Патент показва, че след Navi AMD може да използва Nvidia-подобна архитектура

Патент показва, че след Navi AMD може да използва Nvidia-подобна архитектура

В раздел: Новини от на 30.01.2019, 1,641 показвания

Наблюдателни колеги са забелязали, че нова заявка за патент от страна на AMD е публикувана през средата на декември 2018 г. Тя е свързана с графичните им процесори и е подадена още през средата на 2017 г., но чак сега е публикувана. Заявката за патент показва нов дизайн на следващо поколение (след GCN), високоскоростни и с ниска консумация поточни процесори на AMD. Освен това в патента се набляга на подобряването на изчислителната мощност на паралелната обработка на графичните процесори от следващо поколение и увеличаване на ефективността им.

Нека да уточним, че това не е свързано с архитектурата NAVI. Настоящата архитектура Graphics Core Next (GCN) на AMD бе представена още през 2012 г., като архитектура, която ще бъде основа на всички поколения GPU-та на компанията през следващите години и както изглежда животът и ще преключи с излизането на NAVI, по-късно през тази година.
Следващата графична архитектура на AMD ще дебютира догодина, през 2020 г. и е обозначена в “пътната карта” на AMD, като Next Gen 7nm+. По-късно стана ясно, че това поколение все пак има някакво първоначално кодово име и то е AMD Arcturus. То е съвсем логично, предвид заявеното от AMD, че смятат и за бъдеще да се придържат към корените на наименованията на графичните си процесори (в случая имена на звезди). Това, което се знае за Arcturus е, че трябва да бъде следващата им графична карта от най-висок клас, която ще излезе през 2020 г. и ще бъде произведена по 7 nm + технологичен процес. “Арктур” е доста амбициозно име, но GCN архитектурата вече не е способна да го изпълни като смисъл и затова AMD са заложили съвсем нова графична архитектура.
С тази заявка за патент на AMD, започва да се нарежда пъзела на следващото им поколение графична архитектура. Но нека да видим какво интересно има в този патент. Все пак да направим уговорка, че не сме експерти по GPU архитектури и дизайн и по-надолу има оценки и заключения единствено почерпени от техническото описание на патентната заявка.

Както и да е, заявката за патент е изтекла в Twiter от автора на много подобни изтичания – Komachi Ensaka  със заглавие “STREAM PROCESSOR WITH HIGH BANDWIDTH AND LOW POWER VECTOR REGISTER FILE” (Поточен процесор с висока пропусквателна способност и подобрена енергоефективност) и на пръв поглед следва и се основава на дизайна, представен в предишно заявление за патент на компанията. По-ранният патент беше публикуван през май миналата година, озаглавен: “Множество данни в една инструкция (Super-SIMD) за пресмятане от графични процесори (GPU).”

Стандартната SIMD в настоящата архитектура на Graphics Core Next (GCN) съдържа 16 аритметични логически единици (ALU) и всяка изчислителна единица (CU) има четири от тези SIMD в нея. Това по същество ни дава 64 “ядра”. Например, когато казваме, че Radeon VII има 3 840 GCN ядра в него, именно за тези “ядра” става въпрос. При GCN архитектурата изчислителната единица (CU) се явява най-малката, напълно независим единица в GPU.
CU единицата има много споделени ресурси вътре в нея, като например планирането и системата за кеширане, които могат да се използват от всички отделни SIMD. Очевидно тези ресурси не могат да бъдат използвани едновременно, така че CU единицата трябва сама да реши кога ще се обработват инструкциите във всеки SIMD. Това неминуемо може да доведе до тясно място в GPU и именно това се опитва да реши тази последна патентна заявка.

Новите поточни процесори с висока пропусквателна способност, съдържат много повече логика, отколкото в стария GCN-стил прости ALU-а. Патентът показва, че всеки потоков процесор повече прилича на старата GCN изчислителна единица, като обаче съдържа свой собствени кеш, буфери и опашка за инструкции. Това може да доведе до това, че всяко „ядро“ да стане най-малката независима част от графичния процесор, тъй като те ще бъдат по-приспособени към изпълнение на задачи, без да се налага да чакат да използват общи, споделени ресурси вградени в стандартната CU единица.

