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| 本文作者： 包永剛 | 2018-06-13 19:12 |
雷鋒網(wǎng)消息，本周二（6月12日）上午，英特爾在官方Twitter賬號(hào)上透露其獨(dú)立GPU將在2020年推出。更詳細(xì)的信息并未透露，不過(guò)英特爾CEO Brian Krzanich在上周的一次分析師活動(dòng)中就已經(jīng)透露將在2020年推出首批獨(dú)立顯卡芯片，這標(biāo)志著芯片巨頭將開始為各種市場(chǎng)提供高性能圖形產(chǎn)品組合，包括游戲、數(shù)據(jù)中心和人工智能（AI）。
2020年推獨(dú)立GPU并不意外
英特爾將推出獨(dú)立GPU的消息其實(shí)并不讓人感到意外，因?yàn)橥莆牡呐鋱D就是Raja Koduri的照片。Raja Koduri在去年11月8日被任命為英特爾首席架構(gòu)師，并在新成立的核心和視覺計(jì)算事業(yè)部（Core and Visual Computing Group）擔(dān)任高級(jí)副總裁。加入英特爾之前，Raja Koduri擔(dān)任 AMD Radeon 事業(yè)部的高級(jí)副總裁和首席架構(gòu)師，負(fù)責(zé)包括 APU、獨(dú)立GPU、半定制產(chǎn)品和GPU計(jì)算產(chǎn)品在內(nèi)的諸多圖像相關(guān)產(chǎn)品。更早的時(shí)候，Raja Koduri 在蘋果負(fù)責(zé) Mac 產(chǎn)品的圖像顯示系統(tǒng)。
因此，這位超過(guò)25年GPU從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的專家的加入讓英特爾推出獨(dú)立GPU的計(jì)劃提前曝光。根據(jù)英特爾的表述，選擇Raja Koduri是看中了他在 PC、游戲控制、專業(yè)工作站、計(jì)算設(shè)備等平臺(tái)的視覺計(jì)算和加速計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，他在圖像的硬件、軟件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面都是專家。當(dāng)然，隨著Raja Koduri的加入，其他的GPU人才也會(huì)隨之進(jìn)入英特爾，這將大大增強(qiáng)英特爾在GPU方面的人才實(shí)力。
Raja Koduri加入不久之后，就有傳聞稱英特爾將在明年一月的CES 2019上推出新的GPU，不過(guò)這對(duì)于復(fù)雜芯片的設(shè)計(jì)，顯然有些激進(jìn)和不合理。因?yàn)榈湫偷腉PU架構(gòu)和芯片的開發(fā)周期是三年，因此2020年推出獨(dú)立GPU相對(duì)比較合理，但能否按計(jì)劃推出還涉及到技術(shù)、人才等方面的問(wèn)題。
目標(biāo)無(wú)非是游戲和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)
對(duì)于英特爾研發(fā)高端GPU的目標(biāo)，其實(shí)無(wú)非就是游戲及發(fā)展迅猛的AI市場(chǎng)。在目前的GPU市場(chǎng)，英偉達(dá)占據(jù)領(lǐng)先地位，作為英偉達(dá)業(yè)績(jī)的支柱，2018第一季財(cái)報(bào)顯示其游戲芯片業(yè)務(wù)收入增長(zhǎng)68%至17.2億美元，來(lái)自數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的收入也增長(zhǎng)了71%達(dá)到7.01億美元。除了游戲市場(chǎng)和數(shù)據(jù)中心，數(shù)字加密貨幣、自動(dòng)駕駛汽車都對(duì)高性能GPU的巨大需求也反應(yīng)在了英偉達(dá)的最新財(cái)報(bào)中。
