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Lors de notre test de Skylake, nous avions pu publier quelques détails sur le fonctionnement de son architecture graphique. L'IDF a cependant été l'occasion d'obtenir quelques précisions supplémentaires que nous allons essayer de vous détailler. En pratique la grande majorité des modifications a surtout un impact sur la consommation, et non sur les performances comme l'ont montrés nos tests pratiques.

Architecture

De haut niveau, la génération graphique 9 de Skylake est assez proche de celle de Broadwell. Comme nous l'indiquions à l'époque on retrouve les mêmes concepts de « slices » et d'EU. C'est à l'intérieur de ces unités que l'on retrouve les changements.

On notera au niveau de la gestion de la géométrie que toute la partie tessellation a été optimisée pour tenter de diminuer au maximum la génération de géométrie inutile (et donc améliorer les performances).


Au niveau du rasterizer on note quelques changements. Côté anti-aliasing un mode MSAA x16 apparait, tandis que les modes inférieurs gagnent en performance et l'on note l'augmentation de la taille du L3 graphique (qui passe de 512 Ko à 768 Ko). La compression ne se limite pas aux buffers de couleurs, mais s'applique également aux Render Target, une compression sans pertes est disponible (jusqu'a un ratio de 2:1) qui permet de réduire l'impact sur la mémoire et le cache. Un changement qui permet de réduire la consommation, et d'augmenter un petit peu les performances.

On notera enfin quelques petits changements qui visent plus précisément l'aspect « compute » avec une amélioration des performance de la gestion de la cohérence du cache et de nouvelles instructions atomiques (pour un élément, a l'inverse des instructions vectorielles qui s'appliquent a plusieurs éléments à la fois).

QuickSync et media

Nous avions dans notre test noté le saut de qualité offert par QuickSync en ce qui concerne l'encodage vidéo H.264. La raison principale de ce changement semble être l'ajout d'une gestion de l'adaptative rate control pour relancer l'encodage de frames jugées comme mal encodées après coup. Au delà de l'amélioration de qualité, nous avons noté que sur les transitions de scènes (hors I-Frame), Broadwell et Skylake se distinguent largement des architectures Intel précédentes, ce qui peut être lié à ce changement.


Cette amélioration nette de la qualité d'encodage n'est cependant pas le seul changement apporté. En pratique le GPU de Skylake inclut trois blocs pour ces traitements, un dédiée à l'encodage/décodage (MFX), un aux traitements vidéos (VQE), et un nouveau bloc pour les conversions de formats vidéo (changement d'espaces de couleur) et de scaling (SFC).

Du côté du MFX la plus grosse nouveauté concerne l'arrivée du décodage et de l'encodage du format H.265/HEVC 8 bit (le profil main). Intel confirme que pour l'instant, le HEVC 10 bit n'est pas décodé par le MFX, une accélération « GPU » est annoncée mais elle n'est pas transparente comme l'accélération DXVA des autres formats. Intel a également ajouté un encodage des formats JPEG et MJPEG, des formats triviaux à encoder pour le processeur, le but étant surtout de réduire la consommation via des unités fixes.


C'est d'ailleurs l'autre nouveauté que l'on retrouve au niveau de l'encodage H.264/AVC, Intel a ajouté des unités fixes pour réaliser un encodage temps réel (FF Mode). Le but de ce mode alternatif est de proposer un encodage d'une qualité un peu inférieure, mais avec un débit et un temps de compression prévisible.


Nous avons pu voir une démo sous Starcraft II, ou l'on pouvait noter une qualité en dessous de ce que l'on obtient via le mode classique, mais tout à fait suffisante pour streamer en temps réel une partie en ligne avec un impact minimal sur la consommation et les performances CPU.

Du côté du VQE, c'est le traitement des formats RAW qui est accéléré avec les opérations de correction de balance des blancs, conversions d'espace colorimétrique et correction de gamma nottament. Des traitements qui peuvent s'appliquer non seulement aux photos, mais également aux vidéos RAW en provenance de DSLR/caméras vidéos 4K.


