▷ אמד ווגה

AMD Vega הוא שם הארכיטקטורה הגרפית המתקדמת ביותר של AMD, זוהי ההתפתחות האחרונה של GCN, ארכיטקטורת ה- GPU שלה המלווה אותנו מאז 2011. האבולוציה הזו של GCN היא השאפתנית ביותר של AMD עד היום.

האם אתה רוצה לדעת יותר על כרטיסים גרפיים של AMD VEGA ועל כל התכונות שלהם? בפוסט זה אנו סוקרים את כל המפתחות לארכיטקטורת GCN ואת כל הסודות שווגה מסתירה.

מדד התוכן

לידתה של ארכיטקטורת GCN והתפתחותה עד שהגיעה לווגה

כדי להבין את ההיסטוריה של AMD בשוק כרטיסי הגרפיקה, עלינו לחזור לשנת 2006, כאשר חברת סאניווייל השתלטה על ATI, יצרנית כרטיסי הגרפיקה השנייה בגודלה בעולם, ושהייתה עסוקה במשך שנים. להילחם עם Nvidia, מובילה בתעשייה. AMD רכשה את כל הטכנולוגיה והקניין הרוחני של ATI בעסקה בשווי 4.3 מיליארד דולר במזומן ו- 58 מיליון דולר במניות בהיקף כולל של 5.4 מיליארד דולר, והשלמה את הפעולה ב- 25 באוקטובר. 2006.

באותה תקופה ATI פיתחה מה שיהיה ארכיטקטורת ה- GPU הראשונה שלה, המבוססת על שימוש במצללות מאוחדות. עד אז, כל כרטיסי הגרפיקה הכילו מטפלים שונים לעיבוד קודקוד ועיבוי הצללה. עם הגעתו של DirectX 10, נתמכו הצללות מאוחדות, מה שאומר שכל הצללות ב- GPU יכולות לעבוד עם קודקודים וגוונים באדישות.

TeraScale הייתה הארכיטקטורה אותה ATI עיצבה עם תמיכה במצללות מאוחדות. המוצר המסחרי הראשון שהשתמש בארכיטקטורה זו היה קונסולת הווידאו Xbox 360, ש- GPU שלה, שנקרא Xenos, פותח על ידי AMD והיה הרבה יותר מתקדם ממה שניתן היה להתקין על מחשבים אישיים באותה תקופה. בעולם המחשבים, TereaScale הביאה לחיים כרטיסים גרפיים מסדרות Radeon HD 2000, 3000, 4000, 5000 ו- 6000. כולם ביצעו שיפורים קטנים ברציפות בכדי לשפר את יכולותיהם ככל שהתקדמו בתהליכי הייצור, מ- 90 ננומטר ל- 40 ננומטר.

השנים חלפו ואדריכלות ה- TeraScale התיישנה בהשוואה ל- Nvidia. הביצועים של TeraScale במשחקי וידאו היו עדיין טובים מאוד, אך הייתה לה נקודת תורפה נהדרת בהשוואה ל- Nvidia, זו הייתה יכולת מחשוב נמוכה באמצעות GPGPU. AMD הבינה כי היא צריכה לתכנן ארכיטקטורה גרפית חדשה, המסוגלת להילחם עם Nvidia הן במשחקים והן במחשוב, קטע שהיה חשוב יותר ויותר.

אנו ממליצים לקרוא את המדריכים הטובים ביותר לחומרה ולרכיבי מחשב:

• היסטוריית AMD, מעבדים וכרטיסים גרפיים של הענק הירוק

GCN היא הארכיטקטורה הגרפית שעוצבה על ידי AMD מהיסוד כדי להצליח ב- TeraScale של ATI

גרפיקה Core Next הוא השם שניתן לארכיטקטורה הגרפית הראשונה שעוצבה 100% על ידי AMD, אם כי באופן הגיוני כל מה שירש מ- ATI היה המפתח לאפשר את פיתוחו. גרפיקה Core Next היא הרבה יותר מארכיטקטורה, מושג זה מייצג את שם הקוד לסדרת מיקרו-ארכיטקטורות גרפיות ולקבוצת הוראות. המוצר מבוסס GCN הראשון הגיע בסוף 2011, ה- Radeon HD 7970 שהעניק תוצאות כה טובות לכל משתמשיה.

