▷ Amd vega

AMD Vega to nazwa najbardziej zaawansowanej architektury graficznej AMD, jest to najnowsza ewolucja GCN, jej architektury GPU, która towarzyszy nam od 2011 roku. Ta ewolucja GCN jest jak dotąd najbardziej ambitnym AMD.

Chcesz wiedzieć więcej o kartach graficznych AMD VEGA i wszystkich ich funkcjach? W tym poście przeglądamy wszystkie klucze do architektury GCN i wszystkie sekrety, które ukrywa Vega.

Indeks treści

Narodziny architektury GCN i jej ewolucja aż do osiągnięcia Vegi

Aby zrozumieć historię AMD na rynku kart graficznych, musimy cofnąć się do 2006 roku, kiedy firma Sunnyvale przejęła ATI, drugiego co do wielkości producenta kart graficznych na świecie, działającego od lat. Walcz z Nvidią, liderem branży. AMD zakupiło całą technologię i własność intelektualną ATI w transakcji o wartości 4, 3 miliarda dolarów w gotówce i 58 milionów dolarów w akcjach o łącznej wartości 5, 4 miliarda dolarów, co zakończyło akcję 25 października, 2006.

W tym czasie ATI rozwijało swoją pierwszą architekturę GPU opartą na wykorzystaniu zunifikowanych shaderów. Do tego czasu wszystkie karty graficzne zawierały różne moduły cieniujące do przetwarzania wierzchołków i cieniowania. Wraz z nadejściem DirectX 10 obsługiwane były zunifikowane moduły cieniujące, co oznacza, że ​​wszystkie moduły cieniujące w GPU mogą pracować z wierzchołkami i cieniami obojętnie.

TeraScale była architekturą projektowaną przez ATI ze wsparciem dla zunifikowanych shaderów. Pierwszym komercyjnym produktem, który wykorzystał tę architekturę, była konsola wideo Xbox 360, której procesor graficzny, zwany Xenos, został opracowany przez AMD i był znacznie bardziej zaawansowany niż to, co można było zamontować na komputerach tego czasu. W świecie PC firma TereaScale wprowadziła na rynek karty graficzne z serii Radeon HD 2000, 3000, 4000, 5000 i 6000. Wszystkie z nich stale wprowadzały niewielkie ulepszenia, aby poprawić swoje możliwości w miarę postępu w procesach produkcyjnych, od 90 nm do 40 nm.

Lata mijały, a architektura TeraScale stawała się przestarzała w porównaniu do Nvidii. Wydajność TeraScale w grach wideo była nadal bardzo dobra, ale miała bardzo słaby punkt w porównaniu z Nvidią, była to niska pojemność obliczeń przy użyciu GPGPU. AMD zrozumiało, że musi zaprojektować nową architekturę graficzną, zdolną do walki z Nvidią zarówno w grach, jak i informatyce, która jest coraz ważniejsza.

Zalecamy przeczytanie naszego najlepszego przewodnika na temat sprzętu komputerowego i komponentów:

• Historia AMD, procesory i karty graficzne zielonego giganta

GCN jest architekturą graficzną zaprojektowaną przez AMD od podstaw, aby odnieść sukces w TeraScale ATI

Graphics Core Next to nazwa pierwszej architektury graficznej zaprojektowanej w 100% przez AMD, choć logicznie wszystko, co odziedziczyło ATI, było kluczem do umożliwienia jego rozwoju. Graphics Core Next to znacznie więcej niż architektura, ta koncepcja reprezentuje nazwę kodową serii graficznych mikroarchitektur i zestawu instrukcji. Pierwszy produkt oparty na GCN pojawił się pod koniec 2011 roku, Radeon HD 7970, który dał tak dobre wyniki wszystkim użytkownikom.

