цього покоління відрізнялися від десктопних лише трохи зниженою частотою ядра.

4 покоління — серія GMA X

У 2006-му поява на ринку дискретної графіки відеокарт з універсальною шейдерною архітектурою, що готувалася, не залишила байдужим і процесорного гіганта, який у своїх надрах теж розробляв вбудовану графіку, засновану на універсальних шейдерах. Її представили разом із чіпсетом Intel G965. Новий відеоадаптер отримав назву Graphics Media Accelerator X3000. Оскільки анонс 965 чіпсета відбувся трохи раніше карт серії GeForce 8800, формально саме Intel є першим виробником, який випустив на ринок графічні процесори з універсальною шейдерною архітектурою.

Однак на момент виходу на ринок апаратні шейдери драйвером графіки все також не підтримувалися, прорахунок вівся програмно. На повну продуктивність X3000 вийшла тільки наприкінці 2007 року з виходом відповідних драйверів. Саме тоді 64 шейдерні процесори, згруповані в 8 виконавчих блоків (EU) укупі з апаратним TL, змогли показати істотну різницю в продуктивності в порівнянні з попереднім поколінням GMA. Кількість растрових і текстурних блоків залишилася незмінною, але підвищений філлрейт забезпечувала частота ядра, що збільшилася до 667 МГц. Позитивно для пропускної здатності позначилася підтримка чіпсетом пам’яті DDR2 на частоті 800 МГц. Пам’яті для графіки тепер могло використовуватися в півтора рази більше — до 384 Мб.

GMA X3500, випущений в 2007 році разом з чіпсетом G35, відрізнявся від попередника драйверами, і зі старту підтримував DirectX 10 і шейдери версії 4.0. Якогось відчутного приросту продуктивності не було, за цей час просто допиляли сумісність із новим API. Однак для X3000 відповідні драйвера з підтримкою десятого «діректа» так і не випустили. Це вигідно виділяло новинку X3500, хоча апаратних змін в її шейдерних процесорах не було.

Паралельно з чіпсетом G965 Intel випускає бюджетний 946GZ. Вбудоване графічне ядро в ньому має назву GMA3000, але насправді нічого спільного з GMA X3000 не має — по суті, це старий добрий GMA950 з підвищеною частотою. Такий самий трюк проходить на наступний рік із чипсетами G31 і G33 — у них встановлюється GMA3100. Обидві моделі належать до третього покоління графіки Intel, не мають апаратного TL і підтримують шейдери лише програмно.

У 2008 році в складі чіпсетів G41 і G43 з’являється вдосконалене відеоядро GMA X4500. Шейдерних процесорів додалося — їх стало 80 проти 64 у попередника, а групувалися вони тепер в 10 EU. Кількість растрових і текстурних блоків змін не зазнала, але швидкість заливки збільшилася завдяки частоті ядра в 800 МГц. Відео GMA X4500 з приставкою HD в чіпсеті G45 отримало такий самий набір функцій, за винятком додаткової можливості: ним стало підтримуватися повне декодування для форматів MPEG-4 AVC, VC-1 і MPEG-2 проти часткового у звичайної моделі.

Сумісність з DirectX 10 збереглася, а завдяки новим драйверам з’явилася підтримка і сучасної на той момент версії OpenGL 2.0. За рахунок підтримки новими чіпсетами нової пам’яті DDR3, максимальна пропускна здатність графічної пам’яті збільшилася до 17 Гбайт/c проти 12.8 Гбайт/c у попередника. Граничний обсяг пам’яті, яку дозволено використовувати під графічну, теж розширили, причому значно — до 1720 Мб.

Паралельно з розвитком 4 покоління власної графіки, у 2008 році Intel почала ліцензувати у PowerVR графічні ядра серії SGX500 для використання в економічних процесорах для нетбуків і планшетів. Саме тому серії GMA 500, 600 і 3600, незважаючи на назву «Intel», розробкою останньої не є. Дана практика мала місце аж до 2012 року, після якого на зміну ліцензованій графіці в економічних процесорах прийшли на зміну власні розробки.