GCN הוא מיקרו-ארכיטקטורה RISC SIMD העומדת בניגוד לארכיטקטורת VLIW SIMD TeraScale. ל- GCN יש את החיסרון שהוא דורש טרנזיסטורים רבים יותר מאשר TeraScale, אך בתמורה הוא מציע יכולות הרבה יותר גדולות לחישוב GPGPU, הופך את המהדר לפשוט יותר ומנצל טוב יותר את המשאבים. כל זה הופך את GCN לאדריכלות עדיפה בעליל על TeraScale, ומוכנה בהרבה להסתגל לדרישות החדשות של השוק. הגרעין הגרפי הראשון מבוסס GCN היה טהיטי, שהביא לחיים את ה- Radeon HD 7970. טהיטי נבנתה בתהליך של 28 ננומטר, המייצגת קפיצת מדרגה אדירה ביעילות האנרגיה לעומת 40 ננומטר עבור גרעין הגרפיקה העדכני ביותר מבוסס TeraScale, ה- Cayman GPU של Radeon HD 6970.

מאז, ארכיטקטורת ה- GCN התפתחה מעט לאורך כמה דורות של כרטיסים גרפיים מסדרת Radeon HD 7000, HD 8000, R 200, R 300, RX 400, RX 500 ו- RX Vega. מכשירי ה- Radeon RX 400 התחילו בתהליך ייצור במהירות של 14 ננומטר, מה שמאפשר ל- GCN לזנק חדש ביעילות האנרגיה. ארכיטקטורת GCN משמשת גם בליבת הגרפיקה APU של PlayStation 4 ו- Xbox One, קונסולות המשחק הווידיאו הנוכחיות של סוני ומיקרוסופט המציעות ביצועים יוצאי דופן במחירם.

ארכיטקטורת ה- GCN מאורגנת באופן פנימי במה שאנחנו מכנים יחידות חישוביות (CU), שהן היחידות הפונקציונאליות הבסיסיות של ארכיטקטורה זו. AMD מעצבת GPUs עם מספר גדול יותר או פחות של יחידות מחשוב ליצירת טווחי הכרטיסים השונים שלה. בתורו, ניתן להשבית את יחידות המחשוב בכל אחד מ- GPUים אלה כדי ליצור טווחים שונים של כרטיסי גרפיקה המבוססים על אותו שבב. זה מאפשר לנו לנצל את הסיליקון שיצא מתהליך הייצור עם בעיות בחלק מיחידות המחשוב, זה משהו שנעשה בענף במשך שנים רבות. ל- Vega 64 GPU 64 יחידות מחשוב בפנים והוא ה- GPU החזק ביותר המיוצר על ידי AMD עד היום.

כל יחידת מחשוב משלבת 64 מעבדי הצללה או הצללות עם 4 TMUs בפנים. יחידת המחשוב נפרדת, אך מופעלת על ידי יחידות פלט העיבוד (ROP). כל יחידת מחשוב מורכבת מ- CU מתזמן, יחידת סניף והודעות, 4 יחידות וקטור SIMD, 4 קבצי VGPR של 64 KB, יחידת סקלר אחת, קובץ GPR של 4 KiB, מכסת נתונים מקומית של 64 KiB, 4 יחידות פילטר מרקם, 16 יחידות עומס / אחסון לשחזור מרקם ומטמון L1 בנפח 16 kB.

