▷ Amd vega

AMD Vega je název nejpokročilejší grafické architektury AMD, jedná se o nejnovější vývoj GCN, jeho GPU architektury, která nás provází od roku 2011. Tento vývoj GCN je doposud nejambicióznější AMD.

Chcete se dozvědět více o grafických kartách AMD VEGA a jejich funkcích? V tomto příspěvku přezkoumáváme všechny klíče k architektuře GCN a všechna tajemství, která Vega skrývá.

Index obsahu

Zrození architektury GCN a její vývoj do dosažení Vegy

Abychom pochopili historii AMD na trhu s grafickými kartami, musíme se vrátit do roku 2006, kdy společnost Sunnyvale převzala ATI, druhého největšího výrobce grafických karet na světě, který byl v podnikání už léta. Bojujte s Nvidií, leaderem v oboru. Společnost AMD koupila veškerou technologii a duševní vlastnictví společnosti ATI v transakci v hodnotě 4, 3 miliardy dolarů v hotovosti a 58 milionů dolarů v akciích v celkové hodnotě 5, 4 miliardy dolarů, čímž dokončila akci 25. října, 2006.

V té době ATI vyvíjel, jaká by byla její první architektura GPU založená na použití sjednocených shaderů. Do té doby obsahovaly všechny grafické karty různé shadery uvnitř pro zpracování vrcholů a stínování. S příchodem DirectX 10 byly podporovány sjednocené shadery, což znamená, že všechny shadery v GPU mohou pracovat s vertices a stíny indiferentně.

TeraScale byla architektura, kterou ATI navrhovala s podporou sjednocených shaderů. Prvním komerčním produktem, který tuto architekturu využil, byla video konzole Xbox 360, jejíž GPU, nazvaný Xenos, byl vyvinut společností AMD a byl mnohem vyspělejší než to, co bylo možné připojit na PC té doby. Ve světě počítačů TereaScale přivedla k životu grafické karty ze série Radeon HD 2000, 3000, 4000, 5000 a 6000. Všichni postupovali ve výrobních procesech od 90 nm do 40 nm, neustále zlepšovali své schopnosti.

Roky ubíhaly a architektura TeraScale byla ve srovnání s Nvidií zastaralá. Výkon TeraScale ve videohrách byl stále velmi dobrý, ale ve srovnání s Nvidií měl velkou slabost, byla to nízká kapacita pro práci s počítači pomocí GPGPU. AMD pochopila, že je třeba navrhnout novou grafickou architekturu, schopnou bojovat s Nvidií jak ve hrách, tak v oblasti výpočetní techniky, což je stále důležitější část.

Doporučujeme si přečíst naše nejlepší návody k hardwaru a součástkám počítače:

• Historie AMD, procesory a grafické karty zeleného obra

GCN je grafická architektura navržená společností AMD od základů, aby nahradila TeraScale ATI

Graphics Core Next je jméno dané první grafické architektuře navržené 100% společností AMD, ačkoli logicky všechno zděděné od ATI bylo klíčem k tomu, aby byl jeho vývoj možný. Graphics Core Next je mnohem víc než jen architektura, tento koncept představuje kódový název pro řadu grafických mikroarchitektur a sadu pokynů. První produkt založený na GCN dorazil na konci roku 2011, Radeon HD 7970, který všem svým uživatelům dal tak dobré výsledky.

GCN je mikroarchitektura RISC SIMD, která kontrastuje s architekturou VLIW SIMD TeraScale. Nevýhodou GCN je, že vyžaduje mnohem více tranzistorů než TeraScale, ale na oplátku nabízí mnohem větší možnosti pro výpočet GPGPU, zjednodušuje překladač a lépe využívá zdroje. To vše dělá z GCN architekturu jednoznačně lepší než TeraScale a mnohem lépe připravenou přizpůsobit se novým požadavkům trhu. Prvním grafickým jádrem založeným na GCN bylo Tahiti, které oživilo Radeon HD 7970. Tahiti byl postaven pomocí 28nm procesu, což představuje obrovský skok v energetické účinnosti ve srovnání s 40nm pro nejnovější grafické jádro založené na TeraScale, Cayman GPU Radeon HD 6970.

Architektura GCN se poté během několika generací grafických karet řady Radeon HD 7000, HD 8000, R 200, R 300, RX 400, RX 500 a RX Vega mírně vyvinula. Radeon RX 400s zahájil výrobní proces ve 14 nm, což GCN umožnilo udělat nový krok v energetické účinnosti. Architektura GCN je také používána v grafickém jádru APU PlayStation 4 a Xbox One, současných herních konzolách Sony a Microsoft, které nabízejí výjimečný výkon za svou cenu.

