Обзор видеокарты Intel Iris Xe DG1: идеальная «затычка», которой не было

Технические характеристики. Конструкция. Печатная плата

Информация о том, что Intel собирается вернуться на рынок дискретных графических процессоров, включая высокопроизводительные игровые решения, циркулирует не первый год, и в данный момент мы уже доподлинно знаем не только что это обязательно произойдет, но и когда именно — в первом квартале текущего года (если, разумеется, все пойдет по плану). Предположительно, Intel начнет с продуктов средней категории, которые, в свою очередь, откроют дорогу по-настоящему мощным ускорителям для геймеров-энтузиастов. Однако грядущие видеокарты семейства Arc уже упустили возможность стать первыми устройствами на основе современных интеловских GPU.

Сперва, еще в начале 2020 года, компания представила чип DG1 — главным образом в качестве спутника ноутбучных процессоров 11-го поколения на ядре Tiger Lake, но и десктопным компьютерам перепало кое-что в виде дискретной видеокарты Iris Xe DG1. Многие читатели 3DNews наверняка даже не имеют понятия, что это такое, и в лучшем случае вспомнят редкие новости, в которых фигурировало устройство. Для Intel кремний DG1 был своего рода пробой пера в сфере дискретных графических процессоров. Очень жаль, ведь, как мы успеем убедиться, из него получился бы вполне удачный продукт в ультраэкономичной категории (как по энергопотреблению, так и по цене), которую давно игнорируют NVIDIA и AMD.

⇡#Технические характеристики

Графический процессор Intel DG1 проще всего охарактеризовать как видеоядро Iris Xe, изъятое из мобильных процессоров семейства Tiger Lake и помещенное на отдельный полупроводниковый кристалл. DG1 опирается на ту же самую архитектуру интеловской графики 12-го поколения (также известную под названием Xe LP) и объединяет 96 исполнительных блоков (EU), которые представляют собой наименьший масштабируемый компонент графического процессора. В свою очередь, каждый EU содержит пару SIMD-блоков, способных исполнять восемь операций над числами FP32 за такт. Подробнее говорить об устройстве архитектуры Xe LP мы не будем, поскольку она уже не имеет никакого отношения к совершенно иной логике Xe LPG, на основе которой Intel выпустит свои первые высокопроизводительные десктопные решения серии Arc. Графические процессоры NVIDIA и AMD также используют другую, укрупненную организацию SIMD, однако архитектуру любого современного GPU можно описать числом FP32-совместимых шейдерных ALU, и в случае с DG1 это будет число 768. Логика фиксированной функциональности для 3D-рендеринга представлена 40 блоками наложения текстур и 20 ROP.

Точно такой же GPU в составе ноутбучных процессоров на ядре Tiger Lake зарекомендовал себя как наиболее производительное среди интегрированных решений (разумеется, если не брать в расчет SoC игровых консолей последнего поколения или громадный встроенный GPU новых моделей Apple M1), которое успешно заменяет в лэптопах недорогие чипы NVIDIA под маркой GeForce MX. В свою очередь, дискретное исполнение на базе техпроцесса 10 нм дало в распоряжение DG1 резерв мощности вплоть до 30 Вт и собственный массив локальной памяти LPDDR4X, связанный с GPU 128-разрядной шиной.

Блок-схема архитектуры Intel Xe LP

Тем не менее возникает вопрос: а в чем вообще смысл существования дискретного чипа DG1, если встроенная графика Tiger Lake уже обеспечивает неплохое быстродействие для простых игр и рабочих приложений, а проблему общего TDP с ядрами x86, пусть и не общего массива памяти, решает усиленное охлаждение SoC с повышенным резервом мощности? Дело в том, что DG1 — это в первую очередь дополнительный компонент для ультрабуков, который выпускается под маркой Iris Xe MAX и призван разделить нагрузку пополам с родственным интегрированным видеоядром Tiger Lake. Вот только, увы, не в играх, как это позволяли сделать ныне покойные технологии SLI и CrossFire, а исключительно в рабочих приложениях, способных эксплицитно распределять работу между несколькими GPU.