AMD Vega היא ההתפתחות השאפתנית ביותר של GCN

ההבדלים בין הדורות השונים של ארכיטקטורת ה- GCN הם מינימליים למדי ואינם נבדלים יותר מדי אחד מהשני. יוצא דופן הוא ארכיטקטורת ה- GCN מהדור החמישי, הנקראת Vega, ששינתה מאוד את המצללים כדי לשפר את הביצועים בכל מחזור השעון. AMD החלה לפרסם פרטים על AMD Vega בינואר 2017, מה שגרם לציפיות גבוהות מהרגעים הראשונים. AMD Vega מגדיל הוראות לשעון, מגיע למהירויות שעון גבוהות יותר, מציע תמיכה בזיכרון HBM2 ובמרחב כתובת זיכרון גדול יותר. כל התכונות הללו מאפשרות לך לשפר משמעותית את הביצועים לאורך דורות קודמים, לפחות על הנייר.

שיפורים ארכיטקטוניים כוללים גם מתכנתים חדשים לחומרה, מאיץ מחיקות פרימיטיבי חדש, מנהל התקן תצוגה חדש ו- UVD מעודכן שיכול לפענח HEVC ברזולוציות 4K במסגרות של 60 i לשנייה באיכות 10 סיביות לערוץ צבע..

יחידות המחשוב משתנות בכבדות

צוות הפיתוח של AMD Vega, בראשות רג'ה קודורי, שינה את המישור הבסיסי של יחידת החישוב כדי להשיג יעדי תדר אגרסיביים בהרבה. בארכיטקטורות קודמות של GCN, נוכחותם של חיבורים באורך מסוים הייתה מקובלת מכיוון שהאותות יכלו לנסוע את המרחק המלא במחזור שעון בודד. היה צורך לקצר חלק מאורכי הצינור באמצעות Vega כך שאיתותים יכולים לחצות אותם בטווח מחזורי השעון, שהם הרבה יותר קצרים בווגה. יחידות המחשוב של AMD Vega נודעו בשם NCU, שניתן לתרגם כיחידת מחשוב מהדור החדש. לצמצום אורכי הצינור של AMD Vega נוספו שינויים בלוגיקה של חיפוש ופענוח הוראות, ששוחזרו בכדי לעמוד ביעדים של זמני ביצוע קצרים יותר בדור כרטיסים גרפיים זה.

בנתיב נתוני הפירוק של מרקם המטמון L1, צוות הפיתוח הוסיף צעדים נוספים לצינור כדי להפחית את כמות העבודה שנעשתה בכל מחזור שעון כדי לעמוד ביעדים של הגדלת תדירות ההפעלה. הוספת שלבים היא אמצעי נפוץ לשיפור הסבילות לתדירות של עיצוב.

מתמטיקה מנות מהירה

חידוש חשוב נוסף של AMD Vega הוא שהוא תומך בעיבוד סימולטני של שתי פעולות בפחות דיוק (FP16) במקום אחת עם דיוק רב יותר (FP32). זו טכנולוגיה הנקראת Rapid Packet Math. Rapid Packet Math הוא אחת התכונות המתקדמות ביותר ב- AMD Vega ואינה קיימת בגרסאות קודמות של GCN. טכנולוגיה זו מאפשרת שימוש יעיל יותר בכוח העיבוד של ה- GPU המשפר את ביצועיו. ה- PlayStation 4 Pro הוא המכשיר שהפיק תועלת מרבית מהמתקנים המהירים של Rapid Packet ועשה זאת עם אחד ממשחקי הכוכבים שלו, Horizon Zero Dawn.

