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Intel GMA

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在Intel DG965WHMKR主機板的GMA X3000晶片(被散熱片覆蓋)

Intel Graphics Media Accelerator (GMA)是Intel於2004年至2008年所推出的顯示核心產品線，用於在晶片組內內建顯示核心。

這個「整合式圖像」方案容許使用者在組裝電腦時無需購買額外的顯示卡，使整個平台的成本下降和功耗更低。GMA顯示核心多數出現於低階或筆記本電腦。GMA顯示核心使用會在運行時佔用電腦的部分的主記憶體，令電腦的效能略為降低，這是由於中央處理器以及顯示核心需要同時經同一匯流排來存取主記憶體所致。

歷史

GMA顯示核心用以取代Intel第一代內建顯示核心Extreme Graphics，和分離形式的AGP顯示卡Intel740。

GMA顯示核心原本架構在硬體內只支援一些功能，並且倚賴主機中央處理器處理至少一些圖形管線，令電腦效能更進一步減低。然而在2006年，Intel引進第四代GMA架構（GMA X3000），大多數功能現在被加進，提高了效能。第四代GMA整合了固定的功能與一系列可程式化執行單元，提供更佳效能給圖形和影片。大多數新GMA架構的優勢是在執行圖形有關任務或者有關影片任務能靈活改變。當時GMA效能一直被廣泛批評在電腦遊戲執行太慢，最新的GMA應該能令一些中間的玩家關心。

儘管相似，GMA不是基於由Imagination Technologies授權給Intel的PowerVR技術。Intel曾在支援XScale平台的晶片組上使用低功率的PowerVR MBX設計，但自從 2006 年 XScale 被售出後，Intel 取得了 PowerVR SGX 授權，用於 Atom 平台上的 GMA 500 顯示核心。

據報道Intel已開始設計一種新系列分離式圖形硬體產品，代號為Intel_Larrabee。

2010年起，Intel已使用整合式於中央處理器內的Intel HD Graphics顯示核心取代了GMA顯示核心。

硬體：顯示卡核心

GMA 900

GMA 900是第一款以Intel圖形加速器作為產品名稱的顯示核心，整合於Intel 910G, 915G，以及915Gx晶片組中。相較於之前的Extreme 3D顯示核心，GMA 900在效能上有顯著的進步，但是與其它的圖形加速方案相比，還停留在很基礎的層面上。例如，它的3D核心缺乏對於T&L和類似的頂點着色器等3D加速管線中重要技術的硬體支援，而是改以軟體類比的方式提供支援，降低了3D遊戲的相容性和表現。

GMA 900擁有4條支援DirectX shader model 2.0的像素着色器，最高執行頻率為333 MHz，不同的晶片組內部執行頻率不同。峰值像素填充率為1333 百萬像素／秒，與它的前任類似，GMA 900 支援MPEG-2運動補償，色彩空間變換和DirectDraw overlay。

視訊記憶體控制器最多能夠對224MB的主記憶體定址，但是隨後的一次影片 bios 更新把這個限制在了128 MB。

顯示核心用於顯示和着色的時鐘發生器是不同的。顯示部分包含一個 400MHz RAMDAC，2個25-200Mpixel/s 的串行 DVO 埠。同時在移動晶片組中，還包括兩個18 bit 25-112MHz LVDS轉換器。

GMA 950

GMA 950是第二款以Intel圖形加速器作為產品名稱的顯示核心，在規格表中也被稱作 Intel 的第3.5代整合圖形核心。它整合於 Intel 940GML, 945G, 945GU 和 945GT 晶片組中。硬體架構中影片解碼單元有所增加，同時還包括 VLD、離散餘弦變換和雙重video overlay。最高時脈頻率為 400 MHz（存在於Intel 945G, 945GC, 945GZ）），峰值像素填充率理論上為1600 百萬像素／秒。

GMA 950 與 GMA 900 在架構上的弱點相同，即沒有硬體幾何處理單元，既沒有基本的（DX7所包含）硬體T&L[1]，也沒有（DX8及以後）進階頂點着色單元。

