Зустрічайте RDNA: довгоочікувана архітектура GPU

Коли AMD випустила Graphics Core Next (GCN) ще в 2012 році, мало хто передбачив, що ця архітектура GPU буде керувати графічними продуктами компанії протягом майже десяти років. GCN був ефективним дизайном для команди Team Red у багатьох відношеннях - це сприяло успіху консольного бізнесу Xbox One і PS4 - але воно збільшилося в зубі. Високі тактові частоти завжди були складними для AMD, щоб досягти GCN, і AMD не змогла відповідати Nvidia за загальною енергоефективністю з 2013 року. споживання електроенергії - було досить близько до відповідності енергоефективності продуктів Maxwell від Nvidia.

Якщо Navi забезпечить поліпшення, які AMD пообіцяла, то це стане найважливішим запуском GPU компанії з 2012 року. Давайте поглянемо на те, що компанія принесла на стіл.

Огляд високого рівня. Navi (або, принаймні, смак RX 5700XT) містить 40 CU з 64 ядрами, кожен з яких має 160 одиниць відображення текстур і 64 ROPS. Вега 64, для довідки, є проектом 4096: 256: 64. Враховуючи, що AMD прогнозує, що Navi буде на 1.14x швидше, ніж GTX 1080, а Vega 64, як правило, приблизно на 8 відсотків від цієї карти, це означає, що Radeon 5700XT буде перевершувати Vega 64 приблизно на 1.2x.

Це зображення підсумовує зміни, введені з RDNA. RDNA дозволяє хвильовим фронтам виконувати в блоках 32, а не в 64. Фронт хвилі - це група операцій, що виконуються на одній SIMD. Раніше AMD використовувала тільки Wave64.

Використання фрази "МС" для опису цього розподілу основних елементів виглядає досить дивним. AMD маркує частину таким чином, з 64 ядрами на один CU, але подивіться, як насправді викладена вищенаведена діаграма. Кожен з червоних блоків містить 32 підрозділи. Це також стосується блоків GCN, але в цій архітектурі певні функції, такі як планувальник, були розділені між блоками. У RDNA ці можливості тепер характерні для кожного набору одиниць SIMD, і кілька одиниць CU можуть бути об'єднані разом для обробки робочих навантажень у певних випадках, якщо компілятор вважає, що це забезпечить поліпшення продуктивності. Ми запитували про це AMD (початкові брифінги були надзвичайно стислі, з обмеженим часом для запитань).

Архітектурне глибоке занурення

У слайдах нижче ми детальніше поринемо в Navi. Кожен слайд можна натиснути, щоб відкрити його у новому вікні.

Ось як GCN видає інструкції. Робота виконується кожні чотири години, розподілені по всіх чотирьох групах SIMD. Скалярні інструкції можуть виконуватися кожні чотири години.

RDNA функціонує дуже різним чином. Тепер робота може бути видана і виконуватися в кожному циклі в Wave32 (меншій групі, ніж Wave64).

Ось приклад інструкцій, що проходять через GPU. GCN займає значно довше, ніж Navi, для виконання в режимі Wave32. Навіть робочі навантаження Wave64 можуть оброблятися з набагато меншими циклами випуску.

Інший спосіб вивчення одного і того ж потоку даних. Теоретично, використання CU Navi повинно бути набагато вищим, ніж GCN.

Додаткові деталі на пристроях SIMD. Ширина була подвоєна, з кращим арбітражем інструкцій, попереднім вибором і виділеними скалярними та командними блоками.

AMD перейшла до Wave32 як спосіб підтримки більш високої продуктивності в іграх і підвищення загальної ефективності виконання. Wave64 все ще підтримується для робочих навантажень, де це корисно.

Нова ієрархія кешу RDNA. Кеш L1 було реархівовано для зменшення затримки та споживання енергії. Перевантаження кешу L2 також було зменшено.

Чистий вплив цих поліпшень і різниця в загальному виконанні. Набагато більше пропускної здатності навантаження доступно для ALU від L0. Затримки кешу також значно покращилися. Примітка: Затримки кешу та пам'яті зазвичай не є основною проблемою на графічних процесорах.

Дельта-компресія кольору була реалізована протягом всього uarch і алгоритм тепер більш ефективний. Це має принести користь, особливо коли Navi приходить до APU з обмеженою пропускною здатністю пам'яті.

У звичайному асинхронному обчисленні асинхронні двигуни не можуть повністю зупинити графічний конвеєр. Navi може. Асинхронний двигун може призупинити решту картки, щоб запобігти плануванню роботи, поки вона закінчила свої власні обчислювальні завдання.