GCN to mikroarchitektura RISC SIMD, która kontrastuje z architekturą VLIW SIMD TeraScale. Wadą GCN jest to, że wymaga znacznie więcej tranzystorów niż TeraScale, ale w zamian oferuje znacznie większe możliwości obliczania GPGPU, upraszcza kompilator i lepiej wykorzystuje zasoby. Wszystko to sprawia, że ​​GCN jest architekturą wyraźnie lepszą od TeraScale i znacznie lepiej przygotowaną do dostosowania się do nowych wymagań rynku. Pierwszym rdzeniem graficznym opartym na GCN była Tahiti, która ożywiła Radeon HD 7970. Tahiti zostało zbudowane przy użyciu procesu 28 nm, co stanowi ogromny skok w wydajności energetycznej w porównaniu z 40 nm dla najnowszego rdzenia graficznego opartego na TeraScale, procesora graficznego Cayman Radeon HD 6970.

Następnie architektura GCN ewoluowała nieznacznie w ciągu kilku generacji kart graficznych z serii Radeon HD 7000, HD 8000, R 200, R 300, RX 400, RX 500 i RX Vega. Radeon RX 400s rozpoczął proces produkcyjny przy 14 nm, umożliwiając GCN nowy skok w zakresie wydajności energetycznej. Architektura GCN jest również wykorzystywana w rdzeniu graficznym APU PlayStation 4 i Xbox One, obecnych konsol do gier Sony i Microsoft, które oferują wyjątkową wydajność w swojej cenie.

Architektura GCN jest wewnętrznie zorganizowana w tak zwane jednostki obliczeniowe (CU), które są podstawowymi jednostkami funkcjonalnymi tej architektury. AMD projektuje układy GPU z większą lub mniejszą liczbą jednostek obliczeniowych, aby tworzyć różne zakresy kart graficznych. Z kolei można dezaktywować jednostki obliczeniowe w każdym z tych układów GPU, aby utworzyć różne zakresy kart graficznych opartych na tym samym układzie. To pozwala nam skorzystać z krzemu, który wyszedł z procesu produkcyjnego z problemami w niektórych jednostkach obliczeniowych, jest to coś, co robiono w branży od wielu lat. Procesor graficzny Vega 64 ma w sobie 64 jednostki obliczeniowe i jest najmocniejszym procesorem graficznym produkowanym do tej pory przez AMD.

Każda jednostka obliczeniowa łączy 64 procesory cieniujące lub shadery z 4 jednostkami TMU w środku. Jednostka obliczeniowa jest oddzielna od procesorów wyjściowych (ROP), ale jest zasilana z nich. Każda jednostka obliczeniowa składa się z jednostki planującej, jednostki rozgałęziającej i wiadomości, 4 jednostek wektorowych SIMD, 4 plików VGPR 64KiB, 1 jednostki skalarnej, pliku GPR 4 KiB, lokalnego przydziału danych 64 KiB, 4 jednostek filtrów tekstur, 16 jednostek ładowania / przechowywania odzyskiwania tekstury i 16 kB pamięci podręcznej L1.

AMD Vega to najbardziej ambitna ewolucja GCN

Różnice między różnymi generacjami architektury GCN są dość minimalne i nie różnią się zbytnio od siebie. Wyjątkiem jest architektura GCN piątej generacji, zwana Vega, która znacznie zmodyfikowała moduły cieniujące w celu poprawy wydajności na cykl zegara. AMD zaczęło ujawniać szczegóły dotyczące AMD Vega w styczniu 2017 r., Od pierwszych chwil wywołując wysokie oczekiwania. AMD Vega zwiększa liczbę instrukcji na zegar, osiąga wyższe częstotliwości, oferuje obsługę pamięci HBM2 i większą przestrzeń adresową pamięci. Wszystkie te funkcje pozwalają znacznie poprawić wydajność w porównaniu do poprzednich generacji, przynajmniej na papierze.

Ulepszenia architektoniczne obejmują również nowe programatory sprzętowe, nowy prymitywny akcelerator odrzucania, nowy sterownik ekranu oraz zaktualizowany UVD, który może dekodować HEVC w rozdzielczości 4K przy 60 i klatkach na sekundę w jakości 10-bit na kanał koloru..

