英特爾2020年將推獨立GPU，但CPU霸主研發(fā)高端GPU的歷史有些“辛酸”

雷鋒網(wǎng)消息，本周二（6月12日）上午，英特爾在官方Twitter賬號上透露其獨立GPU將在2020年推出。更詳細的信息并未透露，不過英特爾CEO Brian Krzanich在上周的一次分析師活動中就已經(jīng)透露將在2020年推出首批獨立顯卡芯片，這標志著芯片巨頭將開始為各種市場提供高性能圖形產(chǎn)品組合，包括游戲、數(shù)據(jù)中心和人工智能（AI）。

2020年推獨立GPU并不意外

英特爾將推出獨立GPU的消息其實并不讓人感到意外，因為推文的配圖就是Raja Koduri的照片。Raja Koduri在去年11月8日被任命為英特爾首席架構(gòu)師，并在新成立的核心和視覺計算事業(yè)部（Core and Visual Computing Group）擔任高級副總裁。加入英特爾之前，Raja Koduri擔任 AMD Radeon 事業(yè)部的高級副總裁和首席架構(gòu)師，負責包括 APU、獨立GPU、半定制產(chǎn)品和GPU計算產(chǎn)品在內(nèi)的諸多圖像相關產(chǎn)品。更早的時候，Raja Koduri 在蘋果負責 Mac 產(chǎn)品的圖像顯示系統(tǒng)。

因此，這位超過25年GPU從業(yè)經(jīng)驗的專家的加入讓英特爾推出獨立GPU的計劃提前曝光。根據(jù)英特爾的表述，選擇Raja Koduri是看中了他在 PC、游戲控制、專業(yè)工作站、計算設備等平臺的視覺計算和加速計算經(jīng)驗，他在圖像的硬件、軟件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面都是專家。當然，隨著Raja Koduri的加入，其他的GPU人才也會隨之進入英特爾，這將大大增強英特爾在GPU方面的人才實力。

Raja Koduri加入不久之后，就有傳聞稱英特爾將在明年一月的CES 2019上推出新的GPU，不過這對于復雜芯片的設計，顯然有些激進和不合理。因為典型的GPU架構(gòu)和芯片的開發(fā)周期是三年，因此2020年推出獨立GPU相對比較合理，但能否按計劃推出還涉及到技術(shù)、人才等方面的問題。

目標無非是游戲和數(shù)據(jù)中心市場

對于英特爾研發(fā)高端GPU的目標，其實無非就是游戲及發(fā)展迅猛的AI市場。在目前的GPU市場，英偉達占據(jù)領先地位，作為英偉達業(yè)績的支柱，2018第一季財報顯示其游戲芯片業(yè)務收入增長68%至17.2億美元，來自數(shù)據(jù)中心業(yè)務的收入也增長了71%達到7.01億美元。除了游戲市場和數(shù)據(jù)中心，數(shù)字加密貨幣、自動駕駛汽車都對高性能GPU的巨大需求也反應在了英偉達的最新財報中。

英偉達近來亮眼的財報更讓AMD和英特爾不想錯過增長強勁的高性能GPU市場。AMD在Computex 2018期間公開了全球第一個使用7nm工藝的Vega GPU，并表示已經(jīng)開始樣品出貨，預計在今年下半年開始大規(guī)模出貨。對于在游戲市場和英偉達激烈競爭的AMD，想要搶先推7nm GPU無疑也是想要搶奪數(shù)據(jù)中心的GPU市場。AMD在發(fā)布會上指出，到2025年數(shù)據(jù)將會增長50倍：可穿戴設備、IoT、5G設備正在普及，這些設備都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)量和算法復雜度的急速提升，對算力的需求也在高速增長。

眾所周知，數(shù)據(jù)中心對于處理器的需求目前主要包括CPU和GPU。對于英特爾而言，在數(shù)據(jù)中心的CPU已經(jīng)占有優(yōu)勢，如果擁有了自己的高端獨立顯卡，不僅可以將其與旗下的 CPU 聯(lián)合起來，形成更強悍的計算能力與英偉達和AMD競爭。至于是先推游戲市場的GPU還是數(shù)據(jù)中心的GPU就不得而知，國外分析師Ryan Shrout認為英特爾會首先為游戲PC推出獨立GPU。

