從繪制像素到邁向Z級計算，英特爾獨立顯卡背后寓意深遠

本文中，英特爾院士 Aditya Navale 將分享圖形處理器從實(shí)現更好的像素繪制到解決人類(lèi)復雜計算挑戰的演進(jìn)歷程。

- Aditya Navale，英特爾院士，GPU 核心 IP 架構總監

事實(shí)上，我們和大家一樣期待英特爾進(jìn)軍獨立顯卡市場(chǎng)。

英特爾院士 Aditya Navale 表示：“我一直希望英特爾能夠進(jìn)入獨顯市場(chǎng)?！盇ditya Navale 在英特爾工作了 30 年，其中 20 多年都深耕于圖形技術(shù)。

不久前，英特爾發(fā)布了英特爾銳炫? 移動(dòng)端獨立顯卡，并將在今年推出應用于臺式機的獨立顯卡。這標志著(zhù)英特爾在顯卡進(jìn)程中邁出了重要的一步。在加速計算系統與圖形事業(yè)部，Navale 的團隊至關(guān)重要——他們開(kāi)發(fā)的核心 IP 架構為多代英特爾 GPU 奠定了基礎，包括已經(jīng)推出的首款英特爾銳炫 A 系列獨立顯卡。

如果我們把集成顯卡(通常與 CPU 集成在同一裸片上)也一起算進(jìn)來(lái)，英特爾已位居 PC 顯卡市場(chǎng)份額的領(lǐng)先地位。Navale 表示：“對于英特爾而言，從集成顯卡到獨立顯卡是重要的一步，因為這是一項極具挑戰性的復雜任務(wù)?！?/p>

自 2019 年以來(lái)，英特爾集成顯卡的游戲性能已經(jīng)提升至原來(lái)的數倍，而英特爾銳炫獨立顯卡以集成顯卡技術(shù)為基礎，再次實(shí)現了游戲性能的顯著(zhù)提升。當前的英特爾集成顯卡最多包含 96 個(gè)執行單元，而銳炫獨立顯卡將采用多達 512 個(gè) Xe 矢量引擎。Navale 指出：“在面積增大 5 倍以上的同時(shí)，我們需要克服的挑戰是，在特定功率范圍內更好地提升性能?！?/p>

“除了進(jìn)軍獨顯市場(chǎng)并成為重要的一員，我們開(kāi)發(fā)銳炫顯卡的其中一個(gè)想法也是希望探索大型 GPU 的架構設計和軟件開(kāi)發(fā)?！彼忉尩?。

作為獨顯領(lǐng)域的“新人”，想要成為具有競爭力的新選擇，就意味著(zhù)產(chǎn)品的特性和性能不僅要有吸引力，還需支持一系列的游戲和應用?！败浖橄鹊睦砟钜恢彬寗?dòng)著(zhù)我們的架構創(chuàng )新?！彼f(shuō)道。

從像素繪制到深度學(xué)習

什么推動(dòng)了人們對于數倍于普通筆記本電腦圖形處理能力的需求?答案是豐富的對照研究。

GPU 的主要任務(wù)是加速圖形渲染：在 2D 屏幕上創(chuàng )建 2D 和 3D 圖像。簡(jiǎn)言之，GPU 就是負責在屏幕上繪制像素。CPU 旨在一次處理一兩個(gè)復雜任務(wù)，而 GPU 旨在并行處理許多小任務(wù)，即繪制像素。

比如當你閱讀這篇文章時(shí)，屏幕上的像素并沒(méi)有太大變化，所以 GPU 不需要做太多工作。但當系統運行逼真的 3D 游戲等任務(wù)時(shí)，像素就會(huì )不斷變化。Navale 解釋道：“越是想在游戲中呈現身臨其境的沉浸感，GPU 需要做的工作就越多?！睙o(wú)論是微風(fēng)中飄動(dòng)的毛發(fā)，還是不同程度的光影效果，這些細節都需要在每一個(gè)像素的顯示上花費更多功夫。并且為了保證細節渲染的流暢度，這些工作需要快速地完成。

游戲僅僅是一個(gè)開(kāi)始。

GPU 是可用于高度并行計算的數據處理器，Navale 表示：“GPU 的應用場(chǎng)景也正在快速增長(cháng)?！背死L制像素，GPU 在人工智能、深度學(xué)習和高性能計算等領(lǐng)域的應用也正在幫助人類(lèi)解決復雜的計算挑戰。

如果說(shuō)面向不同負載開(kāi)發(fā)芯片聽(tīng)起來(lái)很復雜，Navale 表示，那么基于 GPU 構建的軟件生態(tài)則為以上困境提供了“解決之道”。

“我們構建了一個(gè)滿(mǎn)足所有新要求的軟件生態(tài)?！?Navale 說(shuō)，“考慮到高性能計算、人工智能和游戲等諸多領(lǐng)域的需求，軟件生態(tài)需要以一種高度協(xié)同的方式不斷演進(jìn)。為此，我們需要在深思熟慮之后不斷完善架構?！?/p>

GPU的需求成倍增長(cháng)——邁向 Z 級計算

人們對 GPU 的需求正在成倍增長(cháng)，因此我們需要依靠靈活性和新的設計思路，來(lái)將 GPU的性能提升至全新高度?！拔覀儗嫿ê筒渴?IP，確保其既可應用于集成領(lǐng)域，也可應用到大型獨顯中?！?Navale 說(shuō)，“這種可擴展性是內置的。我們還完成了大量的參數化工作，以便輕松快速實(shí)現它的可擴展性?！?/p>

為了實(shí)現 Z 級超級計算，即全球下一個(gè)重要的強大算力系統，他解釋道：“產(chǎn)品的可擴展性還將進(jìn)一步提升?！边@不僅意味著(zhù)每個(gè)芯片的算力要成倍增加，還要讓多個(gè)芯片進(jìn)行系統級封裝。

“Ponte Vecchio 在這方面已經(jīng)取得了一些進(jìn)展”，它將 47 個(gè)不同的區塊(tile) 組合到單個(gè) GPU 中?！暗乾F在這種模式還在發(fā)展，隨著(zhù)我們向前邁進(jìn)，它將取得更好的勢頭和采用情況?！?/p>