Intel GMA

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「集成圖像」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型電腦。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，提高了性能。第四代GMA整合了固定的功能與一系列可編程執行單元，提供更佳性能給圖形和影片。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性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曾在支持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已使用集成於中央處理器內的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在性能上有顯著的進步，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和類似的頂點著色器等3D加速管線中重要技術的硬體支援，而是改以軟體模擬的方式提供支持，降低了3D遊戲的兼容性和表現。

GMA 900擁有4條支援DirectX shader model 2.0的像素渲染管線，最高運行頻率為333 MHz，不同的晶片組內部運行頻率不同。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。

顯存控制器最多能夠對224MB的記憶體尋址，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渲染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。最高時鐘頻率為 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，也沒有（DX8及以後）高級頂點著色單元。

### GMA 3000

946GZ, Q965 和 Q963 晶片組集成的顯示核心為GMA 3000。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。它的像素和頂點渲染單元只支援到shader model 2.0 的特性，並且頂點渲染單元依舊只是軟體模擬的方式工作。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。在所有集成 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持。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。

顯存控制單元能夠對最大256 MB記憶體進行尋址。

集成的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，同樣也缺乏頂點渲染單元的硬體支持。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，像素及頂點著色器硬體最高支援為2.0B，而其頂點著色器 3.0 版本同樣缺乏硬體支援(只能以驅動+軟體模擬方式執行)，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渲染架構作為 3D 渲染硬體的基礎。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線程的分派，以達到渲染輸出的最大化（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數據。GMA X3000 支援頂點和像素 Shader Model 3.0 特性。其中每個向量的渲染達到了 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。

整個核心由不同時鐘頻率的單元組成，這就意味著整塊晶片並不運行在相同的時鐘頻率上，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鐘頻率能夠進行1.6個像素和3.2個材質渲染。像素渲染的最大潛力為每時鐘頻率2.0個像素渲染，這隻存在於一個"clear"循環中。相類似的，它能夠進行每時鐘頻率4個像素渲染的深度操作，與此同時材質渲染率降低到每時鐘頻率 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。

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。

顯存控制器能夠對最大384 MB 記憶體進行尋址，但在規格表中僅為 256 MB。

GMA X3000 集成於 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 的移動版本。X3100 支持硬體T&L，渲染單元能夠執行 128 條可編程指令，共享顯存最大為 256MB 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晶片組中所集成的顯示核心,顯示核心頻率為667MHz，渲染單元支援 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，其移動版本為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。為了增強性能，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。

### 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核心與集成晶片規格表

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集成，需這些主板調用)

頻率（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｜台式機533/733/900筆記本500/667/766

頂點著色器｜3.0｜2.0｜2.0(HW)/3.0(SW)｜4.0

像素著色器｜3.0｜2.0｜3.0｜4.0

像素管線｜NA｜4｜2｜NA

統一渲染架構｜4｜NA｜8｜10｜12

硬體 著色器｜Yes｜No｜Yes

峰值 顯存帶寬 (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 顯存｜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 硬解碼｜Full HW｜HW MC｜Full HW Acceleration MPEG2 Video Decode｜VLD + iDCT + MC｜Full HW Acceleration MPEG2 Video Decode

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

H.264/AVC 硬解碼｜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 離散餘弦變換
- MC: 運動補償
- WMV9: Windows Media Video 9 codec
- NA: Not Applicable

## 軟體支持

### 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版本已支持的晶片組: G945/GME945/Q965/GM965/GME965/G33/Q33/Q35/G35/G45/Q45.

## 外部連結

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