В предишната заявка за патент, има схема на това, как ще изглежда обновения дизайн на CU единицата, когато са поместени четири от по-сложните поточни процесори, които след това могат да изпратят завършени задачи към планировчика и споделения кеш на новата изчислителна единица.

 

Това не означава непременно, че ще позволи на AMD да добави още поточни процесори или “ядра” в своите графични процесори, но означава, че те ще бъдат много по-способни от предшествениците си. Всичко това предполага, че е много по-малка вероятността новите ядра да стоят бездействащи, докато чакат достъп до общите ресурси. По същество това би трябвало да означава, че с по-малко вероятно новите ядра да бъдат изчакани, докато се очакват общи ресурси да станат достъпни. Следващото поколение GPU ще може да изпълнява повече задачи при паралелна обработка (повече изчислителни задачи за тактов цикъл).

Патентът посочва, че един вариант на конструкцията на потоковите процесори съдържа 16 ALU в общата компановка (като при настоящите GCN модел), следователно други изпълнения могат да съдържат различен брой ALU-та. Тогава в изчислителен план могат да бъдат създадени по-мощни чипове с по-голям брои ALU-а в тях, или по-ефективни, високо паралелни маломощни чипове с по-малък брой ALU-a.

Тъй като графичната архитектура на AMD вече е силно фокусирана върху изчисленията, дизайна на следващото поколение (вероятно Arcturus) може да се окаже “чудовище”. А с този много по-сложен дизайн на потоковите процесори в CU, не е особено далеч от поточния мултипроцесор (SM), който NVIDIA използва за собствените си графични процесори.
Тук има потенциал не само за обещания WinML (подобна функция на DLSS), но и DXR може да намери своето място.
Другата страна на по-сложните поточни процесори е, че те трябва да работят в система с по-ниска консумация на енергия. Те са проектирани да заобикалят някои буфери и да предотвратяват дублираното използване на ресурси, а също и системата за рециклиране на кеша. Това означава, че той не трябва отново да извлича данните, с които поточният процесор трябва да работи отново.

Паралелите между съществуващия многопроцесорен дизайн на Nvidia и този потенциален нов поточен процесор на AMD не са трудни за анализ. Чрез интегриране на повече логика в най-малките части на своите графични процесори, AMD ще осигурят по-прецизен контрол на изчислителната единица, следователно и енергийната ефективност и паралелната обработка ще се подобрят, което потенциално ще повиши производителността за тактов цикъл.

И днес, като доминираща GPU технология, повечето системи са оптимизирани за дизайна на Nvidia. Създавайки графична архитектура, която може да използва всички съществуващи оптимизации за NVIDIA, но добавяйки своите собствени предимства, новите чипове Radeon на AMD могат да се окажат истинско предизвикателство за Nvidia.

Всичко това би трябвало да допринесе за превръщането на следващото поколение GPU архитектура на AMD едновременно в по-паралелна, по-мощна и в същото време по-енергийно ефективна, нещо, което феновете на Radeon отдавна чакат.

За момента всичко това е все още много спекулативно и няма конкретен намек от страна на AMD, че това всъщност ще го видим в следващото им поколение GPU архитектура (2020 г.), без значение дали ще е с кодово име Arcturus. Но времето работи в наша полза и до голяма степен осмисля всичко написано – GCN архитектурата вече доста дълго време се използва и е морално остаряла, още повече тя е проектирана във време, когато 28nm графичните процесори бяха на дневен ред. Така или иначе догодина е планирано да се появи следващата генерация GPU-а и е най-вероятно тогава да видим тази нова архитектура. Едва ли AMD ще чакат още няколко години, за да я въведат.

Сега говорим за литографии с много по-малки размери, което предоставя потенциал да добавяме по-голямо количество логика в блоковете на GPU чиповете, като сме в състояние да поберем нужното количество, за да ги направим достатъчно мощни, без да бъдат трудни за производство и прекалено скъпо.

 

По материали на Overclockersclub, PCGamesn






Етикети: , , , , ,


Един коментар

  1. 1 Гого // 30.01.2019 в 20:26

    Направо си плаче за 8К гейминг, при някое стабилно чудовище, с много от новите сложни ALU-та. :)

Коментари: