Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

Vega - rozbor architektonického preview, první fotografie a videa

Pojďme se podívat na shrnutí všeho, co odhalilo včerejší preview architektury Vega - nové technologie, fotografie čipu, odhad jeho rozměru a oficiální videa od AMD…
Amd Vega 10 01

AMD pojala preview architektury Vega formou ukončení NDA na technologickou prezentaci a fotografie, což sama doplnila zveřejněním několika videí, které událost komentují a vysvětlují, než aby konkretizovaly nebo doplňovaly technologické detaily. Tentokrát ale nezačneme u architektury, na tu se zaměříme za chvilku, nejprve se podíváme na samotné GPU:

Amd Vega 10 02

Vega 10

AMD sice hovoří o architektuře Vega a výslovně nespecifikovala, že GPU, které ukázala novinářům, ponese označení Vega 10, ale s ohledem na pravidla názvosloví, která zveřejnila při vydání Polaris, by první Vega - což je snad ta odhalená - měla být označena desítkou. Na snímku v úvodu i zde vidíte právě toto GPU v rukou šéfa Radeon Technology Group, kterým je Raja Koduri.

Amd Vega 10 04

Na první pohled je zřejmé, že jde v souladu s očekáváním o větší jádro osazené dvěma čipy tzv. HBM2 pamětí. Jako první se nabízí otázka, kolik měří, případně jaké je ve srovnání s Fiji. Teoreticky by mělo být menší, protože Raja Koduri před časem prohlásil, že tak velké GPU jako Fiji v plánu není. Rovněž první srovnání fotografií Fiji a Vega 10 naznačují, že novinka bude menší. Otázka je o kolik. Fotografie pořízené zešikma značně komplikují srovnání a vnášejí do něj poměrně velkou chybu. Porovnáváním různých snímků Vegy 10 s Fiji vychází, že Vega 10 je skutečně menší, nicméně rozpětí vychází od 500 do 590 mm², což nám mnoho neříká. Zkusil jsem proto srovnání jádra oproti HBM2 čipu (který je větší než původní HBM). Pokud proporce HBM2 čipů uváděné Hynixem odpovídají těm, které jsou osazené na GPU Vega (tzn. 11,87 × 7,75 milimetru), pak v rámci omezené přesnosti dané nízkým rozlišením fotek vychází, že Vega 10 dosahuje zhruba 520-525 mm².

Jádro je nejen výrazně menší než AMD Fiji, ale také mnohem menší Nvidia Pascal GP100 (610 mm²). Vlastně je menší než několik high-endových GPU Nvidie, ovšem na poměry AMD jde i přesto o relativně velký počin. Porovnejte si to ostatně sami:

GPUkartarozměrysběrnice
GP100Tesla P100610 mm²HBM
GM200GeForce GTX Titan X
GeForce GTX 980 Ti
601 mm²384bit
FijiRadeon Fury X596 mm²HBM
GT200GeForce GTX 280576 mm²512bit
GK110GeForce GTX Titan
GeForce GTX 780 Ti
551/561 mm²384bit
GF100
GF110
GeForce GTX 480
GeForce GTX 580
529 mm²384bit
Vega 10Radeon RX 5xx (?)~520-525 mm²HBM
G80GeForce 8800 GTX484 mm²384bit
GP102Nvidia Titan X
GeForce GTX 1080 Ti (?)
471 mm²384bit
GT200bGeForce GTX 285470 mm²512bit
Hawaii
Grenada
Radeon R9 290X
Radeon R9 390X
438 mm²512bit
R600Radeon HD 2900 XT420 mm²512bit
GM204GeForce GTX 980398 mm²256bit
CaymanRadeon HD 6970389 mm²256bit
TahitiRadeon HD 7970
Radeon R9 280X
365 mm²384bit
Tonga
Antigua
Radeon R9 285
Radeon R9 380X
359/366 mm²384bit
GF114GeForce GTX 560 Ti360 mm²256bit
R580Radeon X1900 XTX342 mm²256bit
CypressRadeon HD 5870336 mm²256bit
G92GeForce 8800 GT
GeForce 9800 GTX
334 mm²256bit
G70GeForce 7800 GTX334 mm²256bit
GP104GeForce GTX 1080314 mm²256bit
GK104GeForce GTX 680294 mm²256bit
R520Radeon X1800 XT288 mm²256bit
NV40GeForce 6800 Ultra287 mm²256bit
RV790Radeon HD 4890282 mm²256bit
R420Radeon X800 XT281 mm²256bit
G92bGeForce GTS 250264 mm²256bit
RV770Radeon HD 4870256 mm²256bit
R430Radeon X800 XL240 mm²256bit
Polaris 10Radeon RX 480232 mm²256bit
RV570Radeon X1950 PRO230 mm²256bit
GM206GeForce GTX 960227 mm²128bit
G94GeForce 9600 GT225 mm²256bit
R300Radeon 9700 PRO218 mm²256bit
GK106GeForce GTX 660214 mm²192bit
NV42GeForce 6800 GS213 mm²256bit
Pitcairn
Curacao
Radeon HD 7870
Radeon R9 270X
212 mm²256bit
GP106 GeForce GTX 1060200 mm²192bit 
NV30GeForce FX 5800 Ultra200 mm²128bit
G71GeForce 7900 GTX196 mm²256bit
RV670Radeon HD 3870192 mm²256bit

