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인텔 12세대 Xe 그래픽 아키텍처 심층 분석 : 클수록 좋습니다.

Railgun0

8 7908 5 2020.08.15 15:38

출처 : hardwaretimes 
 
번역기 돌린 거라 오역이 많습니다. 
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인텔의 2020년 아키텍처 데이의 주요 주제 중 하나는 곧 출시될 Tiger Lake-U SoC와 Xe 설계를 기반으로 구축된 후속 GPU를 지원하는 12세대 Xe 그래픽입니다. Xe-LP라고 불리는 이 그래픽 아키텍처는 인텔 그래픽 오디세이의 구성 요소를 형성합니다. 
 
11세대와 12세대를 비교하면, 둘 사이에 큰 차이가 없습니다. 기본은 동일하고, 그래픽 파이프라인은 대체로 변함이 없습니다. 다른 점은 크기: 셰이더(EU) 수, ROP, 캐시, 지오메트리, 텍스처 유닛뿐만 아니라 클럭의 모든 것이 눈에 띄게 더 높습니다. 
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전체적으로 12세대 GPU는 11세대보다 50% 더 크고 SoC 공간의 거의 절반을 차지합니다. 
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12세대의 변경 사항은 AMD가 최근에 새로운 Navi GPU를 탄생시키기 위해 만든 아키텍처 조정과 매우 유사합니다. Sub-Slice의 수는 줄어들었지만 각각은 11세대보다 더 많은 기능을 제공합니다. 
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11세대에는 SS당 8개의 EU가 있고 12세대에는 16개의 EU가 있지만, 동시에 전체 Sub-Slice 수는 8개에서 6개로 감소했습니다. 또한, 이제 2개의 Sub-Slice가 4개 대신 하나의 지오메트리 프런트 엔드 유닛을 공유하여 유닛과 클럭당 1개의 삼각형에서 2개의 삼각형으로 처리량을 증가시켜 기본적으로 2배로 증가시킵니다. 
 
12세대: 11세대x1.5 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/08/15/af6020492cafc94633c6a916ecde6e4f.jpg"> 
 
컴퓨팅 성능과 GPU 백엔드는 모두 확장된 하드웨어 기능에 따라 물리적 성능이 50% 향상됩니다. 
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sub-slices을 자세히 살펴보면, 주요 추가 기능중 하나는 L1/텍스처 캐쉬 포함(SS당 64KB)입니다. NVIDIA의 공유 L1 캐시와 마찬가지로 요구 사항에 따라 L1과 텍스처 캐쉬 간에 동적으로 공유할 수 있습니다. 
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11세대에서 각 SIMD는 각각 4개의 파이프라인이 있는 2개의 SIMD 장치로 구성되었습니다. ALU 중 하나는 정수 또는 부동 소수점 로드를 실행한 반면 다른 하나는 부동 소수점 및/또는 특수 기능을 처리했습니다. NVIDIA의 워프 및 AMD의 웨이브와 달리 인텔의 웨이브 프론트 8(SIMD8)로 훨씬 작습니다. 인텔이 부르는 대로 각 웨이브 프론트 또는 스레드를 벡터로 실행하려면 여러 사이클이 필요합니다. 물론 GCN과 마찬가지로 여러 인스턴스가 한 번에 로드되지만, 디스패치가 짧은 응용 프로그램의 경우 이 문제가 발생합니다. 
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놀랍게도 AMD의 듀얼 컴퓨팅 유닛 설계 또는 WGP(Work Group Processor)와 마찬가지로 인텔의 12세대 그래픽도 두 개의 EU를 기본 기능 블록으로 만듭니다. 두 EU는 소프트웨어 점수 보드에 의해 정렬된 스레드 제어 장치를 서로 공유합니다(스레드 제어는 소프트웨어에 의해 처리됨). 이 부분은 명령 프로세서가 대부분의 항목을 처리하는 AMD의 설계와 극명한 대조를 이룹니다. 
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두 EU의 CU와 그 자원을 공유하는 것이 어떻게 스레딩에 도움이 되는지는 분명하지 않지만(불도저를 떠올리게 합니다) 제 생각에 11세대에서는 한 CU가 두 ALU의 서비스를 충분히 활용하지 못하고 있는 것 같습니다. 그래서 인텔은 두 EU(이전의 4 ALU)의 작업량을 한 CU에 분산시키기로 결정했습니다. 
 
여기서의 최종 결과는 다시 한번 AMD가 RDNA에서 얻은 결과와 유사합니다. SIMD 너비(4~8개)를 2배로 늘리고 동시 스레드 수(2개 EU 당 1개 CU)를 줄임으로써 활용률을 증가시켜 GPU 리소스를 보다 쉽게 포화시킬 수 있습니다. 
 