Horizon Zero Dawn הוא דוגמה נהדרת למה שהמתמטיקה של מנות מהירה יכולה להביא. משחק זה משתמש בטכנולוגיה מתקדמת זו כדי לעבד את כל מה שקשור לדשא, ובכך חוסך משאבים שיוכלו להשתמש במפתחים כדי לשפר את האיכות הגרפית של אלמנטים אחרים במשחק. Horizon Zero Dawn השפיע מהרגע הראשון על איכותו הגרפית המדהימה, עד כדי כך שמרשים שקונסולה של 400 יורו בלבד יכולה להציע קטע אמנותי שכזה. לרוע המזל, עדיין לא נעשה שימוש במתמטיקה המהירה של מנות מהירה במשחקי מחשב, והרבה מהאשמה היא שמדובר בתכונה בלעדית של Vega, שכן המפתחים לא רוצים להשקיע משאבים במשהו שמעט מאוד משתמשים יוכלו לנצל..

מוצלות פרימיטיביות

AMD Vega מוסיפה גם תמיכה בטכנולוגיה חדשה של פריימדרים שיידרים המספקים עיבוד גיאומטרי גמיש יותר ומחליפים מוצלי קודקוד וגיאומטריה בצינור עיבוד. הרעיון של טכנולוגיה זו הוא לחסל את הקודקודים שאינם נראים מהזירה כך שה- GPU לא יצטרך לחשב אותם, ובכך להפחית את רמת העומס בכרטיס הגרפי ולשפר את הביצועים של משחק הווידיאו. למרבה הצער, זוהי טכנולוגיה הדורשת עבודה רבה מצד המפתחים בכדי שיוכלו לנצל אותה והיא מוצאת מצב דומה מאוד לזה של מהירה במתמטיקה מהירה.

ל- AMD הייתה הכוונה ליישם את ה- Primitive Shaders ברמת הנהג, מה שיאפשר לטכנולוגיה זו לעבוד בצורה קסומה ומבלי שהמפתחים יצטרכו לעשות דבר. זה משהו שנשמע נחמד מאוד, אך לבסוף זה לא היה אפשרי בגלל חוסר האפשרות ליישם אותו ב- DirectX 12 ובשאר ה- APIs הנוכחיים. ה- Shadows של פרימיטיב עדיין זמינים, אך עליהם להיות המפתחים שמשקיעים משאבים ליישוםם.

ACE ו- Shaders אסינכרוניים

אם אנו מדברים על AMD ועל ארכיטקטורת ה- GCN שלה, עלינו לדבר על שינדרים אסינכרוניים, מונח שעליו דיברו כבר מזמן, אך כמעט לא נאמר עליו דבר. שיידרים אסינכרוניים מתייחסים למחשוב אסינכרוני, זוהי טכנולוגיה ש- AMD תכננה כדי לצמצם את החסר שספגו כרטיסי הגרפיקה בגיאומטריה.

כרטיסים גרפיים של AMD המבוססים על ארכיטקטורת GCN כוללים ACEs (Asynchronous Compute Engine), יחידות אלה מורכבות ממנוע חומרה המיועד למחשוב אסינכרוני, מדובר בחומרה שתופסת מקום בשבב וצורכת אנרגיה כך שהיא יישום אינו גחמה אלא הכרח. הסיבה לקיומם של ACE היא היעילות הגרועה של ה- GCN בכל הקשור לחלוקת עומס העבודה בין יחידות המחשוב השונות והגרעינים היוצרים אותם, מה שאומר שגרעינים רבים אינם עובדים ולכן מבוזבזים, למרות שהם נותרים צריכת אנרגיה. ה- ACE אחראי על מתן עבודה לגרעינים אלה שנשארו מובטלים כך שניתן יהיה להשתמש בהם.

הגיאומטריה שופרה בארכיטקטורת AMD Vega, אם כי היא עדיין מפגרת הרחק מאחורי ארכיטקטורת הפסקל של Nvidia בהקשר זה. היעילות הגרועה של GCN באמצעות גיאומטריה היא אחת הסיבות שהשבבים הגדולים של AMD אינם מספקים את התוצאה הצפויה מהם, שכן ארכיטקטורת ה- GCN הופכת לא יעילה יותר עם הגיאומטריה ככל שהשבב גדל. וכוללים מספר רב יותר של יחידות חישוב. שיפור הגיאומטריה היא אחת ממשימות המפתח של AMD עם הארכיטקטורות הגרפיות החדשות שלה.