5 покоління — серія HD

З виходом процесорів першого покоління Intel Core i3 і i5 з вбудованою графікою, який припав на початок 2010 року, було вирішено перемістити відеоядро під кришку процесора. Однак воно було не в складі основного кристала процесора, а розміщувалося поруч із ним у вигляді окремого, що містить у собі також контролер пам’яті.

За основу було взято ядро GMA X4500HD, завдяки чому тепер можливість апаратного декодування популярних відеоформатів з’явилася у всіх масових моделей нових процесорів з вбудованою графікою. Були додані шейдерні блоки — тепер їх стало 96, а блоків EU — 12. Кількість ROP і TMU не змінилася ще з часів GMA900, але за рахунок збільшеної частоти зросла швидкість заливки — в окремих моделях ГП працював на частоті аж до 900 МГц. Завдяки підтримці більш швидкісної пам’яті DDR3-1333, пропускна здатність пам’яті зросла до 21.3 Гбайт/c. Невеликі зміни в конвеєрі додали графіці підтримку DirectX 10.1, OpenGL 2.1 і шейдерів моделі 4.1.

Незважаючи на чергову зміну покоління, зміни в ньому швидше еволюційні, ніж революційні. А ось справжня революція графіки Intel починається саме в поколінні наступному.

6 покоління — серія HD3000

У 2011 році на ринок виходить 2 покоління процесорів Core під кодовою назвою Sandy Bridge. Вперше, з часів появи Core 2 Duo, процесори забезпечують видимий приріст продуктивності завдяки новій архітектурі.

Але на цьому ще не все. Крім процесорних ядер, кристал ЦП тепер містить у собі і вбудовану графіку нового покоління — HD3000. Вона заснована на кардинально переробленій графічній архітектурі, з’єднується з системою швидкою кільцевою шиною і може використовувати кеш-пам’ять процесора для скорочення затримок даних, що надходять з ОЗП. Це дає хороший приріст, хоча сама пропускна здатність пам’яті з минулого покоління не зросла. Кількість шейдерних процесорів так само 96, але вони перероблені і мають більш високу продуктивність. Оскільки на них пішло досить багато транзисторного бюджету, було вирішено відмовитися від колишньої конфігурації растрових і текстурних блоків, залишивши кожного тільки по одному. При цьому їхню реальну ефективність підняли, а для збільшення філлрейта частота ГП була піднята аж до 1350 МГц.

Рівень підтримки DirectX не змінився — все той же 10.1, OpenGL тепер підтримується версії 3.1. Але справа далеко не в цьому. Вперше за багато років вбудована графіка Intel дала змогу запускати доволі сучасні на момент її виходу ігри з прийнятною частотою кадрів, нехай у невисокій роздільній здатності та на низьких налаштуваннях. Call of Duty: Modern Warfare 2, Medal of Honor (2010), Left 4 Dead 2, Bioshock 2 і навіть Crysis цілком можна було пограти на відеоадаптері HD3000. У плані продуктивності він став близьким до таких бюджетних дискретних моделей, як GeForce 9500GT і Radeon HD5450.

Однак такою графікою оснащувалися не всі процесори нового покоління — тільки мобільні i3/i5/i7, і кілька десктопних моделей з індексом K і без нього. Інші моделі отримали спрощену версію зі зменшеною вдвічі кількістю шейдерних блоків під назвою HD2000. Але навіть це не завадило молодшій версії нової графіки випереджати в продуктивності попередника в особі HD Graphics першого покоління. Бюджетні Pentium і Celeron цього покоління теж володіють такою графікою, однак без приставки 2000 — у них вона значиться під ім’ям HD Graphics.

Linda Barbara

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Vestibulum imperdiet massa at dignissim gravida. Vivamus vestibulum odio eget eros accumsan, ut dignissim sapien gravida. Vivamus eu sem vitae dui.

Recent posts

Recent comments