Intel GMA

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Intel Graphics Media Accelerator (GMA)是Intel于2004年至2008年所推出的显示核心产品线，用于在芯片组内内建显示核心。

这个“集成图像”方案容许使用者在组装电脑时无需购买额外的显卡，使整个平台的成本下降和功耗更低。GMA显示核心多数出现于低阶或笔记本电脑。GMA显示核心使用会在运行时占用电脑的部分的主内存，令电脑的效能略为降低，这是由于中央处理器以及显示核心需要同时经同一总线来存取主内存所致。

## 历史

GMA显示核心用以取代Intel第一代内建显示核心Extreme Graphics，和分离形式的AGP显卡Intel740。

GMA显示核心原本架构在硬件内只支援一些功能，并且倚赖主机中央处理器处理至少一些图形管线，令电脑效能更进一步减低。然而在2006年，Intel引进第四代GMA架构（GMA X3000），大多数功能现在被加进，提高了性能。第四代GMA整合了固定的功能与一系列可编程执行单元，提供更佳性能给图形和影片。大多数新GMA架构的优势是在执行图形有关任务或者有关影片任务能灵活改变。当时GMA性能一直被广泛批评在电脑游戏执行太慢，最新的GMA应该能令一些中间的玩家关心。

尽管相似，GMA不是基于由Imagination Technologies授权给Intel的PowerVR技术。Intel曾在支持XScale平台的芯片组上使用低功率的PowerVR MBX设计，但自从 2006 年 XScale 被售出后，Intel 取得了 PowerVR SGX 授权，用于 Atom 平台上的 GMA 500 显示核心。

据报道Intel已开始设计一种新系列分离式图形硬件产品，代号为Intel_Larrabee。

2010年起，Intel已使用集成于中央处理器内的Intel HD Graphics显示核心取代了GMA显示核心。

## 硬件：显卡核心

### GMA 900

GMA 900是第一款以Intel图形加速器作为产品名称的显示核心，整合于Intel 910G, 915G，以及915Gx芯片组中。相较于之前的Extreme 3D显示核心，GMA 900在性能上有显著的进步，但是与其它的图形加速方案相比，还停留在很基础的层面上。例如，它的3D核心缺乏对于T&L和类似的顶点着色器等3D加速管线中重要技术的硬件支援，而是改以软件模拟的方式提供支持，降低了3D游戏的兼容性和表现。

GMA 900拥有4条支援DirectX shader model 2.0的像素渲染管线，最高运行频率为333 MHz，不同的芯片组内部运行频率不同。峰值像素填充率为1333 百万像素／秒，与它的前任类似，GMA 900 支援MPEG-2运动补偿，色彩空间变换和DirectDraw overlay。

显存控制器最多能够对224MB的内存寻址，但是随后的一次视频 bios 更新把这个限制在了128 MB。

显示核心用于显示和渲染的时钟发生器是不同的。显示部分包含一个 400MHz RAMDAC，2个25-200Mpixel/s 的串行 DVO 端口。同时在移动芯片组中，还包括两个18 bit 25-112MHz LVDS转换器。

### GMA 950

GMA 950是第二款以Intel图形加速器作为产品名称的显示核心，在规格表中也被称作 Intel 的第3.5代整合图形核心。它整合于 Intel 940GML, 945G, 945GU 和 945GT 芯片组中。硬件架构中视频解码单元有所增加，同时还包括 VLD、离散余弦变换和双重video overlay。最高时钟频率为 400 MHz（存在于Intel 945G, 945GC, 945GZ）），峰值像素填充率理论上为1600 百万像素／秒。

GMA 950 与 GMA 900 在架构上的弱点相同，即没有硬件几何处理单元，既没有基本的（DX7所包含）硬件T&L，也没有（DX8及以后）高级顶点着色单元。

### GMA 3000

946GZ, Q965 和 Q963 芯片组集成的显示核心为GMA 3000。GMA 3000 的3D 核心与 X3000 的完全不同，虽然名称很类似。它更多的基于之前 GMA 900 和 GMA 950 显示核心的体系，并且与它们同属于 "i915" 芯片组家族。它的像素和顶点渲染单元只支援到shader model 2.0 的特性，并且顶点渲染单元依旧只是软件模拟的方式工作。另外视频播放的硬件加速，即基于硬件的离散余弦变换，ProcAmp（独立视频流的色彩校正）和 VC-1 的解码并没有在硬件上实现。在所有集成 GMA 3000 显示核心的芯片组中，只有 Q965 保留了双重独立显示器的支持。规格表中的核心频率为400 MHz，像素填充率为1.6 Gpixel/s，然而在硬件白皮书中它的核心频率却为667 MHz。

显存控制单元能够对最大256 MB内存进行寻址。

集成的serial DVO ports最高速率提升到270Mpixel/s。

### GMA 3100

G31, G33, Q33 和 Q35 芯片组中所使用的显示核心为GMA 3100，能够支援 DX9。它的 3D 架构和旧的 GMA 3000 十分相似，同样也缺乏顶点渲染单元的硬件支持。然而 RAMDAC的频率被削减到 350MHz，同时 DVO ports 削减到 225Mpixel/s。显存控制单元能够对最大384 MB内存进行寻址。

### GMA 3150

整合 Intel Atom N4xx, N5xx (代号: Pineview) 处理器，能够支援DirectX 9。架构跟 GMA 3000及3100 相近，像素及顶点着色器硬件最高支援为2.0B，而其顶点着色器 3.0 版本同样缺乏硬件支援(只能以驱动+软件模拟方式执行)，最高支援384MB 显示内存，Shader Model 3.0，核心频率为400 MHz。支援OpenGL 1.5 (Windows)及 2.1 (Linux)