HBCC וזיכרון HBM2

ארכיטקטורת AMD Vega כוללת גם בקר מטמון גבוה של רוחב פס (HBCC), שאינו קיים בגרעין הגרפי של APUs Raven Ridge. בקר HBCC זה מאפשר שימוש יעיל יותר בזיכרון HBM2 של כרטיסים גרפיים מבוססי Vega. בנוסף, זה מאפשר ל- GPU לגשת ל- RAM DDR4 של המערכת אם הזיכרון של HBM2 אוזל. HBCC מאפשרת גישה זו לבצע במהירות רבה וביעילות הרבה יותר, וכתוצאה מכך פחות אובדן ביצועים בהשוואה לדורות הקודמים.

HBM2 היא טכנולוגיית הזיכרון המתקדמת ביותר עבור כרטיסי מסך, זהו הדור השני של זיכרון הערימה ברוחב הפס הגבוה. טכנולוגיית HBM2 עורמת שבבי זיכרון שונים זה על גבי זה כדי ליצור חבילת צפיפות גבוהה במיוחד. שבבים מוערמים אלה מתקשרים זה עם זה באמצעות אוטובוס בין-חיבורי, שהממשק שלו יכול להגיע ל -4, 096 ביטים.

מאפיינים אלה גורמים לזיכרון HBM2 להיות רוחב פס גבוה בהרבה ממה שאפשר בזיכרונות GDDR, בנוסף לעשות זאת עם מתח נמוך וצריכת חשמל נמוכים בהרבה. יתרון נוסף של זיכרונות HBM2 הוא שהם ממוקמים קרוב מאוד ל- GPU, מה שחוסך מקום בכרטיס ה- PCB של הכרטיס הגרפי ומפשט את העיצוב שלו.

החלק הגרוע בזיכרונות HBM2 הוא שהם יקרים בהרבה מ- GDDR וקשים יותר לשימוש. זיכרונות אלה מתקשרים עם ה- GPU באמצעות מתווך, אלמנט די יקר לייצור, והופך את המחיר הסופי של כרטיס המסך ליקר יותר. כתוצאה מכך, כרטיסי גרפיקה מבוססי זיכרון של HBM2 יקרים יותר לייצור מאשר כרטיסי גרפיקה מבוססי זיכרון GDDR.

המחיר הגבוה הזה של זיכרון HBM2 ויישומו, כמו גם ביצועים נמוכים מהצפוי, היו הגורמים העיקריים לכישלון של AMD Vega בשוק המשחקים. AMD Vega לא הצליח להעלות על ביצועים של GeForce GTX 1080 Ti, כרטיס המבוסס על ארכיטקטורה של פסקל מבוגר כמעט בשנתיים.

כרטיסים גרפיים נוכחיים המבוססים על AMD Vega

כרטיסי הגרפיקה הנוכחיים של AMD תחת ארכיטקטורת Vega הם Radeon RX Vega 56 ו- Radeon RX Vega 64. הטבלה שלהלן מפרטת את כל התכונות החשובות ביותר של כרטיסים גרפיים חדשים אלה.

כרטיסים גרפיים AMD Vega הנוכחי
כרטיס גרפי	יחידות מחשב / Shaders	תדר שעון בסיס / טורבו	כמות הזיכרון	ממשק זיכרון	סוג זיכרון	רוחב פס זיכרון	TDP
AMD Radeon RX Vega 56	56 / 3, 584	1156/1471 מגהרץ	8 GB	2, 048 ביטים	HBM2	410 GB / s	210W
AMD Radeon RX Vega 64	64 / 4, 096	1247/1546 מגהרץ	8 GB	2, 048 ביטים	HBM2	483.8 GB / s	295W

AMD Radeon RX Vega 64 הוא הכרטיס הגרפי החזק ביותר של AMD כיום לשוק המשחקים. כרטיס זה מבוסס על סיליקון Vega 10, המורכב מ -64 יחידות מחשוב המתורגמות ל -4, 096 הצללות, 256 TMU ו -64 ROP. גרעין גרפי זה מסוגל לעבוד בתדר שעון של עד 1546 מגה הרץ עם TDP של 295W.