Architektura GCN je interně organizována do tzv. Výpočetních jednotek (CU), které jsou základními funkčními jednotkami této architektury. AMD navrhuje GPU s větším či menším počtem výpočetních jednotek, aby vytvořil různé rozsahy grafických karet. Na druhé straně je možné deaktivovat výpočetní jednotky v každé z těchto GPU a vytvářet různé rozsahy grafických karet založených na stejném čipu. To nám umožňuje využívat křemík, který vyšel z výrobního procesu, s problémy v některých výpočetních jednotkách, což je v oboru již mnoho let. Vega 64 GPU má 64 výpočetních jednotek uvnitř a je nejsilnějším GPU vyráběným společností AMD.

Každá výpočetní jednotka kombinuje 64 stínovacích procesorů nebo shaderů se 4 TMU uvnitř. Výpočtová jednotka je oddělena od procesorových výstupních jednotek (ROP), ale je poháněna. Každá výpočetní jednotka se skládá z plánovací jednotky CU, pobočky a jednotky zpráv, 4 jednotek SIMD Vector, 4 souborů 64GiB VGPR, 1 skalární jednotky, souboru GPR 4 KiB, místní datové kvóty 64 kBi, 4 filtračních jednotek textury, 16 jednotek pro načítání / ukládání textury a vyrovnávací paměť L1 16 kB.

AMD Vega je nejambicióznějším vývojem GCN

Rozdíly mezi různými generacemi architektury GCN jsou celkem minimální a příliš se neliší. Výjimkou je architektura GCN páté generace, nazvaná Vega, která výrazně změnila shadery pro zlepšení výkonu za cyklus hodin. AMD začala zveřejňovat podrobnosti o AMD Vega v lednu 2017, což způsobovalo vysoká očekávání od prvních okamžiků. AMD Vega zvyšuje počet instrukcí za hodinu, dosahuje vyšších rychlostí hodin, nabízí podporu paměti HBM2 a větší adresový prostor paměti. Všechny tyto funkce vám umožňují výrazně zlepšit výkon oproti předchozím generacím, alespoň na papíře.

Architektonická vylepšení také zahrnují nové hardwarové programátory, nový primitivní akcelerátor výmětů, nový ovladač zobrazení a aktualizovaný UVD, který dokáže dekódovat HEVC při rozlišení 4K při 60 i snímcích za sekundu v 10bitové kvalitě na barevný kanál..

Výpočtové jednotky jsou výrazně upraveny

Vývojový tým AMD Vega, vedený Raja Koduri, upravil základní rovinu výpočetní jednotky tak, aby bylo dosaženo mnohem agresivnějších frekvenčních cílů. V předchozích architekturách GCN byla přítomnost spojení určité délky přijatelná, protože signály mohly projít celou vzdálenost v jediném hodinovém cyklu. Některé z těchto potrubí byly s Vegou zkráceny, aby je mohly signály procházet v rozsahu hodinových cyklů, které jsou ve Vega mnohem kratší. Výpočetní jednotky AMD Vega se staly známé jako NCU, které lze přeložit jako výpočetní jednotka nové generace. Ke zkrácení délky potrubí AMD Vega byly přidány úpravy v logice vyhledávání a dekódování instrukcí, které byly rekonstruovány tak, aby splňovaly cíle kratších časů provádění v této generaci grafických karet.

Na datové cestě dekomprese textury dekomprese vyrovnávací paměti L1 vývojový tým přidal další kroky do potrubí, aby se snížilo množství práce provedené v každém hodinovém cyklu, aby byly splněny cíle zvýšení provozní frekvence. Přidání fází je běžným prostředkem pro zlepšení frekvenční tolerance návrhu.

Rapid Packet Math

Další důležitou novinkou AMD Vega je to, že podporuje současné zpracování dvou operací s menší přesností (FP16) místo jedné s větší přesností (FP32). Toto je technologie zvaná Rapid Packet Math. Rapid Packet Math je jednou z nejpokročilejších funkcí v AMD Vega a není přítomen v předchozích verzích GCN. Tato technologie umožňuje efektivnější využití výpočetní síly GPU, což zvyšuje její výkon. PlayStation 4 Pro je zařízení, které má z Rapid Packet Math nejvíce užitek, a to díky jedné ze svých hvězdných her Horizon Zero Dawn.

