▷ Amd vega

AMD Vega - назва найдосконалішої графічної архітектури AMD, це остання еволюція GCN, її архітектури GPU, яка супроводжує нас з 2011 року. Ця еволюція GCN є найбільш амбітною на сьогодні AMD.

Хочете дізнатися більше про відеокарти AMD VEGA та всі їх функції? У цій публікації ми розглядаємо всі ключі архітектури GCN та всі секрети, які приховує Вега.

Зміст індексу

Народження архітектури GCN та її еволюція до досягнення Веги

Щоб зрозуміти історію AMD на ринку відеокарт, ми повинні повернутися до 2006 року, коли компанія Sunnyvale перейняла ATI, другий за величиною світовий виробник відеокарт, і який працював роками. Боротьба з Nvidia, лідером галузі. Компанія AMD придбала всю технологію та інтелектуальну власність ATI в рамках транзакції вартістю 4, 3 мільярда доларів США та 58 мільйонів доларів акцій на загальну суму 5, 4 мільярда доларів, завершивши акцію 25 жовтня, 2006 рік.

У той час ATI розробляла, якою буде її перша архітектура GPU, заснована на використанні уніфікованих шейдерів. До цього часу всі відеокарти містили різні шейдери всередині для обробки вершин і затінення. З появою DirectX 10 були підтримані уніфіковані шейдери, а це означає, що всі шейдери в GPU можуть байдуже працювати з вершинами та відтінками.

TeraScale - це архітектура, яку розробляв ATI, підтримуючи уніфіковані шейдери. Першим комерційним продуктом, який скористався цією архітектурою, була відеоконсоль Xbox 360, GPU під назвою Xenos була розроблена AMD і була набагато досконалішою, ніж те, що можна було встановити на ПК того часу. У світі ПК TereaScale реалізував відеокарти із серій Radeon HD 2000, 3000, 4000, 5000 і 6000. Усі вони постійно вносили невеликі вдосконалення для покращення своїх можливостей, коли вони прогресували у виробничих процесах, від 90 нм до 40 нм.

Минули роки, і архітектура TeraScale старіла в порівнянні з Nvidia. Продуктивність TeraScale у відеоіграх була все ще дуже хорошою, але вона мала дуже слабку точку порівняно з Nvidia, це була низька ємність для обчислень за допомогою GPGPU. AMD розумів, що потрібно розробити нову графічну архітектуру, здатну боротися з Nvidia як в іграх, так і в обчислювальній техніці, розділ, що набуває все більшого значення.

Рекомендуємо ознайомитись з нашими найкращими посібниками з обладнання та компонентів ПК:

• Історія AMD, процесори та відеокарти зеленого гіганта

GCN - це графічна архітектура, розроблена AMD з нуля, щоб досягти успіху в TeraScale ATI

Graphics Core Next - це назва першої графічної архітектури, розробленої на 100% компанією AMD, хоча логічно все, що успадковано від ATI, було ключовим для можливого її розвитку. Graphics Core Next - це набагато більше, ніж архітектура, ця концепція представляє кодове ім’я для серії графічних мікроархітектур та набору інструкцій. Перший продукт на основі GCN з'явився наприкінці 2011 року, Radeon HD 7970, який дав такі хороші результати всім своїм користувачам.

GCN - це мікроархітектура RISC SIMD, яка контрастує з архітектурою VLIW SIMD TeraScale. Недолік GCN полягає в тому, що йому потрібно набагато більше транзисторів, ніж TeraScale, але, натомість, він пропонує набагато більші можливості для обчислення GPGPU, робить компілятор більш простим і дозволяє краще використовувати ресурси. Все це робить GCN архітектурою явно кращою за TeraScale та набагато краще підготовленою до адаптації до нових вимог ринку. Першим графічним ядром на основі GCN став Tahiti, який реалізував Radeon HD 7970. Tahiti був побудований за допомогою 28- нм- процесу, що представляє величезний стрибок енергоефективності порівняно з 40-нм для останнього графічного ядра на базі TeraScale - Cayman GPU Radeon HD 6970.

Після цього архітектура GCN трохи розвинулася протягом кількох поколінь відеокарт серії Radeon HD 7000, HD 8000, R 200, R 300, RX 400, RX 500 та RX Vega. Radeon RX 400s розпочав виробничий процес на 14 нм, що дозволило GCN зробити новий стрибок у енергоефективності. Архітектура GCN також використовується в графічному ядрі APU PlayStation 4 та Xbox One, поточних консолях відеоігор від Sony та Microsoft, які пропонують виняткову продуктивність за свою ціну.