В качестве видеокарты для стационарных компьютеров у Iris Xe DG1 более масштабная задача. Пусть десктопные процессоры Intel комплектуются встроенным GPU такой же архитектуры, Comet Lake (модели 11-го поколения) и свежий Alder Lake (12-е поколение) содержат максимум 256 шейдерных ALU, а это в три раза меньше, чем у полностью функционального чипа DG1. Жаль только, что десктопные версии DG1 всегда урезаны до 80 EU или 640 ALU, но такая видеокарта все равно отлично подойдет на роль ускорителя для простых игр, если учесть, как дороги нынче более производительные GPU и насколько ограничен выбор по-настоящему бюджетных решений.

Дело в том, что главные производители дискретных GPU — NVIDIA и AMD — уже давно не выпускали новых устройств в соответствующем диапазоне быстродействия и потребляемой мощности. Если ориентироваться на видеокарты с энергопотреблением не более 50 Вт и, опционально, пассивным охлаждением, то последними релизами обоих чипмейкеров были GeForce GT 1030 (а также прошлогодний GT 1010 на основе того же чипа GP108) и Radeon RX 550, а в составе следующих линеек ускорителей ничего подобного уже нет. При этом оба этих устройства вслед за более мощными собратьями пострадали от всеобщего дефицита полупроводников, и в результате за самый простой вариант GeForce GT 1030 с медленной памятью GDDR4 теперь просят не менее 8 тыс. рублей, а GT 1030 с чипами GDDR5 и Radeon RX 550 стоят как минимум 9 и 12 тыс. соответственно. Проблема видеокарт за такие деньги на основе устаревших GPU не только и не столько в их производительности, сколько в том, что они имеют откровенно недостаточный для современных игр, особенно под DirectX 12, объем памяти 2 Гбайт и не умеют обращаться с новыми стандартами кодирования видео — AV1 и, в случае с Radeon RX 550, еще и VP9. А более современные устройства из тех, что не требуют дополнительного питания, уже находятся в совершенно другом ценовом диапазоне. Так, базовая версия GeForce GTX 1650 обойдется вам как минимум в 22,5 тыс. рублей.

В такой ситуации Iris Xe DG1 производит впечатление идеальной «затычки», ведь по основным спецификациям она как минимум не уступает распространенным аналогам, несет 4 Гбайт VRAM и, наконец, умеет декодировать любые потребительские видеостандарты, включая AV1, и кодировать HEVC с разрешением вплоть до 8К силами блока Quick Sync. В плане графических API чип DG1 поддерживает все современные интерфейсы, включая OpenGL, Vulkan и DirectX 12 на уровне функций 12_1. Особенно перспективно Iris Xe DG1 выглядит как решение для апгрейда старых компьютеров или компаньон десктопных процессоров Ryzen, многие из которых вовсе лишены интегрированного видеоядра.

Но, к сожалению, заслуженная популярность Iris Xe DG1 не светит. Видеокарта не продается в рознице, получить ее можно лишь в составе некоторых предварительно собранных компьютеров (мы нашли всего два таких предложения на площадке newegg.com), и с этим связаны определенные ограничения чисто технического свойства. Дело в том, что у десктопного DG1 (точно так же, как в ноутбучном варианте Iris Xe MAX) нет собственной микросхемы VBIOS, а нужный код должен быть зашит в BIOS системной платы. Об этом, разумеется, позаботились сборщики готовых ПК, но среди матплат, доступных в рознице, насколько нам известно, такую возможность имеют только некоторые модели ASUS для процессоров Intel 11-го поколения. Благо для того, чтобы провести тестирование производительности Iris Xe DG1 на стенде с чипом Ryzen 5000-й серии, мы нашли выход: достаточно запустить систему со второй видеокартой на борту. В нормальных условиях такое решение, разумеется, было бы неприемлемо.

⇡#ASUS DG1-4G

Intel распространяла референсную версию Iris Xe DG1 только в комплекте железа для разработчиков ПО, а наиболее популярным серийным вариантом, который устанавливают в готовые ПК, судя по всему, является плата ASUS со скромным названием DG1-4G.

В отличие от референсной видеокарты, фотография которой открывает этот обзор, ASUS DG1-4G довольствуется пассивным охлаждением с помощью обыкновенного радиатора из фрезерованной алюминиевой болванки. Однако эксперименты покажут, что в действительности чипу DG1 совсем не помешал бы активный кулер, и это уже нашло отражение в тактовых частотах GPU. В то время как по референсным спецификациям ускоритель работает в диапазоне от 900 до 1550 МГц, максимум частоты DG1-4G составляет 1500 МГц.