Horizon Zero Dawn je skvělou ukázkou toho, co Rapid Packet Math může přinést. Tato hra používá tuto pokročilou technologii ke zpracování všeho, co souvisí s trávou, a tak šetří zdroje, které mohou vývojáři použít ke zlepšení grafické kvality dalších prvků hry. Horizon Zero Dawn zasáhl od první chvíle svou ohromující grafickou kvalitou do té míry, že je impozantní, že konzole o pouhých 400 EUR může nabídnout takovou uměleckou sekci. Bohužel, Rapid Packet Math dosud nebyl použit v PC hrách, velkou část viny za to je, že se jedná o exkluzivní vlastnost Vega, protože vývojáři nechtějí investovat prostředky do něčeho, co bude moci využít jen velmi málo uživatelů..

Primitivní shadery

AMD Vega také přidává podporu pro novou technologii Primitive Shaders, která poskytuje flexibilnější zpracování geometrie a nahrazuje vrcholky a geometrické shadery v renderovací trubce. Záměrem této technologie je vyloučit neviditelné vrcholy ze scény, takže je GPU nemusí vypočítat, čímž se sníží úroveň zatížení grafické karty a zlepší se výkon videohry. Bohužel, jedná se o technologii, která vyžaduje hodně práce ze strany vývojářů, aby ji mohli využít a zjistí situaci velmi podobnou situaci Rapid Packet Math.

AMD měla v úmyslu implementovat Primitive Shaders na úrovni ovladačů, což by této technologii umožnilo magickou práci a aniž by vývojáři museli dělat cokoli. To je něco, co znělo velmi pěkně, ale nakonec to nebylo možné kvůli nemožnosti implementace v DirectX 12 a zbytku současných API. Primitivní Shadery jsou stále k dispozici, ale musí to být vývojáři, kteří investují zdroje pro jejich implementaci.

ACE a asynchronní shadery

Pokud mluvíme o AMD a jeho GCN architektuře, musíme mluvit o Asynchronous Shaders, což je termín, o kterém se mluvilo už dávno, ale o kterém se už téměř nic neříká. Asynchronní shadery označují asynchronní výpočetní techniku, což je technologie, kterou AMD vymyslela, aby snížila nedostatek, ke kterému došlo u jejích grafických karet s geometrií.

Grafické karty AMD založené na architektuře GCN zahrnují ACE (Asynchronous Compute Engine), tyto jednotky se skládají z hardwarového motoru určeného pro asynchronní výpočet, je to hardware, který zabírá místo na čipu a spotřebovává energii, takže jeho Implementace není rozmar, ale nutnost. Důvodem existence ACE je nízká účinnost GCN, pokud jde o rozdělení pracovního zatížení mezi různé výpočetní jednotky a jádra, která je tvoří, což znamená, že mnoho jader je bez práce, a proto jsou zbytečná, i když zůstávají spotřebovávající energii. ACE má na starosti práci s těmito jádry, která zůstala nezaměstnaná, aby mohla být použita.

Geometrie byla vylepšena v architektuře AMD Vega, i když v tomto ohledu stále zaostává za architekturou Pascal Nvidia. Špatná účinnost GCN s geometrií je jedním z důvodů, proč větší čipy AMD od nich nepřinášejí očekávaný výsledek, protože architektura GCN se stává s geometrií neefektivnější, když se čip zvětšuje. a zahrnují větší počet jednotek výpočtu. Zlepšení geometrie je jedním z klíčových úkolů AMD s novými grafickými architekturami.

HBCC a HBM2 paměť

Architektura AMD Vega zahrnuje také řadič mezipaměti s velkou šířkou pásma (HBCC), který není přítomen v grafických jádrech APU Raven Ridge. Tento řadič HBCC umožňuje efektivnější využití paměti HBM2 grafických karet založených na Vega. Kromě toho umožňuje GPU přístup k DDR4 RAM systému, pokud dojde paměť HBM2. HBCC umožňuje tento přístup provádět mnohem rychleji a efektivněji, což má za následek menší ztrátu výkonu ve srovnání s předchozími generacemi.

HBM2 je nejpokročilejší paměťovou technologií pro grafické karty, jedná se o druhou generaci paměti s vysokou šířkou pásma. Technologie HBM2 na sebe hromadí různé paměťové čipy a vytváří tak balíček s extrémně vysokou hustotou. Tyto skládané čipy spolu komunikují prostřednictvím propojovací sběrnice, jejíž rozhraní může dosáhnout 4 096 bitů.

Díky těmto charakteristikám nabízí paměť HBM2 mnohem větší šířku pásma, než je možné u pamětí GDDR, kromě toho, že to dělá s mnohem nižším napětím a spotřebou energie. Další výhodou pamětí HBM2 je, že jsou umístěny velmi blízko GPU, což šetří místo na PCB grafické karty a zjednodušuje jeho design.