이제 두 ALU가 병합되었으므로 FP와 정수 워크로드가 동일한 우선순위(8폭)를 얻게 됩니다. NVIDIA의 Turing GPU와 달리 12세대는 실행 주기마다 INT 또는 FP만 실행할 수 있습니다. 그러나 SFU(Extended Math ALU)의 분리는 FP32 및 INT32 워크로드(최소한 이론상으로는)와 병렬로 실행할 수 있음을 의미합니다. 12세대에서는 특수 기능이 일반 SP 파이프라인을 중단시켜 지연 시간을 지연시킵니다. 
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12세대의 정수 기능은 11세대의 2배에 달하지만, 여전히 부동 소수점 또는 벡터 처리량의 절반입니다. 이는 파이프라인이 벡터 지시사항의 우선순위를 정했기 때문일 수 있습니다. 그런데 이상하게도 반정밀 FP와 INT 비율이 동일한 상태에서 절충되는 것은 완전 정밀도 정수일뿐입니다. 
 
캐시 및 대역폭 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/08/15/d3a0034fa240b602498eb08c8d6b5cc9.jpg"> 
 
위에서 이미 언급했듯이 캐시도 크게 향상됩니다. 새로운 L1 데이터/텍스처 캐시의 도입을 제외하고 L3 캐시는 11세대의 L3 캐시보다 현저하게 큽니다 (3MB에서 3.8MB로). 12세대의 넓은 L3 캐시는 클럭당 128바이트의 전송 용량을 가진 이전 모델보다 빠릅니다. 
 
메모리 시스템에 대한 또 다른 근본적인 변화는 CPU와 GPU를 연결하는 두 번째 링 버스를 추가하는 것입니다. 이는 CPU-GPU 대역폭을 기본적으로 2배로 늘려 iGPU 성능을 크게 향상시킵니다. 
 
클럭 속도와 SuperFin 
12세대 Xe 그래픽의 미디어 및 인코딩 기능을 다루기 전에 먼저 SuperFin 노드에 대해 설명드리고자 합니다. 이 노드는 겉으로 드러나기도 하고 SuperFin 노드와 그것이 왜 중요한지에 대해 말씀드리고자 합니다. 
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/08/15/c64df95088e8d67b45f392f18f5690c1.png"><img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/08/15/d1e0284234c6f9cd2b44d978803171a7.png"><img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/08/15/472b3e9b091aca19542cb4a3de2bb1f3.png"><img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/08/15/1bb957879396af4af048db94d1a63dbb.png"> 
 
위의 벤치마크에서 볼 수 있듯이 인텔 11세대 GPU의 효과적인 셰이더 또는 핵심 기능은 AMD 및 NVIDIA의 동시대 솔루션 아키텍처에 비해 다소 미흡합니다. 이는 NVIDIA의 MX250이 384 셰이더에 불과한 솔루션으로 인해 크게 뒤처지고 있습니다. 저는 12세대의 IPC가 11세대보다 크게 높을 것으로 예상하지 않기 때문에 이 장애물을 극복하는 데 도움이 될 수 있는 유일한 것은 작동 주파수입니다. 
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인텔은 SuperFin 노드 설계에 큰 기대를 걸고 있습니다(또는 적어도 마케팅을 많이 하고 있음). 회사 슬라이드에 따르면, 12세대는 11세대보다 최소 50% 이상 빨라야 하며, 정기적으로 1500MHz 이상의 애플리케이션 증가를 경험합니다. 이렇게 하면 Xe와 경쟁사인 GeForce 및 Radeon GPU 간의 IPC 델타를 (일부 확장까지) 상쇄하는 데 도움이 될 것입니다. 
 
마지막으로 디스플레이 및 미디어 엔진을 살펴보겠습니다. 메인스트림 소비자들이 원하는 경우가 많기 때문에 두 가지 모두 크게 업그레이드되었습니다. 다른 방법이 없다면 PR 자료를 장려하는 데 도움이 될 것입니다. 
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무엇보다도, 12세대는 최대 8K 및 매우 넓은 해상도를 지원하여 최대 4개의 디스플레이를 지원할 수 있습니다. 듀얼 eDP, DP 1.4, HDMI 4.0, Thunderbolt 4를 지원하며, 물론 대부분의 하이엔드 게이밍 모니터에서 여전히 누락된 USB 4.0. 12비트 색상 지원도 추가되었으며, 현재 360Hz에 달하는 주사율로 구동 가능합니다. 
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인코딩 및 디코딩 처리량도 AV1 하드웨어 디코드 가속화가 추가되어 대략 2배로 증가했습니다. 앞서 언급한 12비트 비디오 지원과 함께 4K 및 8K 60 FPS 재생도 포함될 수 있습니다. 
 
이러한 많은 기능, 특히 높은 주사율과 광범위한 색상 지원 기능은 언제 시장에 출시되지 모르며, 출시되면 터무니없이 비싼 울트라북의 일부가 될 것입니다. 휴대용 비게이밍 기계에 꼭 필요한가 하는 문제도 있습니다. 대답은 분명한 '아니요'이지만 실제로 실현되는 경우에 대한 그 평결을 지킬 것이라고 생각합니다. 
 
전체적으로 12세대는 Ice Lake와 함께 제공되는 12세대 Xe 그래픽으로부터 확실한 상승입니다. 단순히 더 많은 컴퓨팅 유닛을 추가하는 맹목적인 전략뿐만 아니라 보다 미세한 아키텍처 개선도 있습니다. 이러한 클럭을 훨씬 더 높은 부팅 클럭과 결합하면 Xe-LP는 대부분의 워크로드에서 이전 제품보다 1.5배~2배 더 빠를 수 있습니다.

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