Intel Sandy Bridge内核架构全面解析

五、整合图形核心

Intel的集成显卡似乎总是个笑话，但这次确实不一样了。SNB的CPU性能相比现在提升了10-30％，进化到第六代的GPU图形性能则会轻松翻好几番。

Westmere虽然也自带了图形核心，但与CPU是双内核封装，只是通过45nm工艺、更多着色硬件、更高频率提升了性能，SNB则将CPU、GPU封装在同一内核中，全部采用32nm工艺，特别是显著提高了IPC(指令/时钟)。

SNB GPU有自己的电源岛和时钟域，也支持Turbo Boost技术，可以独立加速或降频，并共享三级缓存。显卡驱动会控制访问三级缓存的权限，甚至可以限制GPU使用多少缓存。将图形数据放在缓存里就不用绕道去遥远而“缓慢”的内存了，这对提升性能、降低功耗都大有裨益。

不过这么做并没有说起来这么简单。NVIDIA GF100核心费了九牛二虎之力，SNB其实也差不多，同样进行了全新设计。

顺便提一下Intel的独立显卡工程Larrabee。它的重点是广泛使用全面可编程硬件(除了纹理硬件)，SNB则是全面使用固定功能硬件，功能特性和硬件单元相对应，这样的好处是性能、功耗、核心面积都大大优化，损失则是缺乏弹性。显然，Intel世界的中心仍旧是CPU，不能让GPU过分强大，这和NVIDIA的理念正好相反。

可编程着色硬件被称为EU，包含着色器、核心、执行单元等，可以从多个线程双发射时取指令。内部ISA映射和绝大多数DX10 API指令一一对应，架构很像CISC，结果就是有效扩大了EU的宽度，IPC也显著提升。

抽象数学运算由EU内的硬件负责，性能得以同步提高。Intel表示，正弦(sine)、余弦(cosine)操作的速度比现在的HD Graphics提升了几个数量级。

Intel此前的图形架构中，寄存器文件都是即时重新分配的。如果一个线程需要的寄存器较少，剩余寄存器jiuihui分配给其他线程。这样虽能节省核心面积，但也会限制性能，很多时候线程可能会面临没有寄存器可用的尴尬。在芯片组集成时代，每个线程平均64个寄存器，Westmere HD Graphics提高到平均80个，SNB则每个线程固定为120个。

所有这些改进加起来，SNB里每个EU的指令吞吐量都比现在的HD Graphics增加了一倍。

SNB集成的GPU图形核心分为两大版本，分别拥有6个、12个EU。首批发布的移动版全部是12个EU，桌面版则根据型号不同而有两种配置，可能是高端12个、低端6个。得益于每个EU吞吐量翻番、运行频率更高、共享三级缓存等特点，即使只有六个的时候性能也会相当令人满意。

下边就是移动版SNB、GeForce 310M同时运行《星际争霸2》：