Видеокарта обладает исчерпывающим набором внешних интерфейсов (DisplayPort 1.4, HDMI 2.0, Dual-Link DVI) и поддерживает вывод HDR-сигнала. Отсутствует только VGA, но, если вам приходится работать за таким монитором, в современной дискретной видеокарте, даже очень слабой, похоже, нет никакой необходимости.

Методика тестирования. Тактовые частоты, энергопотребление, температура, уровень шума и разгон. Игровые тесты (1920 × 1080). Кодирование/декодирование видео. Таблицы результатов. Выводы

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

В большинстве тестовых игр показатели средней и минимальной кадровых частот выводятся из массива времени рендеринга индивидуальных кадров, который записывает встроенный бенчмарк (или утилита OCAT, если бенчмарка нет).

Средняя частота смены кадров на диаграммах является величиной, обратной среднему времени кадра. Для оценки минимальной кадровой частоты вычисляется количество кадров, сформированных в каждую секунду теста. Из этого массива чисел берется значение, соответствующее 1-му процентилю распределения. Red Dead Redemption 2 является исключением: ее встроенный бенчмарк самостоятельно регистрирует 1-й процентиль времени рендеринга кадра, из которого выводится соответствующая кадровая частота. В Assassin’s Creed Valhalla мы вынуждены ориентироваться на минимальный фреймрейт по данным интегрированного бенчмарка.

Мощность видеокарт регистрируется отдельно от CPU и прочих компонентов ПК с помощью устройства NVIDIA PCAT. В качестве тестовой нагрузки для тестов мощности и уровня шума используется игра Crysis 3 при разрешении 3840 × 2160 без полноэкранного сглаживания и максимальных параметрах качества графики, а также стресс-тест FurMark с наиболее агрессивными настройками (разрешение 3840 × 2160, MSAA 8x). Замеры всех параметров выполняются после прогрева видеокарты, когда температура GPU и тактовые частоты стабилизируются.

⇡#Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• Intel Iris Xe DG1 (900/1650 МГц, 4,3 Гбит/с, 4 Гбайт);
• AMD Radeon RX 550 (1100/1183 МГц, 7 Гбит/с, 2 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GT 1030 (1227/1468 МГц, 6 Гбит/с, 2 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1050 Ti (1290/1403 МГц, 7 Гбит/с, 4 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1650 (1485/1725 МГц, 8 Гбит/с, 4 Гбайт).

Прим. В скобках после названий видеокарт указаны базовая и boost-частота согласно спецификациям каждого устройства. Видеокарты с заводским разгоном приведены в соответствие с референсными параметрами (или приближены к последним) при условии, что это можно сделать без ручной правки кривой тактовых частот. В противном случае (ускорители серии NVIDIA GeForce 16, а также GeForce RTX 2070/2080/2080 Ti Founders Edition) используются настройки производителя.

⇡#Тактовые частоты, энергопотребление, температура и разгон

Несмотря на то, что графический процессор Intel в дискретном исполнении не связан общим резервом мощности с ядрами x86, в отличие от интегрированной графики, и развивает энергопотребление 24 Вт, при длительной нагрузке он работает на весьма низкой тактовой частоте — около 900 МГц, что соответствует базовому уровню по референсным спецификациям Iris Xe DG1. Довольно-таки разочаровывающий результат, ведь часто даже интегрированная графика Intel 12-го поколения в ноутбучных CPU достигает более высоких тактовых частот. Однако в защиту DG1 скажем, что энергетический бюджет платы помимо самого GPU включает оперативную память LPDDR4X и потери мощности на преобразование питающего напряжения.

Прим. Измерение всех параметров выполняется после прогрева GPU и стабилизации тактовых частот.

Ну а главный фактор, ограничивающий быстродействие DG1, — это, разумеется, пассивное охлаждение. Под игровой нагрузкой чип разогревается до 81, а в стресс-тесте и до 94 °С. Разумеется, мы не могли не выяснить, что произойдет, если снабдить видеокарту активным кулером (в роли последнего выступил обычный тихоходный корпусной вентилятор размером 140 мм). В результате устойчивая тактовая частота GPU в играх увеличилась с 902 до 1121 МГц, а температура, наоборот, упала до 60 °С. Это простейший способ разгона DG1, доступный пользователю, и, как видите, довольно эффективный, а прибавку в тактовых частотах легко заметить по фреймрейту игровых бенчмарков. Конечно, таким образом ASUS DG1-4G лишается главного преимущества пассивного охлаждения — беззвучной работы, однако сравнительно недорогие фирменные компьютеры, в которые устанавливают эту видеокарту, уже содержат массу других шумящих компонентов. А в теоретической ситуации, когда Iris Xe DG1 используется только для кодирования и декодирования видео (на этом мы сфокусируемся позже), усиленное охлаждение ему заведомо не требуется.