### GMA X3000

GMA X3000与之前的GMA系列相比，在架构上有了戏剧性的变化，最主要的一点即 X3000 将以8个向量处理器作为执行单元的统一渲染架构作为 3D 渲染硬件的基础。每一条管线都能够进行视频，顶点或是材质的操作。一个中枢时序表动态调整管线资源上线程的分派，以达到渲染输出的最大化（同时降低单个管线延迟的影响）。然而由于执行单元架构特性，同一时间仅能在一条管线上处理数据。GMA X3000 支援顶点和像素 Shader Model 3.0 特性。其中每个向量的渲染达到了 32-bit 浮点精度。各异向性过滤从之前的4次采样上升到16次。

整个核心由不同时钟频率的单元组成，这就意味着整块芯片并不运行在相同的时钟频率上，这会使得衡量它多种功能的峰值输出时引起一些麻烦。更令人混乱的是，在 Intel G965 芯片组的白皮书中，它的核心频率为667 MHz，然而在 Intel G965 的规格表中却为 400 MHz。有多种方式能够定义 IGP 显示核心的能力，最常见的是核心每时钟频率能够进行1.6个像素和3.2个材质渲染。像素渲染的最大潜力为每时钟频率2.0个像素渲染，这只存在于一个"clear"循环中。相类似的，它能够进行每时钟频率4个像素渲染的深度操作，与此同时材质渲染率降低到每时钟频率 3.2个像素。导致当 X3000 工作于 667 MHz 时理论上的填充率为1067 megapixels/s 和 2133 megatexel/s。

同样的，Intel增强了它的视频加速功能。X3000能够进行WMV9 (VC-1)的视频加速。但是VC-1加速仅包含解码和运动补偿。

显存控制器能够对最大384 MB 内存进行寻址，但在规格表中仅为 256 MB。

GMA X3000 集成于 Intel G965 芯片组的北桥中。

### GMA X3100

GMA X3100 用于Intel GL960 和 GM965 芯片组，是 GMA X3000 的移动版本。X3100 支持硬件T&L，渲染单元能够执行 128 条可编程指令，共享显存最大为 256MB 内存。GM965 上的显示核心频率为500 MHz，GL960 上的为400 MHz。

### GMA X3500

GMA X3500 是 Intel G35芯片组中所集成的显示核心,显示核心频率为667MHz，渲染单元支援 shader model 4.0 特性，整个显示单元源于GMA X3000。

### GMA X4500

GMA X4500 用于 Intel G45、G43、G41芯片组中，以65nm工艺制造，最高显示核心频率可达800MHz，其移动版本为GMA X4500M，用于GM45、GM47、GS45、GL40芯片组中，最高显示核心频率可达640MHz。与 X3500类似，X4500 能够支援DirectX 10 和 shader model 4.0 特性。Intel 声称在 3DMark06 这款产品比 GMA 3100 (G33) 好上3倍，得分在1000分左右。为了增强性能，将在X4500 中加入一个更新版本的 Intel Clear Video 技术以及对于 HDCP 的支援，增强 HD-DVD 和 Blu-Ray 的流畅回放。

### GMA 500

GMA 500 是一款为 MID 和 netbook 而设计的显示核心, 配合Intel Atom Z5XX系列处理器推出市场。与一般GMA系列不同, 此核心是 Imagination Technologies 所设计的 PowerVR SGX 535, 由于 PowerVR 的开源合作计划甚少, 在 linux 平台上只有过时的闭源驱动程式。因核心设计以省电为目标, GMA 500 的3D效能会比 GMA 950 更低, 但新技术支援 DirectX 10.1, OpenGL 2.0 和各种硬件影片解码器。

## GMA核心与集成芯片规格表

显示核心｜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

芯片组｜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集成，需这些主板调用)

频率（MHz）｜100 (UL11L) 200 (US15L,W)｜333｜200｜133｜250｜400｜400｜667 ｜667 ｜400｜400｜400｜400｜667 ｜400｜500｜667 ｜400｜667｜667｜800｜320/533(Turbo Mode)｜533｜640｜台式机533/733/900笔记本500/667/766

顶点着色器｜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

像素管线｜NA｜4｜2｜NA

统一渲染架构｜4｜NA｜8｜10｜12

硬件 着色器｜Yes｜No｜Yes

峰值 显存带宽 (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 显存｜256MB｜128MB｜256MB｜384MB｜1.7GB

OpenGL 支持｜2.0｜1.4｜1.5 (Windows) 2.1 (Linux)｜1.5｜2.0｜2.1

DirectX 支持｜9.0c｜9.0｜9.0c｜10.0｜10.0

MPEG-2 硬解码｜Full HW｜HW MC｜Full HW Acceleration MPEG2 Video Decode｜VLD + iDCT + MC｜Full HW Acceleration MPEG2 Video Decode

VC-1 硬解码｜Full HW｜No｜MC + In Loop Filter - WMV9 Only｜MC + In Loop Filter｜Full HW Acceleration VC1 Decode

H.264/AVC 硬解码｜Full HW｜No｜MC + In Loop Filter｜Full HW Acceleration AVC Decode

This table is derived from these sources:

Notes:

- VLD: Variable-length code (sometimes referred to as slice-level acceleration)
- iDCT: inverse 离散余弦变换
- MC: 运动补偿
- WMV9: Windows Media Video 9 codec
- NA: Not Applicable

## 软件支持

### Mac OS X

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

### FreeBSD

最新的FreeBSD 7.1版本已支持的芯片组: G945/GME945/Q965/GM965/GME965/G33/Q33/Q35/G35/G45/Q45.

## 外部链接

- The Register: Intel vs AMD - integrated graphics shoot-out