Jednostki obliczeniowe są mocno zmodyfikowane

Zespół programistów AMD Vega, kierowany przez Raja Koduri, zmodyfikował podstawową płaszczyznę jednostki obliczeniowej, aby osiągnąć znacznie bardziej agresywne częstotliwości. W poprzednich architekturach GCN obecność połączeń o określonej długości była akceptowalna, ponieważ sygnały mogły pokonywać pełną odległość w jednym cyklu zegara. Niektóre z tych długości rurociągów musiały zostać skrócone za pomocą Vegi, aby sygnały mogły przechodzić przez nie w ramach cykli zegarowych, które są znacznie krótsze w Vegi. Jednostki obliczeniowe AMD Vega stały się znane jako NCU, co można przetłumaczyć jako jednostkę obliczeniową nowej generacji. Do zmniejszenia długości potoku AMD Vega dodano modyfikacje w logice wyszukiwania i dekodowania instrukcji, które zostały zrekonstruowane w celu spełnienia celów krótszych czasów wykonania w tej generacji kart graficznych.

Na ścieżce danych dekompresji tekstury pamięci podręcznej L1 zespół programistów dodał więcej kroków do potoku, aby zmniejszyć ilość pracy wykonanej w każdym cyklu zegara, aby osiągnąć cele zwiększenia częstotliwości pracy. Dodawanie etapów jest powszechnym sposobem poprawy tolerancji częstotliwości projektu.

Rapid Packet Math

Kolejną ważną nowością AMD Vega jest to, że obsługuje jednoczesne przetwarzanie dwóch operacji z mniejszą precyzją (FP16) zamiast jednej z większą precyzją (FP32). Jest to technologia o nazwie Rapid Packet Math. Rapid Packet Math jest jedną z najbardziej zaawansowanych funkcji AMD Vega i nie występuje w poprzednich wersjach GCN. Technologia ta pozwala na bardziej wydajne wykorzystanie mocy obliczeniowej GPU, co poprawia jego wydajność. PlayStation 4 Pro to urządzenie, które najbardziej skorzystało z Rapid Packet Math i osiągnęło to dzięki jednej ze swoich gwiezdnych gier, Horizon Zero Dawn.

Horizon Zero Dawn to świetna próbka tego, co może przynieść Rapid Packet Math. Ta gra wykorzystuje tę zaawansowaną technologię do przetwarzania wszystkiego, co związane z trawą, oszczędzając w ten sposób zasoby, które mogą zostać wykorzystane przez programistów do poprawy jakości grafiki innych elementów gry. Horizon Zero Dawn od pierwszej chwili wpłynęło na swoją przytłaczającą jakość grafiki, do tego stopnia, że ​​imponujące jest to, że konsola za jedyne 400 euro może zaoferować taką artystyczną sekcję. Niestety, Rapid Packet Math nie była jeszcze używana w grach komputerowych, co jest winą za to, że jest wyłączną funkcją Vega, ponieważ programiści nie chcą inwestować zasobów w coś, z czego niewielu użytkowników będzie mogło skorzystać..

Prymitywne shadery

AMD Vega dodaje także obsługę nowej technologii Primitive Shaders, która zapewnia bardziej elastyczne przetwarzanie geometrii i zastępuje wierzchołki i shadery geometrii w rurze renderującej. Ideą tej technologii jest wyeliminowanie niewidocznych wierzchołków ze sceny, aby procesor graficzny nie musiał ich obliczać, zmniejszając w ten sposób poziom obciążenia karty graficznej i poprawiając wydajność gry wideo. Niestety jest to technologia, która wymaga dużo pracy ze strony programistów, aby móc z niej skorzystać, i znajduje sytuację bardzo podobną do Rapid Packet Math.

AMD miało zamiar wdrożyć Primitive Shadery na poziomie sterownika, co pozwoliłoby na magiczną pracę tej technologii i bez konieczności wykonywania jakichkolwiek prac przez programistów. Brzmiało to bardzo ładnie, ale ostatecznie nie było to możliwe ze względu na niemożność zaimplementowania go w DirectX 12 i pozostałych aktualnych interfejsach API. Primitive Shadery są nadal dostępne, ale muszą to być deweloperzy, którzy inwestują zasoby na ich wdrożenie.