⇡#Игровые тесты (1920 × 1080)

Хотя по сравнению с любым, даже самым слабым ускорителем, который удостаивался обзора на 3DNews в последние годы, Xe DG1 находится в совершенно другой категории быстродействия, для измерения его производительности в играх мы использовали точно такой же набор тайтлов, как в тестах десктопных видеокарт NVIDIA и AMD. Когда Intel продемонстрировала первые лэптопы с дискретной графикой собственного производства, мобильная версия DG1, то есть Iris Xe MAX, позиционировалась как достаточно мощное решение для запуска современных игр, пусть, разумеется, не с максимальными настройками графики. Стало быть, и десктопная видеокарта на базе того же GPU должна обеспечить приемлемую частоту смены кадров хотя бы при низком или даже наихудшем качестве изображения, верно?

Увы, в действительности это не совсем так. Лишь в трех бенчмарках из восьми средний фреймрейт пересек границу 30 FPS, что считается минимальным приемлемым результатом. Впрочем, большинство оставшихся тайтлов позволяют рассчитывать по меньшей мере на 20 FPS, а значит, за неимением лучшей альтернативы, можно играть и на такой видеокарте, как Iris Xe DG1. Только в самых требовательных проектах наверняка придется установить еще более низкое разрешение, чем 1080p, или воспользоваться простыми интегрированными средствами апскейлинга, которые теперь предлагает почти каждая современная игра. Кроме того, не будем забывать о том, что ускоритель Iris Xe DG1 в десктопном исполнении построен на урезанном GPU, да еще и охлаждается пассивно. Благо дополнительное быстродействие легко выжать из видеокарты за счет корпусного вентилятора: большинство тестов позитивно отреагировали на рост тактовой частоты GPU, а в среднем прибавка скорости составила 5 % FPS.

Пусть Iris Xe DG1 — одна из самых слабых десктопных видеокарт, которые производятся сегодня, она отлично чувствует себя в сравнении с такими устройствами, как GeForce GT 1030 (причем в полноценной версии с памятью GDDR5), опережая его на 16 % по среднему фреймрейту, и Radeon RX 550 (разница 4 % в пользу Iris Xe DG1). Это не в последнюю очередь связано с двукратным преимуществом по объему VRAM, который особенно необходим играм в режиме DirectX 12. Сравнивать Iris Xe DG1 с более мощными или более свежими моделями экономкласса уже бессмысленно: даже GeForce GTX 1050 Ti обеспечивает вдвое большую частоту смены кадров, а GTX 1650 — самая слабая из современных видеокарт — превосходит ускоритель Intel на целых 186 % FPS.

Главная проблема Iris Xe DG1 — это вовсе не быстродействие, а совместимость с теми или иными играми. Графика Intel 12-го поколения поддерживает современные графические API — DirectX на уровне 12_1, OpenGL и Vulkan, но, принимая во внимание ее низкую производительность, не все разработчики позаботились о том, чтобы их продукт без проблем работал на GPU этой архитектуры, интегрированных или дискретных. Так, у Far Cry 6 есть проблемы даже с привычными десктопными видеокартами AMD и NVIDIA, а на системе с Iris Xe DG1 игра просто-напросто вылетает через несколько секунд после запуска встроенного бенчмарка. С такими неприятностями, как просадки фреймрейта, визуальные артефакты и вылеты на рабочий стол, мы также столкнулись в Cyberpunk 2077 и Total War: THREE KINGDOMS, а Metro Exodus пришлось запускать в режиме DirectX 11. Судя по всему, разработчикам игр и команде инженеров, работающих над драйверами интеловских GPU, предстоит хорошо потрудиться, чтобы грядущие, более мощные ускорители архитектуры Xe могли на равных конкурировать с предложениями двух других чипмейкеров.

Напоследок заметим, что мы совершенно не стеснялись провести сравнение настолько маломощных видеокарт на топовой десктопной платформе, которую сегодня предлагает AMD, что наверняка заметят критически настроенные читатели. При таких значениях фреймрейта, которые развивают подобные ускорители, четырехъядерного CPU средней руки будет достаточно, чтобы быстродействие в абсолютном большинстве игр упиралось именно в графический процессор.

