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「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編程執行單元，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，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**。 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。

視訊記憶體控制單元能夠對最大 256 MB 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 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。 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。

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 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 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，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。 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。 

### 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

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

## 外部連結

* [1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* [2] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* [3] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* [4] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* [5]
* The Register: _Intel vs AMD - integrated graphics shoot-out_