Intel Meteor Lake: Đột phá đồ họa tích hợp và Kiến trúc đa năng

Trong sự kiện Innovation của mình, Intel đã tiết lộ thông tin về dòng sản phẩm Meteor Lake sẽ ra mắt vào cuối năm nay. Meteor Lake hứa hẹn sẽ là một bước tiến đột phá so với các vi xử lý trước đây, nhờ sử dụng công nghệ chồng chip Foveros. Bài viết này sẽ tập trung vào công nghệ hiển thị và đồ họa của Meteor Lake.

Bỏ qua tất cả chi tiết kiến trúc một chút, Intel tuyên bố rằng GPU của Meteor Lake sẽ gấp đôi hiệu suất trên mỗi watt so với thế hệ trước đó của nó, là Iris Xe Graphics, được tìm thấy trong vi xử lý Intel Core thế hệ 12. Mặc dù GPU thường tuyên bố cải thiện hiệu suất, nhưng với sự hạn chế về nguồn điện của các giải pháp đồ họa di động, có khả năng thấy hiệu suất thực tế cũng tăng gấp đôi. Điều này có thể là một cải tiến tiềm năng rất lớn, và còn nhiều chi tiết khác để phân tích.

Kiến trúc đồ họa mới được gọi là Xe-LPG, là phiên bản đồ họa tiết kiệm năng lượng so với Xe-HPG - đó là GPU được tìm thấy trong các GPU Intel Arc Alchemist. Xe-LPG có khả năng gấp đôi hiệu suất so với Xe LP, là giải pháp đồ họa được sử dụng trong các giải pháp di động thế hệ 11 Tiger Lake, thế hệ 12 Alder Lake và thế hệ 13 Raptor Lake. Lưu ý rằng các cấu hình cao nhất sẽ không có trên tất cả các vi xử lý Meteor Lake, mặc dù chi tiết chính xác của các mẫu cấp thấp hơn vẫn chưa được tiết lộ. Chúng ta có thể mong đợi Intel sẽ tắt một số cụm xử lý đồ họa và có thể một số tính năng bổ sung trên các mẫu cấp thấp hơn, trong khi các vi xử lý Core 5/7/9 sẽ cung cấp toàn bộ tùy chọn tính năng.

Sơ đồ khối cho Xe-LPG hiển thị cấu hình tối đa, với tám Xe-Cores, 128 Đơn vị Vector (trước đây được gọi là Đơn vị Thực hiện), hai Ống đo hình dạng, tám Bộ lấy mẫu, bốn Đầu vào Pixel và tám Đơn vị Ray Tracing. Chúng sẽ được chia thành hai "Render Slices", khối xây dựng chính cho các GPU Intel Arc. Nếu sơ đồ trên trông quen thuộc với một số chi tiết, đó là vì nó thực sự giống như GPU ACM-G11 được sử dụng trong Intel Arc A380 - chỉ là bây giờ nó là một giải pháp đồ họa tích hợp. Gần như tất cả mọi thứ có trong A380 dường như cũng có ở đây, ngoại trừ bộ điều khiển bộ nhớ GDDR6 và các đơn vị XMX (sẽ được nói thêm bên dưới). Như bạn có thể mong đợi từ một giải pháp tích hợp, GPU Meteor Lake sẽ chia sẻ bộ nhớ hệ thống với CPU. Intel chưa cung cấp tốc độ đồng hồ hoặc kích thước bộ nhớ L2, nhưng nói chung, chúng ta có thể mong đợi tốc độ đồng hồ hiệu suất hơn so với vi xử lý A380 thế hệ trước. GPU này có tốc độ lên đến 2.4 GHz, nhưng cũng tiêu thụ tối đa 75W. Trong khi đó, Iris Xe trên di động thường có tốc độ lên đến 1.5 GHz trong các chip như Core i9-13905H, với tổng TDP tối đa cho toàn bộ gói là chỉ 45W. Tuy nhiên, nếu nhìn theo một cách khác, GPU đồ họa Xe DG1 của Intel cơ bản đã sử dụng cấu hình Xe-LP giống như các vi xử lý tích hợp. Đó không phải là một giải pháp mạnh mẽ, và không ngạc nhiên khi Arc A380 dễ dàng vượt trội so với Xe DG1. Chúng ta mong đợi sự nâng cao tương tự về hiệu suất và khả năng khi chuyển từ Xe-LP tích hợp sang Xe-LPG tích hợp.