ACE i Asynchroniczne moduły cieniujące

Jeśli mówimy o AMD i jej architekturze GCN, musimy mówić o Asynchronicznych Shaderach, o którym mówiono dawno temu, ale o którym już prawie się nie mówi. Asynchroniczne moduły cieniujące odnoszą się do obliczeń asynchronicznych, to technologia opracowana przez firmę AMD w celu zmniejszenia niedoborów kart graficznych z geometrią.

Karty graficzne AMD oparte na architekturze GCN zawierają ACE (Asynchronous Compute Engine), jednostki te składają się z silnika sprzętowego dedykowanego do obliczeń asynchronicznych, jest to sprzęt, który zajmuje miejsce na chipie i zużywa energię, więc jego Wdrożenie nie jest kaprysem, ale koniecznością. Powodem istnienia ACE jest niska wydajność GCN, jeśli chodzi o rozkład obciążenia między różne Jednostki Obliczeniowe i jądra, które je tworzą, co oznacza, że ​​wiele jąder jest nieaktywnych, a zatem zmarnowanych, chociaż pozostają zużywa energię. ACE są odpowiedzialne za pracę z jądrami, które pozostały bezrobotne, aby można je było wykorzystać.

Geometria została ulepszona w architekturze AMD Vega, choć pod tym względem wciąż pozostaje daleko w tyle za architekturą Pascal Nvidii. Słaba wydajność GCN z geometrią jest jednym z powodów, dla których większe układy AMD nie dają oczekiwanych rezultatów, ponieważ architektura GCN staje się mniej wydajna z geometrią, gdy układ rośnie. i obejmują większą liczbę jednostek obliczeniowych. Ulepszanie geometrii jest jednym z kluczowych zadań AMD dzięki nowej architekturze graficznej.

Pamięć HBCC i HBM2

Architektura AMD Vega obejmuje również kontroler pamięci podręcznej High Bandwidth Cache (HBCC), który nie występuje w rdzeniach graficznych APU Raven Ridge. Ten kontroler HBCC pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie pamięci HBM2 kart graficznych opartych na Vega. Ponadto umożliwia GPU dostęp do pamięci RAM DDR4 systemu, jeśli skończy się pamięć HBM2. HBCC umożliwia ten dostęp znacznie szybciej i wydajniej, co skutkuje mniejszą utratą wydajności w porównaniu do poprzednich generacji.

HBM2 to najbardziej zaawansowana technologia pamięci dla kart graficznych, jest to pamięć stosowa drugiej generacji o dużej przepustowości. Technologia HBM2 nakłada na siebie różne układy pamięci, aby stworzyć pakiet o bardzo wysokiej gęstości. Te układane w stos układy komunikują się ze sobą za pośrednictwem magistrali połączeniowej, której interfejs może osiągnąć 4096 bitów.

Te cechy sprawiają, że pamięć HBM2 oferuje znacznie większą przepustowość niż jest to możliwe w przypadku pamięci GDDR, a także robi to przy znacznie niższym napięciu i zużyciu energii. Kolejną zaletą pamięci HBM2 jest to, że są one umieszczone bardzo blisko procesora graficznego, co oszczędza miejsce na płytce drukowanej karty graficznej i upraszcza jej budowę.

Złą stroną pamięci HBM2 jest to, że są one znacznie droższe niż dyski GDDR i znacznie trudniejsze w użyciu. Wspomnienia te komunikują się z GPU za pośrednictwem pośrednika, elementu, który jest dość drogi w produkcji, a to powoduje, że ostateczna cena karty graficznej jest droższa. W rezultacie karty graficzne oparte na pamięci HBM2 są znacznie droższe w produkcji niż karty graficzne oparte na pamięci GDDR.

Tak wysoka cena pamięci HBM2 i jej implementacja, a także niższa wydajność niż oczekiwano, były głównymi przyczynami awarii AMD Vega na rynku gier. AMD Vega nie osiągnęła lepszej wydajności niż GeForce GTX 1080 Ti, karta oparta na architekturze Pascal, prawie dwa lata starsza.

Obecne karty graficzne oparte na AMD Vega

Obecne karty graficzne AMD w architekturze Vega to Radeon RX Vega 56 i Radeon RX Vega 64. W poniższej tabeli wymieniono wszystkie najważniejsze funkcje tych nowych kart graficznych.