Архітектура GCN організована всередині того, що ми називаємо обчислювальними одиницями (CU), які є основними функціональними одиницями цієї архітектури. AMD проектує графічні процесори з більшою чи меншою кількістю обчислювальних одиниць для створення різних діапазонів відеокарт. У свою чергу, можна деактивувати обчислювальні одиниці у кожному з цих графічних процесорів для створення різних діапазонів графічних карт на основі однієї мікросхеми. Це дозволяє нам скористатися кремнієм, який вийшов з виробничого процесу з проблемами в деяких обчислювальних одиницях, це те, що робиться в галузі протягом багатьох років. Графічний процесор Vega 64 має 64 обчислювальні пристрої всередині і є найпотужнішим графічним процесором, виготовленим AMD на сьогоднішній день.

Кожен обчислювальний блок поєднує 64 процесори затінення або шейдери з 4 TMU всередині. Обчислювальний блок відокремлений, але живиться від одиниць оброблюваного виводу (ROP). Кожен обчислювальний блок складається з модуля планування, підрозділу відділення та повідомлення, 4 векторних одиниць SIMD, 4 файлів VGPR 64KiB, 1 скалярного блоку, 4-кілобайтного GPR-файлу, локальної квоти даних 64 кіБ, 4 одиниць текстурного фільтра., 16 одиниць завантаження / зберігання текстури та кеш-пам'ять L1 16 кБ.

AMD Vega - це найбільш амбітна еволюція GCN

Відмінності між різними поколіннями архітектури GCN досить мінімальні і не сильно відрізняються один від одного. Виняток становить архітектура GCN п’ятого покоління під назвою Vega, яка значно змінила шейдери для підвищення продуктивності за тактовий цикл. AMD почала випускати деталі AMD Vega в січні 2017 року, що викликало великі очікування з перших моментів. AMD Vega збільшує інструкції за такт, досягає більш високих тактових частот, пропонує підтримку пам’яті HBM2 та більший адресний простір пам’яті. Усі ці функції дозволяють значно покращити продуктивність порівняно з попередніми поколіннями, принаймні на папері.

Вдосконалення архітектури також включають нові апаратні програмісти, новий примітивний прискорювач викиду, новий драйвер дисплея та оновлений УФД, який може декодувати HEVC з роздільною здатністю 4К при 60 i кадрах в секунду з 10-бітовою якістю на кольоровий канал..

Обчислювальні блоки сильно модифіковані

Команда з розвитку AMD Vega, яку очолює Раджа Кодурі, змінила основну площину обчислювальної одиниці для досягнення набагато більш агресивних цільових частот. У попередніх архітектурах GCN наявність з'єднань певної довжини було прийнятним, оскільки сигнали могли пройти повну відстань за один тактовий цикл. Деякі з цих довжин трубопроводу довелося скоротити за допомогою Vega, щоб сигнали могли проходити їх у межах циклів тактових годин, які у Vega набагато коротші. Обчислювальні пристрої AMD Vega стали відомі як NCU, що може бути переведено як обчислювальна установка нового покоління. Для зменшення довжини конвеєра AMD Vega були додані модифікації в логіці пошуку та розшифровки інструкцій, які були реконструйовані з метою досягнення цілей скорочення часу виконання в цьому поколінні відеокарт.

На шляху даних про декомпресію текстури кешу L1 команда розробників додала ще більше кроків до конвеєра, щоб зменшити обсяг роботи, виконаної в кожному тактовому циклі, для досягнення цілей підвищення робочої частоти. Додавання етапів є поширеним засобом підвищення частотної толерантності конструкції.

Швидкий пакет математики

Ще одна важлива новинка AMD Vega полягає в тому, що він підтримує одночасну обробку двох операцій з меншою точністю (FP16) замість однієї з більшою точністю (FP32). Це технологія під назвою Rapid Packet Math. Rapid Packet Math - одна з найсучасніших функцій AMD Vega і її немає в попередніх версіях GCN. Ця технологія дозволяє більш ефективно використовувати обробну потужність GPU, що підвищує її продуктивність. PlayStation 4 Pro - це пристрій, який отримав найбільшу користь від Rapid Packet Math і зробив це за допомогою однієї зі своїх зіркових ігор Horizon Zero Dawn.