Špatnou částí paměti HBM2 je, že jsou mnohem dražší než GDDR a mnohem obtížnější je používat. Tyto vzpomínky komunikují s GPU pomocí interposeru, což je prvek, který je poměrně drahý na výrobu, a který zvyšuje konečnou cenu grafické karty. V důsledku toho je výroba grafických karet založených na paměti HBM2 mnohem dražší než výroba grafických karet založených na paměti GDDR.

Tato vysoká cena paměti HBM2 a její implementace, jakož i nižší výkon, než se očekávalo, byly hlavními příčinami selhání AMD Vega na herním trhu. AMD Vega nedokázal překonat GeForce GTX 1080 Ti, kartu založenou na architektuře Pascal téměř o dva roky starší.

Aktuální grafické karty založené na AMD Vega

Aktuální grafické karty AMD podle architektury Vega jsou Radeon RX Vega 56 a Radeon RX Vega 64. Následující tabulka uvádí všechny nejdůležitější funkce těchto nových grafických karet.

Aktuální grafické karty AMD Vega
Grafická karta	Vypočítat jednotky / shadery	Frekvence základních / turbo hodin	Množství paměti	Rozhraní paměti	Typ paměti	Šířka pásma paměti	TDP
AMD Radeon RX Vega 56	56/3 584	1156/1471 MHz	8 GB	2 048 bitů	HBM2	410 GB / s	210 W
AMD Radeon RX Vega 64	64 / 4, 096	1247/1546 MHz	8 GB	2 048 bitů	HBM2	483, 8 GB / s	295W

AMD Radeon RX Vega 64 je dnes nejsilnější grafickou kartou od AMD pro herní trh. Tato karta je založena na křemíku Vega 10, složeném ze 64 výpočetních jednotek, které se překládají do 4 096 shaderů, 256 TMU a 64 ROP. Toto grafické jádro je schopné pracovat s taktovací frekvencí až 1546 MHz s TDP 295W.

Grafické jádro je doprovázeno dvěma paměťovými zásobníky HBM2, které dohromady vytvářejí celkem 8 GB s 4 096bitovým rozhraním a šířkou pásma 483, 8 GB / s. Je to grafická karta s velmi velkým jádrem, největší, jaké kdy AMD vyrobila, ale která není schopna provádět na úrovni jádra GeForce GTX 1080 Ti Pascal GP102, kromě toho, že spotřebovává více energie a produkuje mnohem více tepla. Zdá se, že tato neschopnost AMD bojovat s Nvidií objasňuje, že architektura GCN potřebuje mnohem větší vývoj, aby udržel krok s grafickými kartami Nvidie.

Budoucnost AMD Vega prochází 7nm

AMD hodlá vdechnout novému životu své architektuře AMD Vega přechodem na výrobní proces 7nm, což by mělo znamenat významné zlepšení energetické účinnosti oproti současným návrhům na 14nm. Prozatím AMD Vega při 7 nm nedosáhne herního trhu, ale zaměří se na sektor umělé inteligence, který přesouvá velké množství peněz. Konkrétní podrobnosti o AMD Vega v 7nm nejsou dosud známy, zlepšení energetické účinnosti lze použít k udržení výkonu stávajících karet, ale s mnohem nižší spotřebou energie, nebo k tomu, aby nové karty byly mnohem výkonnější s stejná spotřeba jako ta současná.

První karty, které budou používat AMD Vega v 7nm, budou Radeon Instinct. Vega 20 je první AMD GPU vyráběný při 7 nm, jedná se o grafické jádro, které nabízí dvojnásobnou hustotu tranzistorů ve srovnání se současným křemíkem Vega 10. Velikost čipu Vega 20 je přibližně 360 mm2, což představuje snížení plocha povrchu 70% ve srovnání s Vega 10, která má velikost 510 mm2. Tento průlom umožňuje AMD nabídnout nové grafické jádro s 20% rychlejší rychlostí hodin a zlepšením energetické účinnosti přibližně 40%. Vega 20 má výkon 20, 9 TFLOP, což z něj činí nejsilnější grafické jádro, které bylo doposud oznámeno, dokonce více než jádro Volta V100 společnosti Nvidia nabízející 15, 7 TFLOP, i když se toto vyrábí ve 12nm, což dává AMD v tomto ohledu jednoznačnou výhodu.

Tím končí náš příspěvek na AMD Vega. Nezapomeňte, že tento příspěvek můžete sdílet se svými přáteli na sociálních sítích. Tímto způsobem nám pomůžete jej šířit, aby mohl pomoci více uživatelům, kteří jej potřebují. Také můžete zanechat komentář, pokud nám chcete přidat nebo zanechat zprávu na našem hardwarovém fóru.