▷ Амд Вега

AMD Vega - это название самой передовой графической архитектуры AMD, это последняя эволюция GCN, ее архитектуры GPU, которая сопровождает нас с 2011 года. Эта эволюция GCN является самой амбициозной на сегодняшний день AMD.

Хотите узнать больше о видеокартах AMD VEGA и всех их функциях? В этом посте мы рассмотрим все ключи к архитектуре GCN и все секреты, которые скрывает Vega.

Указатель содержания

Рождение архитектуры GCN и ее эволюция до достижения Vega

Чтобы понять историю AMD на рынке видеокарт, мы должны вернуться к 2006 году, когда компания Sunnyvale приобрела ATI, второго по величине в мире производителя видеокарт, и которая уже несколько лет занимается бизнесом. Сразитесь с Nvidia, лидером отрасли. AMD купила все технологии и интеллектуальную собственность ATI в результате сделки на сумму 4, 3 млрд долларов наличными и 58 млн долларов акций на общую сумму 5, 4 млрд долларов, завершая акцию 25 октября, 2006.

В то время ATI разрабатывала свою первую архитектуру GPU, основанную на использовании унифицированных шейдеров. До этого все графические карты содержали разные шейдеры внутри для обработки вершин и затенения. С появлением DirectX 10 были поддержаны унифицированные шейдеры, что означает, что все шейдеры в графическом процессоре могут работать с вершинами и тенями безразлично.

TeraScale - это архитектура, которую ATI разрабатывал с поддержкой унифицированных шейдеров. Первым коммерческим продуктом, использующим эту архитектуру, была видеоплата Xbox 360, графический процессор которой под названием Xenos был разработан AMD и был намного более продвинутым, чем то, что можно было установить на ПК того времени. В мире ПК TereaScale воплотила в жизнь видеокарты серий Radeon HD 2000, 3000, 4000, 5000 и 6000. Все они непрерывно вносили небольшие улучшения, чтобы улучшить свои возможности в процессе производства, от 90 до 40 нм.

Шли годы, и архитектура TeraScale устарела по сравнению с Nvidia. Производительность TeraScale в видеоиграх все еще была очень хорошей, но она имела большое слабое место по сравнению с Nvidia, это была низкая емкость для вычислений с использованием GPGPU. AMD понимает, что ей необходимо разработать новую графическую архитектуру, способную бороться с Nvidia как в играх, так и в вычислительной технике, и этот раздел приобретает все большее значение.

Мы рекомендуем ознакомиться с нашими лучшими руководствами по аппаратному обеспечению и компонентам ПК:

• История AMD, процессоры и видеокарты зеленого гиганта

GCN - это графическая архитектура, разработанная AMD с нуля, чтобы сменить TeraScale от ATI.

Graphics Core Next - имя, данное первой графической архитектуре, разработанной на 100% AMD, хотя логически все, что унаследовано от ATI, стало ключом к возможности ее развития. Graphics Core Next - это гораздо больше, чем просто архитектура, эта концепция представляет собой кодовое название для серии графических микроархитектур и набор инструкций. Первый продукт на основе GCN появился в конце 2011 года, Radeon HD 7970, который дал такие хорошие результаты всем своим пользователям.

GCN - это микроархитектура RISC SIMD, которая отличается от архитектуры VLIW SIMD TeraScale. Недостатком GCN является то, что для него требуется гораздо больше транзисторов, чем для TeraScale, но взамен он предлагает гораздо более широкие возможности для вычисления GPGPU, упрощает компилятор и лучше использует ресурсы. Все это делает GCN архитектурой, явно превосходящей TeraScale, и гораздо лучше подготовленной к адаптации к новым требованиям рынка. Первым графическим ядром на основе GCN стал Tahiti, благодаря которому Radeon HD 7970 ожил. Таити был построен с использованием 28-нм процесса, что представляет собой огромный скачок в энергоэффективности по сравнению с 40-нм для новейшего графического ядра на базе TeraScale, графического процессора Cayman Radeon HD 6970.

После этого архитектура GCN несколько развилась за несколько поколений видеокарт серий Radeon HD 7000, HD 8000, R 200, R 300, RX 400, RX 500 и RX Vega. Radeon RX 400 открыли производственный процесс на 14 нм, что позволило GCN сделать новый скачок в повышении энергоэффективности. Архитектура GCN также используется в графическом ядре APU PlayStation 4 и Xbox One, современных игровых консолей от Sony и Microsoft, которые предлагают исключительную производительность за свою цену.

