Intel Skylake 處理器第 9 代繪圖顯示核心，更多細節資料公開

Skylake 架構和前代 Haswell 相同，繪圖核心可和處理核心共享 LLC（L3 快取）使用權，不同的是 eDRAM 管理方式改變，Skylake 將 eDRAM 控制器放在 System Agent，LLC 就可空出 512KB 的位置改放程式資料，而現在 eDRAM 被視為 LLC 和主記憶體之間的 memory side 快取。

eDRAM 和處理器其它部分放在同一封裝內，擁有自己的運作時脈，最高可達 1.6GHz，讀取和寫入匯流排分離，每個時脈分別各有 32byte 的吞吐量。依據不同的處理器配置，可能為 64MB～128MB 容量，也有可能完全沒有，如已發售的 Core i7-6700K 就沒有整合 eDRAM。

▲Core i7-6700K 的晶片照和功能區塊圖。

第九代繪圖顯示核心的記憶體階層改進部分，尚有 SVM（Shared Virtual Memory，共享虛擬記憶體）的寫入效能增長，這是得益於新的 LLC 管理策略和可用空間加大的結果。材質樣本現在原生支援 NV12 YUV 格式，可和運算 API 或是媒體固定功能單元有更好互動。

此外 EU 現在也支援執行緒層級的多工處理，可將目前的執行緒中斷執行其它的執行緒，循環輪替式（round-robin）排程和 32bit 浮點數原子式操作（執行途中不會被中斷）也在支援列表中。

第九代繪圖顯示核心依然保有前幾代的組合彈性，可依市場、效能、消耗功率等條件，組合出不同的產品。EU 執行單元與 Haswell 並沒有什麼太大不同，每個 EU 有 7 組線程，每組線程有 128 個 SIMD-8 32bit 通用暫存器。每個 EU 每個時脈最高可發送（issue）4 個指令給後端的單元，包含 2 組 SIMD 浮點單元（也可處理整數）、1 組分支、1 組發送。

▲單個 EU 的結構。

Subslice 維持第八代 8 個 EU 為 1 組的傳統，每個 Subslice 內部包含可依據每個 EU 工作負荷量，進行執行緒配發的 Local Thread Dispatcher，以及負責材質影像處理的 Sampler，資料輸入輸出的 Data Port。匯流排頻寬也無增減，Sampler 每個時脈可讀入 64byte，Data Port 每個時脈則是讀寫各 64byte。

▲單一 Subslice 結構。

第八代、第九代的 Slice 部分由 3 組 Subslice 組成，Slice 也是未來 Intel 在組合不同效能繪圖處理器時的單位，或是直接遮蔽 Subslice 內部的 EU。目前已推出的 Core i7-6700K 和 Core i5-6600K 的 Intel HD Graphics 530，就是僅有 1 組 Slice 的組合。

單一 Slice 包含分配執行緒的線路、768KB 容量 L3 快取（第八代為 384KB～576KB）、1 組比較小的本地分享記憶體結構（存放各組 EU 共享的資料），供媒體或繪圖使用的固定功能單元。各組 Subslice 除了和 L3 快取有自己的獨立通道之外，L3 快取和外界也有 1 組每時脈週期讀寫各 64byte 的通道。

▲單一 Slice 結構。

若是要將 Slice 組合成不同等級的產品，最後還需要不同的功能組合，Command Streamer 把從驅動程式傳來的 command stream 解析成眾多指令，Global Thread Dispatcher 再把這些指令分配給下面的 Slice，也會設法平衡各個 Slice 的工作負擔。

第九代繪圖顯示核心和處理器其它部分溝通，依靠 Graphics Technology Interface 進行，而 Graphics Technology Interface 意義上直接和 LLC 進行連結。和第八代相同，與 LLC 相連的介面通道寬度有 2 種設定，1 種為高效能的每時脈週期 64byte 讀、64byte 寫，或是較低功耗的 64byte 讀、32byte 寫。

▲整合 3 組 slice 的示意圖。

整體來說，第九代繪圖顯示核心在硬體方面進步不算大，文件上標示的最大峰值運算速度也與第八代相同。不過就目前已發售的 Core i5-6600K 和 Core i7-6700K 來看，使用的 HD Graphics 530 為完整的 3 組 Slice 共 24 個 EU，不像 Core i5-4690K 和 Core i7-4790K 配備的 HD Graphics 4600 只有 20 個 ，運算單元的多寡成為目前 Skylake 和 Haswell 繪圖效能的分野。

資料來源

The Compute Architecture of Intel Processor Graphics Gen8

The Compute Architecture of Intel Processor Graphics Gen9

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