英偉達(dá)近來(lái)亮眼的財(cái)報(bào)更讓AMD和英特爾不想錯(cuò)過(guò)增長(zhǎng)強(qiáng)勁的高性能GPU市場(chǎng)。AMD在Computex 2018期間公開了全球第一個(gè)使用7nm工藝的Vega GPU，并表示已經(jīng)開始樣品出貨，預(yù)計(jì)在今年下半年開始大規(guī)模出貨。對(duì)于在游戲市場(chǎng)和英偉達(dá)激烈競(jìng)爭(zhēng)的AMD，想要搶先推7nm GPU無(wú)疑也是想要搶奪數(shù)據(jù)中心的GPU市場(chǎng)。AMD在發(fā)布會(huì)上指出，到2025年數(shù)據(jù)將會(huì)增長(zhǎng)50倍：可穿戴設(shè)備、IoT、5G設(shè)備正在普及，這些設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)量和算法復(fù)雜度的急速提升，對(duì)算力的需求也在高速增長(zhǎng)。
眾所周知，數(shù)據(jù)中心對(duì)于處理器的需求目前主要包括CPU和GPU。對(duì)于英特爾而言，在數(shù)據(jù)中心的CPU已經(jīng)占有優(yōu)勢(shì)，如果擁有了自己的高端獨(dú)立顯卡，不僅可以將其與旗下的 CPU 聯(lián)合起來(lái)，形成更強(qiáng)悍的計(jì)算能力與英偉達(dá)和AMD競(jìng)爭(zhēng)。至于是先推游戲市場(chǎng)的GPU還是數(shù)據(jù)中心的GPU就不得而知，國(guó)外分析師Ryan Shrout認(rèn)為英特爾會(huì)首先為游戲PC推出獨(dú)立GPU。
CPU霸主的獨(dú)立GPU的辛酸研發(fā)史
英特爾目前并非沒有自己的圖像解決方案，但都局限于核芯顯卡，即Intel HD Graphics系列，這種核芯顯卡在圖像處理方面的能力比較低，只能用在一些對(duì)圖像處理要求較低的客戶端設(shè)備中，比如說(shuō)筆記本。在GPU的開發(fā)中，CPU霸主英特爾的芯片設(shè)計(jì)能力不會(huì)遭到大部分人質(zhì)疑，但其實(shí)CPU巨頭的GPU開發(fā)歷程并不順利。英特爾的GPU研發(fā)可以追溯到1997年，那一年英特爾通過(guò)收購(gòu)Chips and Technologies（C&T）獲得了2D顯示核心技術(shù)，3D技術(shù)則是在擁有20%股權(quán)的Real3D的協(xié)助下進(jìn)行研發(fā)。1998年2月，Intel740（簡(jiǎn)稱為i740）正式發(fā)布，這是英特爾公司研發(fā)的唯一一款被用于獨(dú)立型顯卡上的顯示核心。
英特爾公司研發(fā)的唯一一款被用于獨(dú)立型顯卡上的顯示核心Intel740
據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，i740是第一款采用HyperPipelined 3D架構(gòu)的顯示核心，也是64bit架構(gòu)。i740采用0.35微米工藝制造，核心頻率與AGP（加速圖形接口，Accelerated Graphics Port）同步，即默認(rèn)值為66MHz，通過(guò)提高AGP的頻率可以將核心超頻。除了3D圖形顯示外，i740提供出色的2D顯示和視頻播放效果。至于性能，在游戲應(yīng)用中，i740的性能約為Voodoo2（把3Dfx推向顛峰的最火爆的3D顯卡）的一半，也低于Voodoo。在3D Winbench 98的標(biāo)準(zhǔn)檢查程序中，它的性能竟又與Voodoo2處于同一水平，因此有人認(rèn)為顯卡的驅(qū)動(dòng)程序欺騙了該檢查程序。不過(guò)，借著英特爾的霸主地位和便宜的價(jià)格，很多廠商都推出了使用i740的產(chǎn)品，產(chǎn)品價(jià)格持續(xù)下降，使得i740的銷量很高，幫助Intel在低端GPU市場(chǎng)獲得不錯(cuò)的占有率。