GMA 3000

946GZ, Q965 和 Q963 晶片組整合式的顯示核心為GMA 3000。[2][3] GMA 3000 的3D 核心與 X3000 的完全不同，雖然名稱很類似。它更多的基於之前 GMA 900 和 GMA 950 顯示核心的體系，並且與它們同屬於 "i915" 晶片組家族。它的像素和頂點着色器只支援到shader model 2.0 的特性，並且頂點着色器依舊只是軟體類比的方式工作。另外影片播放的硬體加速，即基於硬體的離散餘弦變換，ProcAmp（獨立影片流的色彩校正）和 VC-1 的解碼並沒有在硬體上實現。在所有整合式 GMA 3000 顯示核心的晶片組中，只有 Q965 保留了雙重獨立顯示器的支援。規格表中的核心頻率為400 MHz，像素填充率為1.6 Gpixel/s，然而在硬體白皮書中它的核心頻率卻為667 MHz[4]。

視訊記憶體控制單元能夠對最大256 MB主記憶體進行定址。

整合式的serial DVO ports最高速率提升到270Mpixel/s。

GMA 3100

G31, G33, Q33 和 Q35 晶片組中所使用的顯示核心為GMA 3100，能夠支援 DX9 。它的 3D 架構和舊的 GMA 3000 十分相似，同樣也缺乏頂點着色器的硬體支援。然而 RAMDAC的頻率被削減到 350MHz，同時 DVO ports 削減到 225Mpixel/s。顯存控制單元能夠對最大384 MB主記憶體進行尋址。

GMA 3150

整合 Intel Atom N4xx, N5xx (代號: Pineview) 處理器，能夠支援DirectX 9。架構跟 GMA 3000及3100 相近，像素及頂點着色器硬體最高支援為2.0B，而其頂點着色器 3.0 版本同樣缺乏硬體支援(只能以驅動+軟體類比方式執行)，最高支援384MB 顯示記憶體，Shader Model 3.0，核心頻率為400 MHz。支援OpenGL 1.5 (Windows)及 2.1 (Linux)

GMA X3000

GMA X3000與之前的GMA系列相比，在架構上有了戲劇性的變化，最主要的一點即 X3000 將以8個向量處理器作為執行單元的統一著色器架構作為 3D 着色硬體的基礎。每一條管線都能夠進行影片，頂點或是材質的操作。一個中樞時序表動態調整管線資源上執行緒的分派，以達到着色輸出的最大化（同時降低單個管線延遲的影響）。然而由於執行單元架構特性，同一時間僅能在一條管線上處理資料。[5] GMA X3000 支援頂點和像素 Shader Model 3.0 特性。其中每個向量的着色達到了 32-bit 浮點精度。各異向性過濾從之前的4次採樣上升到16次。

整個核心由不同時脈頻率的單元組成，這就意味著整塊晶片並不執行在相同的時脈頻率上，這會使得衡量它多種功能的峰值輸出時引起一些麻煩。更令人混亂的是，在 Intel G965 晶片組的白皮書中，它的核心頻率為667 MHz，然而在 Intel G965 的規格表中卻為 400 MHz。有多種方式能夠定義 IGP 顯示核心的能力，最常見的是核心每時脈頻率能夠進行1.6個像素和3.2個材質着色。像素着色的最大潛力為每時脈頻率2.0個像素着色，這隻存在於一個"clear"迴圈中。相類似的，它能夠進行每時脈頻率4個像素着色的深度操作，與此同時材質着色率降低到每時脈頻率 3.2個像素。導致當 X3000 工作於 667 MHz 時理論上的填充率為1067 megapixels/s 和 2133 megatexel/s。[5]

同樣的，Intel增強了它的影片加速功能。X3000能夠進行WMV9 (VC-1)的影片加速。但是VC-1加速僅包含解碼和運動補償。

視訊記憶體控制器能夠對最大384 MB 主記憶體進行定址，但在規格表中僅為 256 MB。

GMA X3000 整合式於 Intel G965 晶片組的北橋中。

GMA X3100

GMA X3100 用於Intel GL960 和 GM965 晶片組，是 GMA X3000 的行動版本。X3100 支援硬體T&L，着色器能夠執行 128 條可程式化指令，共享視訊記憶體最大為 256MB 主記憶體。GM965 上的顯示核心頻率為500 MHz，GL960 上的為400 MHz。