Enfin, le SFC est une nouveauté, c'est lui qui permet la gestion de ce que Microsoft appelle le mode Multi Plane qui permet d'afficher les vidéos en limitant au maximum les interactions avec la mémoire en accélérant en temps réel les opérations de scaling et conversions de couleurs. Les vidéos décodés sont ainsi adaptées directement à l'écran sans avoir besoin de passer par la mémoire centrale ou un cache pour traitement. Une fonctionnalité qui est également implémentée par AMD dans ses APU Carrizo pour rappel.

Système d'affichage

De ce côté Intel a effectué plusieurs remises à niveau de sa plateforme, en supprimant la liaison FDI entre le CPU et le chipset et en supprimant dans ce dernier la gestion des sorties analogiques VGA. Aujourd'hui, si l'on souhaite ajouter à sa carte mère Skylake une sortie VGA, il faudra rajouter une puce pour convertir le signal numérique en analogique, ce qui explique la rareté des sorties VGA sur beaucoup de cartes mères annoncées par les constructeurs, là ou elles étaient pléthoriques dans les gammes Z87/Z97 !

On retrouve toujours à l'intérieur trois « display pipe » qui peuvent être utilisées en simultané pour gérer jusque trois écrans. En pratique chaque pipe est capable de « composer » les images à partir de plusieurs plans (4 dans Skylake, une nouveauté). Typiquement en plus d'un fond fixe, on peut avoir une ou plusieurs vidéos, ainsi qu'un plan dédié en général à l'affichage du curseur de souris. Les pipes composent ainsi indépendamment jusque trois images. Ces sorties sont enfin multiplexées vers les trois sorties DDI, qui s'occupent de convertir les images générées vers le format de sortie (DisplayPort ou HDMI).


Avec Skylake l'autre nouveauté principale est qu'il est désormais possible d'atteindre le 4K 60 Hz pour les versions desktop. Comme nous l'avions indiqué à l'époque, Intel ne gère pas le HDMI 2.0, même s'il est possible en théorie de convertir la sortie d'un port DP 1.2 vers le HDMI 2.0. Plusieurs cartes mères Z170 avaient été annoncées avec ce support mais comme nous l'avons vu chez Gigabyte, l'annonce de ce support a été retirée des spécifications même si le convertisseur est bien présent sur la carte, sans que l'on sache s'il s'agit d'un problème de firmware ou d'autre chose.


Notez que le support diffère sur les modèles U (15W) et Y (4.5W) ou le constructeur limite la résolution maximale pour limiter la consommation. On note avec attention que certains modes sont autorisés uniquement si l'OEM propose un refroidissement suffisant.


On notera enfin qu'en ce qui concerne l'affichage, Intel a indiqué être prêt à adopter l'extension « adaptive sync » de la norme DisplayPort. Cette extension qui permet de faire varier le taux de rafraichissement à la volée avait été développée pour rappel par AMD. On ne sait pas quand, ni avec quels iGPU l'adaptive sync pourrait être supporté par Intel. Théoriquement le support de la version eDP semble être présent depuis Broadwell mais rien ne dit que cela puisse s'appliquer aux DDI qui gèrent les sorties DP actuellement dans Broadwell et Skylake.

En marge du Computex, Intel a annoncé que la prochaine version de sa norme propriétaire Thunderbolt (version 3) utilisera un connecteur que l'on connait bien : l'USB Type-C. Pour rappel, l'USB Type-C est un nouveau type de connecteur USB qui a la particularité d'être réversible.

Introduit au milieu de l'USB 3.1 (voir notre article), le connecteur Type-C est vu par ses concepteurs de l'USB-IF comme le futur connecteur unique de nos machines. Pour cela, les câbles et connecteurs sont très polyvalents, taillés pour le futur en termes de bande passante (ils permettent de transférer jusque 40 Gb/s via quatre canaux 10 Gb/s unidirectionnels indépendants, quand l'USB 3.1 n'en requiert que 20 au maximum) et déportent la question de « qui fait quoi » du matériel (des formes de connecteurs différentes qui ne rentrent pas partout) au logiciel (via une négociation de protocole).