到了1999年4月27日，英特爾公布了Intel740的后續(xù)版本——Intel752（代號(hào)Portola，簡(jiǎn)稱為i752）。它的核心架構(gòu)是128bit，核心頻率為100MHz，顯示存儲(chǔ)器頻率為133MHz，最大支持16MB顯示存儲(chǔ)器。但英特爾在發(fā)售前決定將i752集成在主機(jī)版上，取消獨(dú)立顯卡，所以i752只有工程開發(fā)版的獨(dú)立顯卡產(chǎn)品流傳于市場(chǎng)上。后來(lái)，Intel752改為Intel754（代號(hào)Coloma）以支持AGP 4X，集成于i810E芯片組中，其它參數(shù)與i752相同。
之后， 英偉達(dá)在絕大部分人對(duì)于GPU的認(rèn)識(shí)還局限于游戲圖形加速的時(shí)候就看到了GPU在其他領(lǐng)域的潛力，于是開始了GPGPU（通用GPU）戰(zhàn)略并在2007年推出CUDA。經(jīng)過(guò)數(shù)年的開發(fā)積累，在深度學(xué)習(xí)大熱的時(shí)候，英偉達(dá)的CUDA憑借著穩(wěn)定的性能、易用的API接口、完整的文檔和多年的開發(fā)者社區(qū)運(yùn)營(yíng)成為了開發(fā)者的首選，配合其GPU成為了數(shù)據(jù)中心的標(biāo)配。雖然AMD對(duì)GPGPU的態(tài)度沒那么積極，但在看到英偉達(dá)的CUDA之后還是和高通等其他幾個(gè)合作廠商在推廣與CUDA相似的OpenCL，另外，AMD還在2014年推出異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)HSA（heterogeneous system architecture），希望打通CPU和GPU的內(nèi)存空間，解決CPU和GPU之間內(nèi)存互訪造成的性能損失，不過(guò)并未引起大的波瀾。
在看到英偉達(dá)和AMD都陸續(xù)推出相關(guān)的GPGPU產(chǎn)品后，英特爾為保持優(yōu)勢(shì)也計(jì)劃重新推出獨(dú)立顯卡產(chǎn)品Larrabee。Larrabee圖形處理項(xiàng)目完全有別于現(xiàn)時(shí)所有圖形處理技術(shù)（包括英特爾自家的GMA系列集成式顯示核心），不同于AMD以及英偉達(dá)一直以來(lái)使用的僅有圖形運(yùn)算指令的流處理技術(shù)，而是基于自家的x86架構(gòu)，指令方面除了擁有部分新的圖形處理指令以外保有大量的x86指令，使得Larrabee擁有更為靈活的可編程特性以及更為強(qiáng)大的通用運(yùn)算處理能力，算是英特爾發(fā)展多核心x86并發(fā)運(yùn)算架構(gòu)的一個(gè)延伸。
英特爾計(jì)劃最遲于2010年推出Larrabee顯示核心作為消費(fèi)級(jí)圖形處理器產(chǎn)品，不過(guò)這個(gè)繼Intel740之后的又一獨(dú)立式顯示核心Larrabee雖然研發(fā)團(tuán)隊(duì)、開發(fā)概念等都與英特爾的集成式顯示核心的完全不同，但由于多次的“跳票”、研發(fā)進(jìn)度不如預(yù)期、圖形性能不佳、功耗過(guò)高等因素，最終于2010年5月宣布取消發(fā)布相關(guān)顯卡的計(jì)劃。2011年，英特爾首度承認(rèn)MIC項(xiàng)目其實(shí)就是Larrabee項(xiàng)目的后續(xù)完善版本。