CPU霸主的獨立GPU的辛酸研發(fā)史

英特爾目前并非沒有自己的圖像解決方案，但都局限于核芯顯卡，即Intel HD Graphics系列，這種核芯顯卡在圖像處理方面的能力比較低，只能用在一些對圖像處理要求較低的客戶端設備中，比如說筆記本。在GPU的開發(fā)中，CPU霸主英特爾的芯片設計能力不會遭到大部分人質(zhì)疑，但其實CPU巨頭的GPU開發(fā)歷程并不順利。英特爾的GPU研發(fā)可以追溯到1997年，那一年英特爾通過收購Chips and Technologies（C&T）獲得了2D顯示核心技術(shù)，3D技術(shù)則是在擁有20%股權(quán)的Real3D的協(xié)助下進行研發(fā)。1998年2月，Intel740（簡稱為i740）正式發(fā)布，這是英特爾公司研發(fā)的唯一一款被用于獨立型顯卡上的顯示核心。

英特爾公司研發(fā)的唯一一款被用于獨立型顯卡上的顯示核心Intel740

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，i740是第一款采用HyperPipelined 3D架構(gòu)的顯示核心，也是64bit架構(gòu)。i740采用0.35微米工藝制造，核心頻率與AGP（加速圖形接口，Accelerated Graphics Port）同步，即默認值為66MHz，通過提高AGP的頻率可以將核心超頻。除了3D圖形顯示外，i740提供出色的2D顯示和視頻播放效果。至于性能，在游戲應用中，i740的性能約為Voodoo2（把3Dfx推向顛峰的最火爆的3D顯卡）的一半，也低于Voodoo。在3D Winbench 98的標準檢查程序中，它的性能竟又與Voodoo2處于同一水平，因此有人認為顯卡的驅(qū)動程序欺騙了該檢查程序。不過，借著英特爾的霸主地位和便宜的價格，很多廠商都推出了使用i740的產(chǎn)品，產(chǎn)品價格持續(xù)下降，使得i740的銷量很高，幫助Intel在低端GPU市場獲得不錯的占有率。

到了1999年4月27日，英特爾公布了Intel740的后續(xù)版本——Intel752（代號Portola，簡稱為i752）。它的核心架構(gòu)是128bit，核心頻率為100MHz，顯示存儲器頻率為133MHz，最大支持16MB顯示存儲器。但英特爾在發(fā)售前決定將i752集成在主機版上，取消獨立顯卡，所以i752只有工程開發(fā)版的獨立顯卡產(chǎn)品流傳于市場上。后來，Intel752改為Intel754（代號Coloma）以支持AGP 4X，集成于i810E芯片組中，其它參數(shù)與i752相同。

之后， 英偉達在絕大部分人對于GPU的認識還局限于游戲圖形加速的時候就看到了GPU在其他領域的潛力，于是開始了GPGPU（通用GPU）戰(zhàn)略并在2007年推出CUDA。經(jīng)過數(shù)年的開發(fā)積累，在深度學習大熱的時候，英偉達的CUDA憑借著穩(wěn)定的性能、易用的API接口、完整的文檔和多年的開發(fā)者社區(qū)運營成為了開發(fā)者的首選，配合其GPU成為了數(shù)據(jù)中心的標配。雖然AMD對GPGPU的態(tài)度沒那么積極，但在看到英偉達的CUDA之后還是和高通等其他幾個合作廠商在推廣與CUDA相似的OpenCL，另外，AMD還在2014年推出異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)HSA（heterogeneous system architecture），希望打通CPU和GPU的內(nèi)存空間，解決CPU和GPU之間內(nèi)存互訪造成的性能損失，不過并未引起大的波瀾。

在看到英偉達和AMD都陸續(xù)推出相關的GPGPU產(chǎn)品后，英特爾為保持優(yōu)勢也計劃重新推出獨立顯卡產(chǎn)品Larrabee。Larrabee圖形處理項目完全有別于現(xiàn)時所有圖形處理技術(shù)（包括英特爾自家的GMA系列集成式顯示核心），不同于AMD以及英偉達一直以來使用的僅有圖形運算指令的流處理技術(shù)，而是基于自家的x86架構(gòu)，指令方面除了擁有部分新的圖形處理指令以外保有大量的x86指令，使得Larrabee擁有更為靈活的可編程特性以及更為強大的通用運算處理能力，算是英特爾發(fā)展多核心x86并發(fā)運算架構(gòu)的一個延伸。