Ці вдосконалення, коли Navi отримує свої колективні переваги, показані нижче:

Загальна продуктивність за годину покращилася на 1,25x, за даними AMD, тоді як кількість воріт за годинник знизилася. Енергоефективність істотно покращилася, і стверджується про поліпшення в 1,5 рази порівняно з GCN.

Відносно невеликий відсоток загальної користі від Navi приписується кремнію 7nm, а AMD не пояснює, де він витратив бюджет транзистора чіпа в будь-яких деталях. Navi дещо більший, ніж Polaris, але має лише кілька ядер (2,560 проти 2,304). Імовірно, частина транзисторів розраховувалася на підвищення частоти годин, що значно вище, ніж AMD GPU. Максимальна тактова частота RX 580 складає приблизно 1340 МГц, у порівнянні з 1755 МГц, що приведені для ігрових годинників Navi. Це поліпшення в 1,3 рази.

Неархітектурні міркування

AMD часто говорив зі стадії E3 про необхідність зусиль "дзен", щоб повернути свій бізнес GPU на шлях, але є одна критична відмінність між цими двома ситуаціями: час.

Якщо ви зупиняєтеся на зусиллях Дзен Дзен з рішенням найняти Джима Келлера до запуску продукту, то з серпня 2012 року по квітень 2017 року було потрібно розробити, побудувати та запустити обладнання. До успіху Дзен бюджети досліджень і розробок AMD працювали на обмеженому рівні. Компанії доводилося вибирати, де витратити свої гроші з 2012 - 2017 років, і він вирішив вкласти ці гроші у створення кращого процесора. Будь-які кошти на розширення ГПУ мали б два джерела: фінансування від Microsoft і Sony в обмін на проектні роботи з Xbox Next / PS5 і додаткові продажі від продукції Ryzen. Продажі криптовалют GPU можуть бути додатковим джерелом доходів наприкінці 2017 року та на початку 2018 року, але AMD не могла б планувати на цьому, коли вона виклала свої плани R&D кілька років тому. Пам'ятайте, що AMD ніколи не випускала нової високоякісної настільної архітектури процесорів з 2012 - 2017 років. Navi запускається менш ніж через два роки після Vega.

Виходячи з даних, які AMD показала на сьогоднішній день, Navi чисто не закриє розрив між собою і Team Green за абсолютною енергоефективністю. Це не без прецеденту. Після катастрофічної оскарження AMD серії HD 2000, вона спиралася на сімейство HD 3000, щоб надати паритету продуктивності на ринку середнього та верхнього сегментів. Сімейство HD 4000 - це графічні процесори, які фактично повернули компанію на перше місце. Можливо, Navi є першим кроком на шляху до кращої, більш конкурентоспроможної продуктивності для AMD, а не останнього слова на цю тему. Існує деяка балаканина про те, чи представляє RDNA нова архітектура, але це, звичайно, здається. Чип був принципово реконструйований, він обробляє робочі навантаження дуже по-різному, ніж попередній ядро, і знімає деякі з визначних рис GCN, включаючи обмеження годинника.

Цілком можливо, що, як і у випадку з дзен, AMD вирішила включити першу хвилю поліпшень у ядрі GPU, що вона могла вивести на ринок швидко, з додатковими удосконаленнями та удосконаленнями, призначеними для Navi 20, про який, як погодяться, прибуде наступного року . Розрахунок потужності та ефективності компанії на 7 нм може продовжувати розвиватися порівняно швидко, якщо це так.

Читати далі

AMD приносить свою архітектуру Zen 3, до восьми ядер процесора до Chromebook

AMD йде після високого класу Chromebook Rarket з найновішим Zen 3 Apus.

TSMC оголошує архітектуру "finflex" 3NM зі змінними конфігураціями

TSMC розкрив нову настроювану архітектуру "finflex" для свого 3 -х процесу.

Intel підтверджує абсолютно нову мікроархітектуру для місячного озера

Ми дізнаємось більше про цю архітектуру з низькою потужністю 26-го.

CTS Labs реагує на твердження про погану віру над розкриттям архітектури процесора AMD, розкопує себе глибшої дірки

CTO Labs CTO написав листи, що адресовано та захищає розкриття своєї компанії різноманітної вразливості процесора AMD's Ryzen і наборів мікросхем, але його пояснення викликає більше питань, ніж відповідей.