Un slide pour le moins curieux ou Intel mélange des débits dans un sens dans le cas de l'USB 3.0 et 3.1, et des débits dans les deux sens pour Thunderbolt 2 et 3
Cet aspect universel se traduit en pratique par la capacité de l'USB Type-C de servir pour alimenter les périphériques (dans les deux sens) via l'USB Power Delivery, mais aussi de faire transiter d'autres choses que l'USB, comme par exemple des signaux vidéos. Ainsi, on a vu en septembre dernier l'annonce de DisplayPort qui utilisera lui aussi l'USB Type-C à l'avenir. Dans le cas de DisplayPort, on peut ainsi utiliser les quatre canaux présents dans les connecteurs Type-C, ou n'en utiliser que deux par exemple pour faire transiter en parallèle un signal USB.


L'annonce d'Intel aujourd'hui doit être vue dans la lignée de celle de DisplayPort même si tous ces standards sont interconnectés. De manière simple, Thunderbolt est un protocole qui permet de déporter des lignes PCI Express d'un endroit vers un autre. Intel n'avait pas simplifié les choses en utilisant (sans prévenir au préalable VESA) le connecteur Mini-DP pour ses versions précédentes de Thunderbolt. Un manque de courtoisie qui avait déplu aussi bien à VESA qu'a l'USB-IF qui ont trouvé avec l'USB Type-C une solution simple : autoriser des protocoles alternatifs pour rendre le standard extensible tout en gardant un contrôle sur ce qui se passe. En pratique, Thunderbolt 3 ne fait « que » ajouter le transfert de données PCI Express à l'USB Type-C via « l'alternate mode » autorisé cette fois ci explicitement par l'USB-IF.


Techniquement Intel utilisera dans un premier temps des câbles passifs limitant son débit à 20 Gb/s (total), des câbles actifs seront requis pour atteindre les 40 Gb/s, on l'imagine en utilisant cette fois ci les quatre canaux de données 10 Gb/s présents dans le connecteur (à la manière de ce que fait DisplayPort). La présentation d'Intel n'est cependant pas très claire sur la raison de la nécessité d'utiliser des câbles actifs dans ce cas, DisplayPort utilise déjà les quatre canaux de données des câbles Type-C avec des câbles passifs pour rappel. L'utilisation de câbles actifs qui plus est supprimera la possibilité de faire transiter des données DisplayPort mais garde, l'USB-IF l'y oblige, la possibilité de faire transiter l'USB 3.1. Un flou qui n'est pas dissipé par la présentation très marketing d'Intel mais il semble que dans le cas de câbles actifs, Intel « retourne » le problème en utilisant lui-même les quatre canaux et en encapsulant à l'intérieur les paquets USB 3.1 (à l'opposée de l'utilisation de canaux séparés dans le mode passif). On en saura probablement un peu sur le fonctionnement technique d'ici au lancement du produit, la marque devrait introduire ses contrôleurs Thunderbolt 3 autour du lancement de ses plateformes Skylake avant la fin de l'année.


Reste à voir en pratique ce que fera Intel côté licence pour la prochaine version de Thunderbolt. L'annonce d'un standard propriétaire qui s'accole à l'USB n'est pas sans aller à l'encontre de l'aspect d'universalité que l'on attend de l'USB. En acceptant un niveau de segmentation de plus – pour un protocole standard et utile, le PCI Express, mais sous une forme propriétaire via Thunderbolt - l'USB-IF s'éloigne quelque peu de sa vocation. L'aspect quasi confidentiel de Thunderbolt réduira évidemment le problème, seuls les futurs périphériques Thunderbolt 3 requerront des ports USB Type-C « spécifiques » compatibles Thunderbolt sur les machines (reconnaissables d'après la présentation d'Intel par un logo Thunderbolt… qui n'est pas sans évoquer pour les non-initiés l'idée de chargement électrique - et donc l'USB-PD - plus que d'un protocole PCI Express !). A moins d'un changement drastique autour de sa stratégie de licence, Thunderbolt en version 3 devrait rester tout aussi confidentiel que ses versions précédentes.