Horizon Zero Dawn - це чудовий зразок того, що може принести швидкий пакет математики. Ця гра використовує цю просунуту технологію для обробки всього, що стосується трави, економлячи таким чином ресурси, які можуть бути використані розробниками для поліпшення графічної якості інших елементів гри. Horizon Zero Dawn вразив з першого моменту своєю надзвичайною графічною якістю, аж до того, що вражає, що консоль усього 400 євро може запропонувати такий художній розділ. На жаль, Math Rapid Packet Math ще не застосовується в комп'ютерних іграх, велика провина в цьому полягає в тому, що це виключна особливість Vega, оскільки розробники не хочуть вкладати ресурси в те, чим дуже мало користувачів зможе скористатися..

Примітивні шейдери

AMD Vega також додає підтримку нової технології Primitive Shaders, яка забезпечує більш гнучку обробку геометрії та замінює шейдери вершин та геометрії у візуальній трубі. Ідея цієї технології полягає у усуненні невидимих ​​вершин зі сцени, щоб GPU не довелося їх обчислювати, тим самим знижуючи рівень навантаження на відеокарту та покращуючи продуктивність відеоігри. На жаль, це технологія, яка вимагає багато роботи з боку розробників, щоб мати можливість скористатися нею, і вона знаходить ситуацію, дуже схожу на ситуацію з Rapid Packet Math.

AMD мав намір реалізувати Primitive Shaders на рівні драйверів, що дозволило б цій технології працювати магічно і без розробників нічого робити. Це щось звучало дуже приємно, але, нарешті, це було неможливо через неможливість реалізації його в DirectX 12 та решті поточних API. Примітивні шейдери все ще доступні, але розробники повинні інвестувати ресурси для їх реалізації.

ACE та асинхронні шейдери

Якщо ми говоримо про AMD та її архітектуру GCN, ми повинні говорити про асинхронні шейдери, термін, про який говорили давно, але про який майже нічого не сказано. Асинхронні шейдери відносяться до асинхронних обчислень, це технологія, яку AMD розробила для зменшення дефіциту, який зазнали її відеокарти з геометрією.

Графічні карти AMD, засновані на архітектурі GCN, включають ACE (Asynchronous Compute Engine), ці блоки складаються з апаратного двигуна, призначеного для асинхронних обчислень, це обладнання, яке займає місце на мікросхемі і споживає енергію, тому Впровадження не примха, а необхідність. Причиною існування АПФ є низька ефективність GCN, коли мова йде про розподіл робочого навантаження між різними обчислювальними одиницями та ядрами, що їх утворюють, а це означає, що багато ядер поза роботою і, отже, марно, хоча вони залишаються споживаючи енергію. ACE відповідають за роботу над цими ядрами, які залишилися без роботи, щоб їх можна було використовувати.

Геометрія була вдосконалена в архітектурі AMD Vega, хоча вона все ще значно відстає від архітектури Паскаля Nvidia. Слабка ефективність GCN з геометрією є однією з причин, що більші мікросхеми AMD не дають очікуваного результату від них, оскільки архітектура GCN стає неефективнішою з геометрією, оскільки чіп збільшується. і включають більшу кількість одиниць обчислення. Удосконалення геометрії - одна з ключових завдань AMD завдяки її новій графічній архітектурі.

Пам'ять HBCC і HBM2

Архітектура AMD Vega також включає кеш-контролер високої пропускної здатності (HBCC), якого немає в графічних ядрах APU- файлів Raven Ridge. Цей контролер HBCC дозволяє більш ефективно використовувати пам'ять HBM2 відеокарт на базі Vega. Крім того, це дозволяє GPU отримати доступ до оперативної пам’яті DDR4 системи, якщо пам’ять HBM2 закінчиться. HBCC дозволяє зробити цей доступ набагато швидше та ефективніше, що призводить до менших втрат продуктивності порівняно з попередніми поколіннями.

HBM2 - це найсучасніша технологія пам'яті для відеокарт, це пам'ять з високою пропускною здатністю другого покоління. Технологія HBM2 укладає різні мікросхеми пам'яті один на одного, щоб створити пакет надзвичайно високої щільності. Ці складені мікросхеми спілкуються між собою за допомогою з'єднувальної шини, інтерфейс якої може досягати 4096 біт.

Ці характеристики змушують пам'ять HBM2 пропонувати набагато більшу пропускну здатність, ніж це можливо для пам'яті GDDR, крім того, що це робиться зі значно меншим напругою та енергоспоживанням. Ще одна перевага пам’яті HBM2 полягає в тому, що вони розміщені дуже близько до графічного процесора, що економить місце на друкованій платі відеокарти та спрощує її дизайн.