GMA X3500

GMA X3500 是 Intel G35晶片組中所整合式的顯示核心[6],顯示核心頻率為667MHz，着色器支援 shader model 4.0 特性，整個顯示單元源於GMA X3000。

GMA X4500

GMA X4500 用於 Intel G45、G43、G41晶片組中，以65nm工藝製造，最高顯示核心頻率可達800MHz，其行動版本為GMA X4500M，用於GM45、GM47、GS45、GL40晶片組中，最高顯示核心頻率可達640MHz。與 X3500類似，X4500 能夠支援DirectX 10 和 shader model 4.0 特性。Intel 聲稱在 3DMark06 這款產品比 GMA 3100 (G33) 好上3倍，得分在1000分左右。[7] 為了增強效能，將在X4500 中加入一個更新版本的 Intel Clear Video 技術以及對於 HDCP 的支援，增強 HD-DVD 和 Blu-Ray 的流暢回放。 [8] [9]

GMA 500

GMA 500 是一款為 MID 和 netbook 而設計的顯示核心, 配合Intel Atom Z5XX系列處理器推出市場。與一般GMA系列不同, 此核心是 Imagination Technologies 所設計的 PowerVR SGX 535, 由於 PowerVR 的開源合作計劃甚少, 在 linux 平台上只有過時的閉源驅動程式。因核心設計以省電為目標, GMA 500 的3D效能會比 GMA 950 更低, 但新技術支援 DirectX 10.1, OpenGL 2.0 和各種硬體影片解碼器。

GMA核心與整合式晶片規格表

顯示核心 GMA 500 GMA 900 GMA 950 GMA 3000 GMA 3100 GMA 3150 GMA X3000 GMA X3100 GMA X3500 GMA X4500M GMA X4500 GMA 4500 GMA X4500HD GMA X4500MHD HD Graphics
晶片組 UL11L, US15L, US15W 910GL, 915G,
915GL, 915GV		 915GM 945GU 945GM 945G,
945GZ,
945GC		 946GZ Q963 Q965 G31,
Q33,
Q35		 G33 Atom

D4xx

D5XX

Atom

N4XX

N5XX

G965 GL960 GM965 G35 GL40/GS40 G43,
G41		 Q45,
Q43		 G45 GS45 GM45 GM47 H55/H57/HM55/HM57
(被i3/i5/i7整合式，需這些主機板呼叫)
頻率（MHz） 100 (UL11L) 200 (US15L,W) 333[10] 200[11] 133[12] 250[11] 400[10] 400 667 [3] 667 [3] 400 400 400 400 667 [3] 400 500 667 [13] 400 667 667 800 320/533
(Turbo Mode)		 533 640 桌上型電腦533/733/900
筆記本500/667/766
頂點着色器 3.0 2.0 2.0(HW)/3.0(SW) 4.0
像素着色器 3.0 2.0 3.0 4.0
像素管線 NA 4 2 NA
統一著色器架構 4 NA 8 10 12
硬體 着色器 Yes No Yes
峰值 視訊記憶體頻寬 (GB/s) 3.2 (UL11L) 4.2 (US15L,W) 8.5 10.7 12.8 6.4 5.3 12.8 12.8(DDR2)
17.06(DDR3)		 21.33
最大 視訊記憶體 256MB 128MB[14] 256MB 384MB 1.7GB[15]
OpenGL 支援[16] 2.0 1.4 1.5 (Windows)

2.1

(Linux)

1.5 2.0[17] 2.1
DirectX 支援 9.0c 9.0 9.0c 10.0 10.0
MPEG-2 硬解碼[16] Full HW HW MC[18] Full HW Acceleration MPEG2 Video Decode VLD + iDCT + MC[18] Full HW Acceleration MPEG2 Video Decode[17]
VC-1 硬解碼[16] Full HW No MC + In Loop Filter - WMV9 Only[18] MC + In Loop Filter[18][17] Full HW Acceleration VC1 Decode[17]
H.264/AVC 硬解碼 Full HW No MC + In Loop Filter Full HW Acceleration AVC Decode[17]

This table is derived from these sources: [2] [3] [5] [13] [16] [19] [14] [11] [20] [10] [21] [22] [12] [23] [24] [25] [15] [17] [18]

Notes:

軟體支援

Mac OS X

Mac OS X 10.4 支援 GMA 950
Mac OS X 10.5 支援 GMA X3100
Mac OS X 10.6 支援 GMA 950/X3100 (32Bit)

FreeBSD

最新的FreeBSD 7.1版本已支援的晶片組: G945/GME945/Q965/GM965/GME965/G33/Q33/Q35/G35/G45/Q45.