⇡#Кодирование/декодирование видео

Хотя дискретный графический процессор DG1 в ультрабуках предназначен не только и не столько для игр, сколько для рабочих приложений, рассматривать его как ускоритель задач GP-GPU в составе десктопного ПК — это уже несерьезно. А вот функции кодирования и декодирования видео при помощи специализированной логики Quick Sync придутся кстати. Жаль только, что любые интеловские CPU со встроенной графикой 12-го поколения, которые как раз таки сочетаются с Iris Xe DG1 в предварительно укомплектованных системах, умеют делать то же самое. Иначе эта видеокарта, при адекватной розничной цене, могла бы стать идеальным решением, чтобы наделить слабые или попросту устаревшие ПК совместимостью с требовательными стандартами компрессии видео при высоком разрешении — HEVC, VP9 или AV1.

Посмотрите, блок Quick Sync на чипе DG1 успешно соревнуется даже с последними версиями логики NVDEC в составе графических процессоров NVIDIA, не говоря уже о том, что ближайшие аналоги этой видеокарты по игровому быстродействию — GeForce GT 1030 и Radeon RX 550 — не умеют работать с форматом AV1 или даже VP9. Для Iris Xe DG1, напротив, любые записи с разрешением вплоть до 8К не представляют сложности.

С другой стороны, кодирование H.264 и HEVC видеокарта Intel выполняет не настолько эффективно, как блок NVENC в «зеленых» GPU, начиная с архитектуры Pascal (заметим, что GeForce GT 1030 на этот раз в гонке не участвует, т. к. доступа к аппаратному кодировщику в этой модели нет). Впрочем, производительности Quick Sync с запасом хватит для стриминга при разрешении 1080p в реальном времени, да и конвертацию видео в фоновом режиме вполне можно переложить на DG1, чтобы освободить для других задач центральный процессор недорогого компьютера.

⇡#Результаты игровых тестов

⇡#Выводы

Видеокарту Intel Iris Xe на основе дискретного графического процессора DG1 можно получить лишь в составе редких предварительно укомплектованных ПК, и это, на наш взгляд, большая несправедливость. Конечно, нельзя отрицать, что DG1 можно назвать ускорителем для игр лишь с большой натяжкой. Даже при разрешении 1080p и минимальных настройках графики далеко не все современные тайтлы выдают на таком железе хотя бы 30 FPS без апскейлинга из еще более низкого реального разрешения. Однако впечатление от устройства Intel изменится, если взглянуть на то, что предлагают другие создатели дискретных GPU в соответствующем диапазоне производительности и потребляемой мощности.

Сегодня лучшими «затычками» AMD и NVIDIA являются такие далеко не свежие модели, как Radeon RX 550 и GeForce GT 1030. Обе уступают Iris Xe DG1 по игровому быстродействию, несут вдвое меньший объем VRAM и не умеют так же эффективно обращаться с новыми стандартами кодирования видео. При этом за любую из этих видеокарт придется отдать не меньше 8, а то и 12 тыс. рублей. Будь устройства на основе Iris Xe DG1 доступны в рознице по адекватной цене, из них получилась бы лучшая альтернатива откровенно устаревшим продуктами NVIDIA и AMD — в качестве ускорителя графики для тех, кто играет лишь эпизодически и в самые нетребовательные игры, либо как средство апгрейда старых компьютеров с прицелом на воспроизведение 4К-видео.

Наконец, коль скоро релиз высокопроизводительных GPU от Intel уже не за горами, эксперименты с Iris Xe DG1 пролили свет на те проблемы совместимости, с которыми, возможно, придется иметь дело первым владельцам этих ускорителей. Хотя большинство тестовых игр без всяких трудностей запустились на Iris Xe DG1 с подходящими настройками изображения, архитектура интеловских GPU 12-го поколения рассматривается в первую очередь как слабое интегрированное решение. В результате разработчики ААА-проектов не обременяют себя оптимизацией под Iris Xe, и зачастую такая графика просто не поддерживается официально в силу несоответствия минимальным системным требованиям. Не сомневаемся, что Intel приложит все усилия для того, чтобы изменить ситуацию, но определенно пройдет какое-то время, прежде чем удастся добиться настолько же широкой совместимости с библиотекой современных игр, как у дискретных моделей AMD и NVIDIA.