Архитектура GCN организована внутри того, что мы называем вычислительными единицами (CU), которые являются основными функциональными единицами этой архитектуры. AMD разрабатывает графические процессоры с большим или меньшим количеством вычислительных блоков для создания различных графических карт. В свою очередь, можно деактивировать вычислительные блоки в каждом из этих графических процессоров, чтобы создавать различные диапазоны видеокарт на основе одного и того же чипа. Это позволяет нам использовать преимущества кремния, возникшего в процессе производства, с проблемами в некоторых вычислительных устройствах, это то, что было сделано в отрасли в течение многих лет. Графический процессор Vega 64 имеет 64 вычислительных блока внутри и является самым мощным графическим процессором производства AMD на сегодняшний день.

Каждый вычислительный блок объединяет 64 шейдерных процессора или шейдера с 4 TMU внутри. Вычислительный блок отделен, но питается, от модулей обработки вывода (ROP). Каждый вычислительный блок состоит из CU планировщика, блока ветвления и сообщений, 4 векторных блоков SIMD, 4 файлов VGPR 64 КБ, 1 скалярного блока, файла GPR 4 КБ, локальной квоты данных 64 КБ, 4 блоков текстурного фильтра 16 единиц загрузки / хранения для восстановления текстур и кэш-память первого уровня объемом 16 КБ.

AMD Vega - самая амбициозная эволюция GCN

Различия между различными поколениями архитектуры GCN весьма минимальны и не слишком сильно отличаются друг от друга. Исключением является архитектура GCN пятого поколения под названием Vega, которая значительно изменила шейдеры для повышения производительности за такт. AMD начала выпускать детали AMD Vega в январе 2017 года, вызывая большие ожидания с первых минут. AMD Vega увеличивает количество команд за такт, достигает более высоких тактовых частот, предлагает поддержку памяти HBM2 и увеличенное адресное пространство памяти. Все эти функции позволяют значительно повысить производительность по сравнению с предыдущими поколениями, по крайней мере, на бумаге.

Архитектурные улучшения также включают в себя новые аппаратные программаторы, новый примитивный ускоритель сброса, новый драйвер дисплея и обновленный UVD, который может декодировать HEVC с разрешением 4K при скорости 60 кадров в секунду с 10-битным качеством на цветовой канал.,

Вычислительные единицы сильно изменены

Команда разработчиков AMD Vega под руководством Раджи Кодури изменила базовую плоскость вычислительного устройства, чтобы достичь гораздо более агрессивных частотных целей. В предыдущих архитектурах GCN наличие соединений определенной длины было приемлемым, поскольку сигналы могли проходить полное расстояние за один тактовый цикл. Некоторые из этих длин трубопровода должны были быть сокращены с помощью Vega, чтобы сигналы могли проходить через них в диапазоне тактов, которые намного короче в Vega. Вычислительные устройства AMD Vega стали называться NCU, что можно перевести как вычислительное устройство нового поколения. К сокращению конвейерной длины AMD Vega были добавлены модификации в логике поиска и декодирования инструкций, которые были реконструированы для достижения целей более короткого времени выполнения в этом поколении видеокарт.

На пути к данным для распаковки текстур кеша L1 команда разработчиков добавила в конвейер больше шагов, чтобы уменьшить объем работы, выполняемой в каждом тактовом цикле, для достижения целей увеличения рабочей частоты. Добавление этапов является распространенным средством улучшения допустимого отклонения частоты в проекте.

Rapid Packet Math

Еще одна важная новинка AMD Vega - поддержка одновременной обработки двух операций с меньшей точностью (FP16) вместо одной с большей точностью (FP32). Эта технология называется Rapid Packet Math. Rapid Packet Math - одна из самых продвинутых функций AMD Vega, которая отсутствует в предыдущих версиях GCN. Эта технология позволяет более эффективно использовать вычислительную мощность графического процессора, что повышает его производительность. PlayStation 4 Pro - это устройство, которое больше всего выиграло от Rapid Packet Math и сделало это с одной из своих звездных игр, Horizon Zero Dawn.