參考資料

  1. ^ Case, Loyd. Intel GMA950 Integrated Graphics Core （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Extremetech, May 31, 2005.
  2. ^ 2.0 2.1 Product brief: The Intel 946GZ Express Chipset (PDF). [2007-06-28]. （原始內容存檔 (PDF)於2007-04-01）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Intel’s Next Generation Integrated Graphics Architecture – Intel® Graphics Media Accelerator X3000 and 3000 (PDF). [2007-06-08]. （原始內容存檔 (PDF)於2007-04-07）. 
  4. ^ Intel's Next Generation Integrated Graphics Architecture - Intel® Graphics Media Accelerator X3000 and 3000 White Paper. [2007-10-19]. （原始內容存檔於2008-10-11）. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Gasior, Geoff. Intel's G965 Express chipset （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Tech Report, April 5, 2007.
  6. ^ Lars-Göran Nilsson. Fudzilla: Intel G35 graphics engine named. [2007-05-31]. （原始內容存檔於2020-10-31）. 
  7. ^ G45 IGP runs 3Dmark06 3X faster. [2007-12-10]. （原始內容存檔於2007-11-26）. 
  8. ^ Intel previews integrated DirectX 10 graphics core. [2007-11-07]. （原始內容存檔於2007-10-24）. 
  9. ^ Intel abandoned G35? G45 IGP chipset specs. [2007-11-07]. [永久失效連結]
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 Case, Loyd. Intel GMA950 Integrated Graphics Core （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Extremetech, May 31, 2005.
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 Romanchenko, Vladimir. Intel Centrino Duo: new-generation mobility （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Digital Daily, January 24, 2006.
  12. ^ 12.0 12.1 Mobile Intel 945 Express Chipset Family Datasheet[永久失效連結], Intel, accessed July3, 2007.
  13. ^ 13.0 13.1 Intel G35 Product Brief (PDF). [2007-12-08]. （原始內容存檔 (PDF)於2007-11-28）. 
  14. ^ 14.0 14.1 Intel Graphics Media Accelerator 900 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Intel, accessed June 28, 2007.
  15. ^ 15.0 15.1 Intel HD Graphics quick reference guide[永久失效連結], Intel, accessed September18, 2010.
  16. ^ 16.0 16.1 16.2 16.3 Intel Graphics - Built for mainstream Desktop and Mobile PC Users (PDF). [2009-07-14]. （原始內容 (PDF)存檔於2007-11-28）. 
  17. ^ 17.0 17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 Intel GMA features and benefits （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Intel, accessed November6,2010.
  18. ^ 18.0 18.1 18.2 18.3 18.4 quick reference guide （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Intel, accessed December20,2010.
  19. ^ Intel GMA 950 Graphics Product Brief （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Intel, accessed June 28, 2007.
  20. ^ Intel 946 Express Chipset Family Datasheet （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Intel, accessed June 28, 2007.
  21. ^ Intel 3 Series Chipsets Datasheet[永久失效連結], Intel, accessed June 29, 2007.
  22. ^ Mobile Intel 915PM/GM/GME/GMS and 910GML/GMLE Express Chipset Datasheet （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Intel, accessed June29, 2007.
  23. ^ Intel G35 Express Chipset Datasheet （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Intel, accessed August16, 2007.
  24. ^ Mobile Intel 965 Express Chipset Family Datasheet （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Intel, accessed August16, 2007.
  25. ^ Intel 82G965 Graphics and Memory Controller Hub (GMCH) OpenGL Support. [2008-04-04]. （原始內容存檔於2012-06-19）. 

外部連結

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