Intel GPU Gen 9 架构

* 参考spec：the-compute-architecture-of-intel-processor-graphics-gen9-v1d0.pdf

SOC 架构

Gen9 架构是早期用在igpu 中的，igpu 集成在在整个cpu 的base die上。 Gen 9 是一个非常经典的架构，其中的设计思路一直沿用到Gen11 Gen12.5. 即使是最近两年Intel 新发布的dgpu， SG1（内部代号DG1）,ARC 系列显卡（内部代号DG2，2022）， Flex GPU 系列（内部代号ATSM）.其核心架构思路都是承接于Gen9. 无非是增加了更多的EU （执行单元）或者一些media ，render的硬件。

Architecture components layout for an Intel® Core™ i7 processor 6700K for desktop systems.

Intel Processor Graphics Gen9 为igpu的架构。接下里从大到小介绍。

EU:

EU 是最终指令执行的单元，但EU 不是最小的执行颗粒度。EU 执行SIMD 指令，也就是单指令多数据。

一个EU 包含7 个线程（Threads），这个线程是物理层面上的，不是软件模拟出来的。每个threads 对应一系列的 128 SIMD-8 32bit 的寄存器，俗称GRF. 这样可以保证每个thread 都有单独取数据执行的能力。
但是一个EU 取数执行的过程中，单个时钟周期只能并发四个指令，也就是对应两个FPU 单元，Send 以及分支预测。 FPU 相当于ALU （这是最终计算数据的地方），这里支持SIMD. 可以同时计算多个GRF 中的数据。

Subslice

8 个EUs 组成一个Subslice，在这个Sublice 中有 local Thread Dispather 和指令cache （Instruction Cache），用于把把指令丢到空闲的EU 上去执行
包含一个Sampler （两级缓存结构 L1 L2 cache）, Sampler 主要存储的是图片数据，当需要EU 进行渲染图片数据时（平移，裁剪，旋转，映射），Eu 的send 会发出取数据的指令，由于图片数据需要快速导入，如果直接从L3 cache 读取就太慢了，sampler 主要缓存需要渲染的图像。
Data Port 负责从L3 cache 读取数据。

Slice：

每个slice 包含8 个 Subslices , 共计24 个EUs ，还有一个很大的L3 Data Cache。
同样也包含global Thread Dispatcher 和 instruction Cache，用来分配任务以及缓存指令
Fixed function Units 这里主要是用于Render （图片渲染）的硬件电路，Render 也是一个很大的topic，需要单独介绍
L3 Cache 用于存储GDDR 的数据，在Gen9 中， SLM （shared Local Memory）是L3 中的一部分，在最新的Gen12 中，SLM 与L3 分开，有单独的SLM 存储单元