英偉達(dá)CEO黃仁勛也經(jīng)常批評(píng)Larrabee的種種不合理之處。他認(rèn)為L(zhǎng)arrabee的性能在老舊的x86架構(gòu)的拖累下不可能有出色表現(xiàn)。還批評(píng)英特爾沒能在可編程和固定功能上作出合理平衡，過(guò)分強(qiáng)調(diào)可編程，而圖形處理任務(wù)過(guò)程當(dāng)中并非全部都可以通過(guò)可編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，即使有但性能也會(huì)非常糟糕。他同時(shí)認(rèn)為英特爾此舉純屬對(duì)此故弄玄虛，企圖利用幻燈片上的紙面數(shù)據(jù)忽悠圖形處理行業(yè)，即使Larrabee有產(chǎn)品也只是急于求成的不良品。對(duì)這些批評(píng)，英特爾戲稱他是Larrabee的公關(guān)經(jīng)理，而且不帶薪酬。
還有質(zhì)疑的聲音對(duì)英特爾利用x86核心作GPU存疑，認(rèn)為英特爾仍然沒能將圖形處理放在首位，因?yàn)閷?duì)于常用的圖形程序接口諸如DirectX以及OpenGL都沒有硬件上的支持而只是軟件支持，即使是英特爾聲稱要開發(fā)自家的圖形API也不過(guò)是充分利用多x86核心，相當(dāng)于多核心優(yōu)化。
不過(guò)需要指出的是，盡管Larrabee項(xiàng)目被中止并遭到了外界的批評(píng)，英特爾同樣在2010年公布的Intel MIC多處理器架構(gòu)中繼承了大量由“Larrabee”研究計(jì)劃而來(lái)的設(shè)計(jì)元素，最大的區(qū)別在于前者專注于為高性能運(yùn)算而設(shè)計(jì)的多處理器協(xié)同運(yùn)算，后者是作為GPU。同時(shí)對(duì)英偉達(dá)及AMD研發(fā)GPU的理念亦產(chǎn)生不少影響。NVIDIA在2010年推出的GeForce 400系列時(shí)所用的“Fermi”架構(gòu)便引用Larrabee的一些設(shè)計(jì)概念，將GPU內(nèi)部模塊化，每個(gè)模塊內(nèi)部下轄多組流處理器（稱“SM”單元）以及一些特殊單元，構(gòu)成一個(gè)稱為“GPC”的模塊，除了沒有獨(dú)立的存儲(chǔ)器控制器以及顯示輸出單元，每個(gè)GPC模塊相當(dāng)于一個(gè)小型GPU，各GPC模塊的數(shù)據(jù)共用由新增的全域二級(jí)緩存實(shí)現(xiàn)。AMD在2011年底推出的Radeon HD 7000系列時(shí)所用的“次世代圖形核心（Graphics Core Next）”架構(gòu)更是大量引用Larrabee項(xiàng)目的設(shè)計(jì)概念，將一些流處理器以及一些指令分派單元合作一個(gè)模塊，稱為“CU”。
雷鋒網(wǎng)小結(jié)
關(guān)于英特爾將在2020年推出的獨(dú)立GPU，目前還沒有更多的關(guān)鍵信息曝光，我們也難以預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)豐富的Raja Koduri加入以及新成立的核心和視覺計(jì)算事業(yè)部能否給英特爾帶來(lái)具有競(jìng)爭(zhēng)力的高端GPU，擺脫獨(dú)立GPU研發(fā)的“辛酸史”。
更為重要的是，在英特爾全力向AI轉(zhuǎn)型的背景下，如果高端GPU研發(fā)成功，英特爾將可以用CPU+GPU+FPGA組合參與到AI的競(jìng)爭(zhēng)，畢竟Computex 2018期間英偉達(dá)發(fā)布的首款專為機(jī)器人設(shè)計(jì)的AI芯片Jetson Xavier就采用了CPU+GPU+DSP。如果英特爾的獨(dú)立GPU 2020年沒有跳票，英特爾所擁有的芯片組合無(wú)論在AI的云端還是終端都非常有利于其保持自己在芯片領(lǐng)域的霸主地位。
文章參考：Intel News，Wikipedia
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