Obecne karty graficzne AMD Vega
Karta graficzna	Jednostki obliczeniowe / moduły cieniujące	Bazowa / Turbo Częstotliwość zegara	Ilość pamięci	Interfejs pamięci	Typ pamięci	Przepustowość pamięci	TDP
AMD Radeon RX Vega 56	56 / 3, 584	1156/1471 MHz	8 GB	2048 bitów	HBM2	410 GB / s	210 W.
AMD Radeon RX Vega 64	64/4096	1247/1546 MHz	8 GB	2048 bitów	HBM2	483, 8 GB / s	295 W.

AMD Radeon RX Vega 64 to obecnie najmocniejsza karta graficzna AMD dla rynku gier. Ta karta oparta jest na krzemie Vega 10, złożonym z 64 jednostek obliczeniowych, co przekłada się na 4096 modułów cieniujących, 256 jednostek TMU i 64 jednostek ROP. Ten rdzeń graficzny może pracować z częstotliwością taktowania do 1546 MHz przy TDP 295 W.

Rdzeniu graficznemu towarzyszą dwa stosy pamięci HBM2, które łącznie dają 8 GB z 4 096-bitowym interfejsem i przepustowością 483, 8 GB / s. Jest to karta graficzna z bardzo dużym rdzeniem, największa jak dotąd wykonana przez AMD, ale która nie jest w stanie działać na poziomie rdzenia GeForce GTX 1080 Ti Pascal GP102, oprócz tego, że zużywa więcej energii i produkuje znacznie więcej ciepła. Ta niezdolność AMD do walki z Nvidią wydaje się wyjaśniać, że architektura GCN wymaga znacznie większej ewolucji, aby nadążyć za kartami graficznymi Nvidii.

Przyszłość AMD Vega trwa 7 nm

AMD zamierza tchnąć nowe życie w architekturę AMD Vega dzięki przejściu na proces produkcyjny 7 nm, co powinno oznaczać znaczną poprawę efektywności energetycznej w porównaniu z obecnymi konstrukcjami przy 14 nm. Na razie AMD Vega przy 7 nm nie dotrze na rynek gier, ale skupi się na sektorze sztucznej inteligencji, który porusza duże ilości pieniędzy. Konkretne szczegóły na temat AMD Vega przy 7 nm nie są jeszcze znane, poprawa wydajności energetycznej może być wykorzystana do utrzymania wydajności obecnych kart, ale przy znacznie niższym zużyciu energii, lub do zwiększenia wydajności nowych kart dzięki takie samo zużycie jak obecne.

Pierwszymi kartami używającymi AMD Vega przy 7 nm będzie Radeon Instinct. Vega 20 to pierwszy procesor graficzny AMD wyprodukowany przy 7 nm, jest to rdzeń graficzny, który oferuje dwa razy większą gęstość tranzystorów w porównaniu z obecnym krzemem Vega 10. Rozmiar układu Vega 20 wynosi około 360 mm2, co oznacza zmniejszenie powierzchnia 70% w porównaniu do Vega 10, która ma rozmiar 510 mm2. Ten przełom umożliwia AMD zaoferowanie nowego rdzenia graficznego z 20% szybszym zegarem i poprawą efektywności energetycznej o około 40%. Vega 20 ma moc 20, 9 TFLOP, co czyni go najmocniejszym rdzeniem graficznym ogłoszonym do tej pory, tym bardziej niż rdzeń Volty V100 firmy Nvidia oferujący 15, 7 TFLOP, chociaż ten jest produkowany przy 12 nm, co daje AMD wyraźną przewagę pod tym względem.

To kończy nasz post na AMD Vega. Pamiętaj, że możesz udostępnić ten post swoim znajomym w sieciach społecznościowych, w ten sposób pomagasz nam go rozpowszechniać, aby mógł pomóc większej liczbie użytkowników, którzy go potrzebują. Możesz również zostawić komentarz, jeśli masz coś do dodania lub zostaw wiadomość na naszym forum sprzętowym.