Погана частина пам’яті HBM2 полягає в тому, що вони набагато дорожчі, ніж GDDR, і набагато складніше у використанні. Ці спогади спілкуються з графічним процесором за допомогою інтерпозатора, елемента, який досить дорогий у виробництві і який робить остаточну ціну відеокарти дорожчою. Як наслідок, графічні карти на основі пам'яті HBM2 набагато дорожчі, ніж відеокарти на базі пам'яті GDDR.

Ця висока ціна пам'яті HBM2 та її реалізація, а також низька продуктивність, ніж очікувалося, були основними причинами провалу AMD Vega на ринку ігор. AMD Vega не змогла перевершити GeForce GTX 1080 Ti, карту, засновану на архітектурі Pascal майже на два роки.

Поточні відеокарти на базі AMD Vega

Поточні графічні карти AMD під архітектурою Vega - це Radeon RX Vega 56 та Radeon RX Vega 64. У наступній таблиці перераховані всі найважливіші характеристики цих нових відеокарт.

Поточні відеокарти AMD Vega
Графічна картка	Обчислити одиниці / шейдери	Базова / турбо тактова частота	Об'єм пам'яті	Інтерфейс пам'яті	Тип пам'яті	Пропускна здатність пам'яті	TDP
AMD Radeon RX Vega 56	56/3584	1156/1471 МГц	8 Гб	2048 біт	HBM2	410 Гб / с	210Вт
AMD Radeon RX Vega 64	64 / 4.096	1247/1546 МГц	8 Гб	2048 біт	HBM2	483, 8 Гб / с	295 Вт

AMD Radeon RX Vega 64 - це найпотужніша відеокарта від AMD сьогодні для ринку ігор. Ця карта базується на кремнію Vega 10, що складається з 64 обчислювальних одиниць, що перекладаються на 4096 шейдерів, 256 TMU та 64 ROP. Це графічне ядро ​​здатне працювати на тактовій частоті до 1546 МГц при TDP 295 Вт.

Графічне ядро супроводжується двома стеками пам’яті HBM2, які об'єднують до 8 ГБ з інтерфейсом 4 096 біт та пропускною здатністю 483, 8 ГБ / с. Це відеокарта з дуже великим ядром, найбільшим коли-небудь виготовленим AMD, але яка не здатна працювати на рівні ядра GeForce GTX 1080 Ti Pascal GP102, крім того, що споживає більше енергії та виробляє набагато більше тепла. Ця нездатність AMD боротися з Nvidia, здається, дає зрозуміти, що архітектура GCN потребує значно більшої еволюції, щоб не відставати від графічних карт Nvidia.

Майбутнє AMD Vega проходить через 7 нм

AMD збирається вдихнути нове життя в свою архітектуру AMD Vega з переходом до 7-нм виробничого процесу, що має означати значне покращення енергоефективності порівняно з сучасними проектами на 14-нм. Наразі AMD Vega на 7 нм не вийде на ігровий ринок, але зосередиться на секторі штучного інтелекту, куди рухаються великі суми грошей. Конкретні деталі щодо AMD Vega на 7nm поки не відомі, підвищення енергоефективності може бути використане для підтримки продуктивності поточних карт, але із значно меншим енергоспоживанням, або для того, щоб зробити нові карти набагато потужнішими за допомогою таке ж споживання, що і поточне.

Першими картками, які використовуватимуть AMD Vega на 7nm, стане Radeon Instinct. Vega 20 - це перший графічний процесор AMD, виготовлений на 7 нм, це графічне ядро, яке пропонує вдвічі більшу щільність транзисторів порівняно з діючим кремнієм Vega 10. Розмір мікросхеми Vega 20 приблизно 360 мм2, що представляє собою зменшення площа поверхні 70% порівняно з Vega 10, яка має розмір 510 мм2. Цей прорив дозволяє AMD запропонувати новий графічний ядро ​​з 20% швидшою тактовою частотою та покращенням енергоефективності приблизно на 40%. Vega 20 має потужність 20, 9 TFLOP, що робить його найпотужнішим графічним ядром, оголошеним на сьогоднішній день, навіть більше, ніж ядро ​​Volta V100 Nvidia, що пропонує 15, 7 TFLOP, хоча цей виробляється в 12 нм, що ставить AMD в цьому плані явної переваги.

Цим закінчується наша публікація про AMD Vega. Пам'ятайте, що ви можете поділитися цією публікацією зі своїми друзями в соціальних мережах, таким чином ви допомагаєте нам поширювати її, щоб вона могла допомогти більшості користувачів, які її потребують. Ви також можете залишити коментар, якщо у вас є ще щось додати або залишити нам повідомлення на нашому апаратному форумі.