英特爾計劃最遲于2010年推出Larrabee顯示核心作為消費級圖形處理器產(chǎn)品，不過這個繼Intel740之后的又一獨立式顯示核心Larrabee雖然研發(fā)團隊、開發(fā)概念等都與英特爾的集成式顯示核心的完全不同，但由于多次的“跳票”、研發(fā)進度不如預期、圖形性能不佳、功耗過高等因素，最終于2010年5月宣布取消發(fā)布相關顯卡的計劃。2011年，英特爾首度承認MIC項目其實就是Larrabee項目的后續(xù)完善版本。

英偉達CEO黃仁勛也經(jīng)常批評Larrabee的種種不合理之處。他認為Larrabee的性能在老舊的x86架構(gòu)的拖累下不可能有出色表現(xiàn)。還批評英特爾沒能在可編程和固定功能上作出合理平衡，過分強調(diào)可編程，而圖形處理任務過程當中并非全部都可以通過可編程來實現(xiàn)，即使有但性能也會非常糟糕。他同時認為英特爾此舉純屬對此故弄玄虛，企圖利用幻燈片上的紙面數(shù)據(jù)忽悠圖形處理行業(yè)，即使Larrabee有產(chǎn)品也只是急于求成的不良品。對這些批評，英特爾戲稱他是Larrabee的公關經(jīng)理，而且不帶薪酬。

還有質(zhì)疑的聲音對英特爾利用x86核心作GPU存疑，認為英特爾仍然沒能將圖形處理放在首位，因為對于常用的圖形程序接口諸如DirectX以及OpenGL都沒有硬件上的支持而只是軟件支持，即使是英特爾聲稱要開發(fā)自家的圖形API也不過是充分利用多x86核心，相當于多核心優(yōu)化。

不過需要指出的是，盡管Larrabee項目被中止并遭到了外界的批評，英特爾同樣在2010年公布的Intel MIC多處理器架構(gòu)中繼承了大量由“Larrabee”研究計劃而來的設計元素，最大的區(qū)別在于前者專注于為高性能運算而設計的多處理器協(xié)同運算，后者是作為GPU。同時對英偉達及AMD研發(fā)GPU的理念亦產(chǎn)生不少影響。NVIDIA在2010年推出的GeForce 400系列時所用的“Fermi”架構(gòu)便引用Larrabee的一些設計概念，將GPU內(nèi)部模塊化，每個模塊內(nèi)部下轄多組流處理器（稱“SM”單元）以及一些特殊單元，構(gòu)成一個稱為“GPC”的模塊，除了沒有獨立的存儲器控制器以及顯示輸出單元，每個GPC模塊相當于一個小型GPU，各GPC模塊的數(shù)據(jù)共用由新增的全域二級緩存實現(xiàn)。AMD在2011年底推出的Radeon HD 7000系列時所用的“次世代圖形核心（Graphics Core Next）”架構(gòu)更是大量引用Larrabee項目的設計概念，將一些流處理器以及一些指令分派單元合作一個模塊，稱為“CU”。

雷鋒網(wǎng)小結(jié)

關于英特爾將在2020年推出的獨立GPU，目前還沒有更多的關鍵信息曝光，我們也難以預測經(jīng)驗豐富的Raja Koduri加入以及新成立的核心和視覺計算事業(yè)部能否給英特爾帶來具有競爭力的高端GPU，擺脫獨立GPU研發(fā)的“辛酸史”。

更為重要的是，在英特爾全力向AI轉(zhuǎn)型的背景下，如果高端GPU研發(fā)成功，英特爾將可以用CPU+GPU+FPGA組合參與到AI的競爭，畢竟Computex 2018期間英偉達發(fā)布的首款專為機器人設計的AI芯片Jetson Xavier就采用了CPU+GPU+DSP。如果英特爾的獨立GPU 2020年沒有跳票，英特爾所擁有的芯片組合無論在AI的云端還是終端都非常有利于其保持自己在芯片領域的霸主地位。

文章參考：Intel News，Wikipedia

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