英特爾、AMD、英偉達這三大“芯片巨頭”在GPU市場上的格局悄然發生變化。?

英特爾已經涉足GPU領域數十年，從其首款 iGPU 到該公司如今在市場上推出當前專用顯卡。它比其競爭對手 AMD 和英偉達領先多年，目前主要在低價格范圍內與競爭對手競爭。

英特爾、AMD、英偉達三大GPU架構有何不同？

來自英特爾GPU的執行單元?

眾所周知，英偉達使用所謂的 SM 或流式多處理器，而 AMD 稱其為 CU 或計算單元。在英特爾的架構中，它可以在某些架構或矢量引擎上顯示為執行單元或 EU 。

要了解 英特爾GPU 與其對手在組織或架構上的差異，有必要從這些執行單元開始，它們將是基本的著色器單元。這些單元被設計為小型處理器或矢量 FPU 單元以添加傳輸線脈沖發生器(TLP)。

也就是說，它們不僅僅是一個簡單的計算單元，它們還有一些額外的組件，比如它們自己的控制單元，它們自己的寄存器，以及它們對應的執行單元。最終，它們更像是一個 CPU 內核，而不是一個簡單的 FPU。事實上，我們可以看到在英特爾的架構中使用了4個FP32 FPU，即單精度浮點或32位，作為SIMD或向量單元工作。我們還有其他 4 個用于整數交換的 ALU，它們支持 SIMD over register。

由于它對寄存器進行操作，即計算單元被細分，因此每個時鐘周期可以處理兩倍的操作數。例如，可以使用 FP32，但也可以同時使用兩個 FP16 或每個周期使用四個 FP8。這就是 Shader 程序的運行方式。

另一方面，Raja Koduri 對 英特爾Xe 的影響也很受歡迎。前者來自 AMD 的圖形部門，在執行單元方面采用了與英特爾類似的理念，因為它們是雙重的，并且每兩個 EU 共享相同的控制單元。也就是說，與我們在 AMD 的 RDNA 架構中看到的非常相似，正如您在上一張圖片中看到的那樣。

至于英偉達，它的CUDA核心分別比英特爾和AMD的EUs和CUs簡單得多，但包含了更多這樣的單元。在英偉達的情況下，CUDA 基本上是著色器單元，基本上是 32 位浮點和整數單元：

英特爾 GPU 上的子切片

正如我們在上一節中看到的，專門用于處理著色或著色器的執行單元被劃分為子切片，它們在 英特爾Xe GPU 的 EU 內分組。

英特爾所說的子切片由內部的 16 個 EU 組成，對于 FP32 總共轉換為 64 個 FPU，對于 32 為整數總共轉換為 64 個 ALU。這使得這些子部分在原始功率方面類似于 AMD 計算單元。然而，它們并不完全是副本，英特爾GPU 處理的 ISA 將與 Radeon 的不同。

Sub-Slice或基本著色器單元內部是 GPU 中通常存在的部分，盡管英特爾使用與其競爭對手不同的命名法。例如，我們發現：

3D 采樣器——這是一個經典的紋理操作和過濾單元，自第一個 3D 加速器出現以來就一直在使用。

媒體采樣器——這個單元是英特爾 GPU 獨有的，由固定功能計算單元組成。

視頻運動引擎——該單元提供像素運動的估計，是視頻編碼的關鍵。

Adaptive Video Scalar——是負責處理濾波器以使圖像平滑的單元。

去噪/去隔行——在這種情況下，它是專注于降低圖像噪聲并將視頻從隔行模式轉換為逐行模式的單元。

在英特爾Xe中，GPU 架構的圖片中可以看出，Media Sampler已經完全移除，成為一個單獨的單元。這與英偉達和AMD的設計完全不同。

在上圖中，您可以看到英偉達將其許多 CUDA 內核捆綁到一個 SM 中，并將多個 SM 捆綁到它所謂的GPC中。也就是說，它們是圖形處理集群。

另一方面， AMD 將幾個 CU 的分組稱為Shader Engine，或著色引擎。但英特爾在其 Xe GPU 中打破了這一點，并使用了術語切片，這將是等價的。里面是英偉達和AMD通用的子切片和一些固定功能單元。

但區別不僅在于英特爾使用的命名法，還有另一個細節將它們與英偉達和AMD區分開來。而且就是這兩家公司用的是raster unit 和生成統一深度buffer的，在raster階段，用的是common unit。相反，英特爾將這些驅動器解耦并單獨放置。

Pixel Dispatch 和 Pixel Back-End 也會發生類似的情況。在英特爾 GPU 的情況下，英偉達和 AMD架構的ROP 單元的這些功能也被分離為兩個不同的元素。但是功能是一樣的。

緩存層次結構

最后，我們還必須詳細介紹英特爾GPU緩存的層次結構。這也大大區分了英特爾 GPU 架構與英偉達和AMD的架構。眾所周知，AMD 在 RDNA 2 中為 Radeon RX 6000 系列引入了 Infinity Cache，而英偉達在其 GeForce RTX 中也遵循了自己的理念。

就AMD而言，如你所知，使用了三個緩存級別，一個L0，或者0級，一個L1，一個L2。在英偉達的情況下，我們有一個 L1 用于每個核心，然后是一個共享的 L2，不用多說，簡化了這個內存的層次結構，雖然這既不好也不壞，每個核心都只是根據自己的特定架構進行修改。

就英特爾而言，在這方面有所不同。在英特爾子段中，我們有 L1 數據緩存和共享本地內存。但是添加了一個額外的 L2 緩存，可以從 3D 采樣器和媒體采樣器訪問它。這使得 L3 真正成為該 GPU 的頂級緩存。

另一方面，用于為 EU 提供數據的 L1 緩存和用于紋理的 L2 緩存之間通常存在差異。與競爭對手相比，現在英特爾保持了完全標準的配置，這在英特爾之前推出的 GPU 架構中并非如此。

LLC，在這種情況下是3 級或 L3 緩存，也與該公司以前的架構有所不同。如您所知，當前的 GPU 支持一種稱為 Tiled Caching 的技術，該技術包括按圖塊或部分圖像進行光柵化。這是在緩存的最后一級完成的，這就是英特爾選擇顯著擴展它的原因，但這是我們在 AMD 和英偉達上看不到的。

其他差異

當然，英特爾與 AMD 和英偉達也有其他細微差別，例如構建 GPU 芯片的節點、明顯的晶體管數量、PCB、TDP、總線寬度等。但從廣義上講，它與競爭對手也有很多相似之處。

在外部，我們看到 英特爾GPU板沒有像英偉達和AMD那樣的 AIB，但它們本身提供了一個獨特的參考 PCB。另一方面，在這些獨立顯卡中集成的VRAM顯存芯片，與AMD并沒有太大的區別，因為使用了相同的GDDR6，以及其移動版中的英偉達獨立GPU，因為PC的它們搭載GDDR6X。

PCB 層面的組件也大同小異，除了 GPU 和 VRAM 芯片外，我們還發現了圖形 BIOS等其他必不可少的單元。當然，使用的端口也是標準的，將卡連接到主板的接口也是標準的，也是 PCIe。

編輯：黃飛

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