Horizon Zero Dawn - отличный образец того, что может принести Rapid Packet Math. Эта игра использует эту передовую технологию для обработки всего, что связано с травой, тем самым экономя ресурсы, которые могут быть использованы разработчиками для улучшения качества графики других элементов игры. Horizon Zero Dawn с самого начала поражал своим потрясающим графическим качеством, настолько впечатляющим, что консоль всего за 400 евро может предложить такой художественный раздел. К сожалению, Rapid Packet Math еще не использовалась в компьютерных играх, большая часть вины в том, что она является эксклюзивной функцией Vega, поскольку разработчики не хотят вкладывать ресурсы в то, что очень немногие пользователи смогут использовать в своих интересах.,

Примитивные шейдеры

AMD Vega также добавляет поддержку новой технологии Primitive Shaders, которая обеспечивает более гибкую обработку геометрии и заменяет вершинные и геометрические шейдеры в трубе рендеринга. Идея этой технологии заключается в устранении невидимых вершин со сцены, чтобы графическому процессору не приходилось их вычислять, тем самым снижая уровень нагрузки на видеокарту и повышая производительность видеоигры. К сожалению, это технология, которая требует от разработчиков большой работы, чтобы иметь возможность воспользоваться ею, и она находит ситуацию, очень похожую на Rapid Packet Math.

У AMD было намерение внедрить Primitive Shaders на уровне драйверов, что позволило бы этой технологии работать магическим образом, без необходимости что-либо делать разработчикам. Это звучало очень приятно, но, в конце концов, это было невозможно из-за невозможности реализовать его в DirectX 12 и остальных существующих API. Примитивные шейдеры все еще доступны, но это должны быть разработчики, которые вкладывают ресурсы для их реализации.

ACE и асинхронные шейдеры

Если мы говорим об AMD и ее архитектуре GCN, мы должны говорить об асинхронных шейдерах, о термине, о котором говорили очень давно, но о котором почти ничего не сказано. Асинхронные шейдеры относятся к асинхронным вычислениям, это технология, разработанная AMD для уменьшения недостатка, который испытывают ее графические карты с геометрией.

Видеокарты AMD, основанные на архитектуре GCN, включают в себя ACE (Asynchronous Compute Engine), эти устройства состоят из аппаратного ядра, предназначенного для асинхронных вычислений, это аппаратное обеспечение, которое занимает место на чипе и потребляет энергию, поэтому его Реализация не прихоть, а необходимость. Причиной существования ACE является низкая эффективность GCN, когда речь идет о распределении рабочей нагрузки между различными вычислительными блоками и ядрами, которые их формируют, а это означает, что многие ядра не работают и поэтому теряются, хотя и остаются потребляя энергию. ACE отвечает за предоставление работы этим ядрам, которые остались безработными, чтобы их можно было использовать.

Геометрия была улучшена в архитектуре AMD Vega, хотя в этом отношении она все еще сильно отстает от архитектуры Nvidia Pascal. Низкая эффективность GCN с геометрией является одной из причин того, что более крупные чипы AMD не дают ожидаемого результата от них, поскольку архитектура GCN становится менее эффективной с геометрией по мере роста чипа. и включать большее количество единиц вычислений. Улучшение геометрии является одной из ключевых задач AMD с ее новыми графическими архитектурами.

Память HBCC и HBM2

Архитектура AMD Vega также включает контроллер кэш-памяти высокой пропускной способности (HBCC), которого нет в графических ядрах APU Raven Ridge. Этот контроллер HBCC позволяет более эффективно использовать память HBM2 видеокарт на базе Vega. Кроме того, он позволяет графическому процессору получать доступ к оперативной памяти DDR4 системы, если память HBM2 заканчивается. HBCC позволяет сделать этот доступ намного быстрее и эффективнее, что приводит к меньшей потере производительности по сравнению с предыдущими поколениями.

HBM2 - это самая передовая технология памяти для видеокарт, это стековая память второго поколения с высокой пропускной способностью. Технология HBM2 накладывает разные чипы памяти друг на друга, создавая пакет с чрезвычайно высокой плотностью. Эти сложенные микросхемы связываются друг с другом через соединительную шину, интерфейс которой может достигать 4096 бит.

Эти характеристики делают память HBM2 гораздо более широкой полосой пропускания, чем это возможно с памятью GDDR, в дополнение к гораздо более низкому напряжению и энергопотреблению. Другое преимущество памяти HBM2 заключается в том, что они расположены очень близко к графическому процессору, что экономит место на плате графической карты и упрощает ее конструкцию.