Nếu khám phá sâu hơn vào phần cứng đồ họa, mỗi Xe-Core đi kèm với 16 Đơn vị Vector. Chúng có các định dạng số học hỗ trợ thông thường, bao gồm FP32, FP16, INT8 và FP64 - hỗ trợ 64 bit là một tính năng mới, như một biểu đồ số hóa 8 bit INT thường chạy trên GPU shaders. Theo mặc định, có tối đa 128 Đơn vị Vector trong GPU Meteor Lake, so với 96 Đơn vị Thực hiện (Execution Units) có hạn hơn trong GPU tích hợp trước đó. Tuy nhiên, một điểm ngoại lệ duy nhất của Xe-LPG so với ACM-G11 chính là không có đơn vị XMX (Xe Matrix eXtensions). Điều này có thể đã được loại bỏ để giúp giảm kích thước chip và có thể tiết kiệm năng lượng. Điều này là một sự bỏ sót thú vị, vì XeSS có vẻ tốt hơn khi chạy ở chế độ XMX so với XeSS chạy ở chế độ DP4a (8-bit INT) trên GPU shaders. Tuy nhiên, Intel đã gấp đôi thông lượng shader của các hoạt động INT8 so với Iris Xe, và mỗi Đơn vị Vector trong GPU Meteor Lake có tốc độ 64 hoạt động INT8 trên mỗi xung đồng hồ. Tùy thuộc vào tốc độ đồng hồ, đây vẫn là một lượng hiệu suất tính toán khá lớn: 1.5 GHz (giống Iris Xe) sẽ là 12 teraops, trong khi 2 GHz (giống Arc A380) sẽ là 16 teraops. Chúng ta cần xem xét cụ thể hiệu suất này trong các trò chơi hỗ trợ XeSS. Trang bị phần cứng ray tracing vẫn còn lại, đại diện cho một tập hợp ưu tiên thú vị. Arc A380 thường không cung cấp trải nghiệm tốt trong các trò chơi có ray tracing, ngay cả ở cài đặt thấp, và việc tích hợp đồ họa với ray tracing không dường như quan trọng. Tuy nhiên, Intel lưu ý rằng còn có các trường hợp sử dụng ray tracing không liên quan đến trò chơi, cho "Tạo dựng" và "Nghiên cứu." Theo biểu đồ của Intel, việc dựng hình Blender trên đồ họa tích hợp hiển thị hơn 2 lần hiệu suất của CPU. Tuy nhiên, chúng ta vẫn chưa đạt đến điểm mà ray tracing trên iGPU quan trọng - hoặc đủ nhanh để quan trọng đối với hầu hết những người làm công việc 3D rendering chuyên nghiệp. Intel cũng tiết lộ rằng bộ nhớ cache L1 chia sẻ vẫn giữ nguyên 192KB cho mỗi Xe-core. Điều chúng ta không biết là có bao nhiêu bộ nhớ cache L2 sẽ có mặt. Arc A380 bao gồm 4MB bộ nhớ cache L2. Intel có thể duy trì số lượng đó trong Meteor Lake, hoặc có thể thậm chí tăng kích thước cache - một cache lớn hơn đồng nghĩa với ít truy cập bộ nhớ, và bộ nhớ hệ thống chia sẻ có thể đã giới hạn hiệu suất một chút.

Một trong những điểm thú vị của "kiến trúc disaggregated" của Meteor Lake là cách các yếu tố khác nhau thường là một phần của GPU được phân tán xung quanh các viên gạch khác. Tấm đồ họa xử lý mọi thứ đã được thảo luận ở trên, trong khi Bộ động cơ Hiển thị và Bộ động cơ truyền thông Xe thuộc phần SOC chính, và sau đó các đầu ra hiển thị vật lý thuộc phần gạch I/O. Khả năng truyền thông đa phương tiện của Meteor Lake cơ bản giống với Arc. Nó bao gồm hỗ trợ mã hóa và giải mã cho AVC, HEVC, VP9 và AV1 - hai công nghệ mới so với GPU Intel trước đó. Nó có thể xử lý đến 8K60 10-bit HDR giải mã và 8K 10-bit HDR mã hóa, điều này sẽ đủ cho bất kỳ nhiệm vụ xem video nào. Đặt các đầu ra hiển thị trên một gạch I/O khác cũng có lý, vì giao diện ngoại không tương thích tốt với các quy trình chế tạo mới hơn. Intel cũng tập trung vào việc cải thiện việc sử dụng năng lượng trên hai trong tứ cơ sở trình chiếu, giúp cải thiện thời gian pin trên các laptop. Có cũng một chế độ tiết kiệm năng lượng mới cho phát trình phát. Các tối ưu hóa tiết kiệm năng lượng hoạt động để tránh đánh thức các lõi, bộ nhớ và các thành phần hiển thị khi không cần thiết. Ví dụ, PSR trên các laptop không cần phải trích xuất một khung hình mới nếu nó chỉ là một bản sao của khung hình hiện tại. Meteor Lake cũng có thể trích xuất chỉ các phần cập nhật của bộ đệm hiển thị - ví dụ, trong Windows, bạn có thể làm việc trong một cửa sổ trong khi tất cả mọi thứ khác trên màn hình vẫn tĩnh.

Một trong những cập nhật thú vị khác đối với động cơ hiển thị là Intel đã thêm hỗ trợ đầy đủ cho DisplayPort 2.1 UHBR20 (20 Gbps trên mỗi đường, tổng cộng 80 Gbps). GPU Arc chỉ hỗ trợ UHBR10, trong khi GPU RDNA 3 của AMD hỗ trợ UHBR13.5 (ngoại trừ W7900 chuyên nghiệp có UHBR20 trên một cổng duy nhất).

Nói chung, có một số cải thiện rõ rệt đối với đồ họa tích hợp của Meteor Lake. Intel chưa tiết lộ các SKU sản phẩm cụ thể cho Meteor Lake, mặc dù chúng ta biết rằng nó sẽ ra mắt vào ngày 14 tháng 12. Nhiều cuộc trò chuyện tự nhiên tập trung vào laptop, và chúng tôi không chắc chắn về cấu hình đồ họa trên các chip máy tính để bàn - những chip này chắc chắn không có "A380 tích hợp lite" đã thảo luận ở trên. Chúng ta mong rằng GPU đầy đủ sẽ chỉ xuất hiện trên các chip di động. Vậy Intel sẽ sử dụng gì trong Meteor Lake máy tính để bàn? Điều này không rõ ràng hơn. Nó có thể sử dụng phiên bản cắt giảm của nó, hoặc có thể thậm chí tận dụng UHD 770 / Xe-LP hiện có được sử dụng trong các chip máy tính để bàn Alder Lake và Raptor Lake. Một số dự án sẽ cung cấp GPU đồ họa nhanh hơn và mạnh mẽ hơn cho máy tính để bàn của bạn, và có nhiều GPU độc lập có sẵn - bao gồm cả Arc. Chúng ta sẽ tìm hiểu thêm về các SKU MTL cụ thể trong những tháng tới.