ליבת הגרפיקה מלווה בשני ערימות זיכרון של HBM2, אשר מסתכמות בסך הכל של 8 ג'יגה-בייט עם ממשק של 4, 096 סיביות ורוחב פס של 483.8 ג'יגה-בתים / שניות. זהו כרטיס גרפי עם ליבה גדולה מאוד, הגדולה ביותר שנעשתה אי פעם על ידי AMD, אך אינה מסוגלת לבצע ברמה של ליבת GeForce GTX 1080 Ti Pascal GP102, בנוסף לצריכת אנרגיה רבה יותר והפקת הרבה יותר חום. חוסר יכולתו של AMD להילחם עם Nvidia מבהיר כי ארכיטקטורת ה- GCN זקוקה להתפתחות הרבה יותר גדולה בכדי לעמוד בקלפי הגרפיקה של Nvidia.

העתיד של AMD Vega עובר 7nm

AMD עומדת להפיח חיים חדשים בארכיטקטורת AMD Vega שלה עם המעבר לתהליך ייצור של 7 ננומטר, מה שאמור להיות שיפור משמעותי ביעילות האנרגיה על פני עיצובים שוטפים בגובה 14nm. לעת עתה AMD Vega בגובה 7 ננומטר לא יגיע לשוק המשחקים, אלא יתמקד בתחום הבינה המלאכותית, שמעביר סכומי כסף גדולים. עדיין לא ידוע על פרטים קונקרטיים על AMD Vega בגובה 7nm, ניתן להשתמש בשיפור היעילות האנרגטית כדי לשמור על ביצועיהם של כרטיסים נוכחיים אך עם צריכת חשמל נמוכה בהרבה, או להפוך כרטיסים חדשים לחזקים הרבה יותר עם צריכה זהה לזו הנוכחית.

הקלפים הראשונים להשתמש ב- AMD Vega בשעה 7nm הם אינסטינקט Radeon. Vega 20 הוא ה- AMD GPU הראשון המיוצר בגודל 7nm, זהו גרעין גרפי המציע פעמיים את צפיפות הטרנזיסטורים לעומת הסיליקון הנוכחי של Vega 10. גודל שבב ה- Vega 20 הוא בערך 360 מ"מ 2, המייצג הפחתה שטח פנים של 70% לעומת Vega 10 בגודל 510mm2. פריצת דרך זו מאפשרת ל- AMD להציע גרעין גרפי חדש עם מהירות שעון מהירה של 20% ושיפור יעילות אנרגיה של כ- 40%. ל- Vega 20 יש עוצמה של 20.9 TFLOP, מה שהופך אותה לליבה הגרפית החזקה ביותר שהוכרזה עד כה, אפילו יותר מליבה Vta V100 של Nvidia המציעה 15.7 TFLOP, אם כי זה מיוצר בגודל 12nm, מה שמביא ל AMD יתרון ברור בהקשר זה.

זה מסיים את ההודעה שלנו ב- AMD Vega. זכור שאתה יכול לשתף את הפוסט הזה עם חבריך ברשתות החברתיות, בדרך זו אתה עוזר לנו להפיץ אותו כך שהוא יוכל לעזור למשתמשים רבים יותר הזקוקים לו. אתה יכול גם להשאיר תגובה אם יש לך עוד משהו להוסיף או להשאיר לנו הודעה בפורום החומרה שלנו.