Недостатком памяти HBM2 является то, что она намного дороже GDDR и намного сложнее в использовании. Эти воспоминания связываются с графическим процессором через промежуточный блок, элемент, который довольно дорог в изготовлении и который делает конечную цену видеокарты более дорогой. Как следствие, видеокарты на основе памяти HBM2 намного дороже в изготовлении, чем графические карты на основе памяти GDDR.

Высокая цена памяти HBM2 и ее реализация, а также более низкая производительность, чем ожидалось, стали основными причинами неудачи AMD Vega на игровом рынке. AMD Vega не удалось превзойти GeForce GTX 1080 Ti, карту на основе архитектуры Pascal, которая была почти на два года старше.

Актуальные видеокарты на базе AMD Vega

Текущие видеокарты AMD под архитектуру Vega - это Radeon RX Vega 56 и Radeon RX Vega 64. В следующей таблице перечислены все наиболее важные функции этих новых видеокарт.

Актуальные видеокарты AMD Vega
Видеокарта	Вычислительные блоки / шейдеры	Базовая / турбо тактовая частота	Количество памяти	Интерфейс памяти	Тип памяти	Пропускная способность памяти	TDP
AMD Radeon RX Vega 56	56/3584	1156/1471 МГц	8 ГБ	2048 бит	HBM2	410 ГБ / с	210W
AMD Radeon RX Vega 64	64/4096	1247/1546 МГц	8 ГБ	2048 бит	HBM2	483, 8 ГБ / с	295W

AMD Radeon RX Vega 64 - самая мощная видеокарта от AMD на сегодняшний день для игрового рынка. Эта карта основана на кремнии Vega 10 и состоит из 64 вычислительных блоков, которые преобразуются в 4096 шейдеров, 256 TMU и 64 ROP. Это графическое ядро ​​способно работать на тактовой частоте до 1546 МГц с TDP 295 Вт.

Графическое ядро ​​сопровождается двумя стеками памяти HBM2, которые в сумме составляют 8 ГБ с 4096-битным интерфейсом и пропускной способностью 483, 8 ГБ / с. Это видеокарта с очень большим ядром, крупнейшее из когда-либо созданных AMD, но не способное работать на уровне ядра GeForce GTX 1080 Ti Pascal GP102, кроме того, что потребляет больше энергии и производит намного больше тепла. Эта неспособность AMD бороться с Nvidia, кажется, ясно показывает, что архитектура GCN нуждается в гораздо большей эволюции, чтобы не отставать от видеокарт Nvidia.

Будущее AMD Vega проходит через 7 нм

AMD собирается вдохнуть новую жизнь в архитектуру AMD Vega с переходом на 7-нм производственный процесс, что должно означать значительное повышение энергоэффективности по сравнению с существующими проектами на 14 нм. Пока AMD Vega на 7 нм не выйдет на игровой рынок, но сосредоточится на секторе искусственного интеллекта, который перемещает большие суммы денег. Конкретные подробности о AMD Vega на 7 нм пока не известны, повышение энергоэффективности можно использовать для поддержания производительности современных карт, но с гораздо меньшим энергопотреблением, или для того, чтобы новые карты стали намного более мощными с такое же потребление, как и у нынешних.

Первой картой, которая будет использовать AMD Vega на 7 нм, будет Radeon Instinct. Vega 20 - это первый графический процессор AMD, выпущенный на 7 нм, это графическое ядро, которое предлагает вдвое большую плотность транзисторов по сравнению с нынешним кремнием Vega 10. Размер чипа Vega 20 составляет примерно 360 мм2, что представляет собой сокращение площадь поверхности 70% по сравнению с Vega 10, которая имеет размер 510 мм2. Этот прорыв позволяет AMD предложить новое графическое ядро ​​с 20% более высокой тактовой частотой и повышением энергоэффективности примерно на 40%. Vega 20 имеет мощность 20, 9 TFLOP, что делает его самым мощным графическим ядром, заявленным на сегодняшний день, даже больше, чем ядро ​​Vvidia V100 от Nvidia, предлагающее 15, 7 TFLOP, хотя это 12-нм технологическое ядро. что дает AMD явное преимущество в этом отношении.

На этом заканчивается наш пост на AMD Vega. Помните, что вы можете поделиться этим сообщением со своими друзьями в социальных сетях, таким образом вы помогаете нам распространять его, чтобы он мог помочь большему количеству пользователей, которые в нем нуждаются. Вы также можете оставить комментарий, если у вас есть что добавить, или оставить нам сообщение на нашем форуме по аппаратному обеспечению.