Vega 10 se zdá být o něco (~50 mm²) větší než Nvidia GP102, naopak o dost (~90 mm²) menší než Nvidia GP100 a rovnou si můžeme říct, že toto srovnání není jen akademické - novinka totiž bude konkurovat oběma z nich. Alespoň v tom smyslu, že bude určena jak pro high-endový herní trh (×GP102), tak pro výpočetní sféru (×GP100).

Architektura

AMD byla poměrně skoupá na informace k architektuře, respektive na předání jakýchkoli doplňujících či vysvětlujících informací k těm, které jsou již zahrnuté v oficiální prezentaci.

Začněme u výpočetních bloků. S jistotou můžeme říct, že architektura krom standardní přesnosti FP32 (single-precision) podporuje nativně FP16 (half-precision) a to při dvojnásobné rychlosti oproti FP32 a dále podporuje nativně Int8 a to při čtyřnásobné rychlosti oproti FP32. Bylo potvrzeno, že podporuje i FP64 (double-precision) s tím, že rychlost je konfigurovatelná. Můžeme předpokládat, že profesionální varianta Vega nabídne poloviční výkon oproti FP32 (pozn.: model s podporou FP64:FP32 v poměru 1:2 bude podle některých zdrojů vydán v roce 2018) a desktopová varianta bude softwarově omezena. Jde tedy o první (známou) grafickou architekturu, která nativně a s vysokou rychlostí podporuje všechny čtyři formáty.

 AMD Vega 10Nvidia Tesla P100Nvidia Titan XNvidia GeForce
GTX 1080
jádroVega 10GP100GP102GP104
plocha~525 mm²610 mm²471 mm²314 mm²
takt~1500 MHz1328 / 1480 MHz1417 / 15311607 / 1733 MHz
FP641:2 / 1:16 (?)1:21:321:32
TFLOPS~6,1~5,3~0,34~0,28
FP321:11:11:11:1
TFLOPS~12,3~10,6~11,0~8,9
FP162:12:11:641:64
TFLOPS~24,6~21,2~0,18~0,14
Int84:1-4:1neuvedeno
TFLOPS~49,2-~43,9?

Z herního hlediska je nicméně podstatný výkon v FP32. Výkon v Int8 je rozhodující pro neurální sítě, výkon v FP16 pro specifické výpočetní nasazení. API pro 3D grafiku zatím s využitím FP16 nepočítají, takže žádný výkonnostní bonus pro hráče podpora tohoto formátu v krátkodobém časovém horizontu nepřinese.

Amd Vega 25

Přejděme ke geometrii a uspořádání čipu. AMD naznačila, že architektura Vega umožňuje vyšší škálování než dosavadní generace GCN, nicméně s GPU Vega 10 zůstane konfigurace na čtyřech geometrických procesorech jako nabízí Hawaii, Fiji nebo Polaris. Podobně jako mezi těmito čipy docházelo ke zvyšování geometrického výkonu i přes zachování čtyř jednotek pro její zpracování, tak i tentokrát dojde k posunu, ale významnějšímu než u předešlých generací. Geometrický výkon bude zdvojnásoben a čip, oproti předešlým, které dokázaly pracovat nanejvýš s 4 trojúhelníky zároveň, bude schopný najednou pracovat až s 11 trojúhelníky.

Tajemné schéma z imgur.com

Pokud jste sledovali vydání architektury Polaris, budete si možná ještě pamatovat implementaci technologie nazvané Primitive Discard Accelerator. Tento obvod byl určený pro detekci polygonů, které nebudou rasterizovány, případně vzorkovány při anti-aliasingu a ty odstraňoval v počáteční fázi zpracování. Tím významně vzrostl výkon karty v náročných geometrických scénách. Vega přinese tzv. Primitive Shader, který rovněž bude odstraňovat skryté polygony, jejichž zpracování by pouze snižovalo výkon. Přes podobný účel bude patrně jeho implementace odlišná. Patrně půjde o jednotku, která zároveň bude zpracovávat úlohy Vertex Shaderu a Geometry Shader. AMD nebyla konkrétnější, takže lze jen předpokládat, že implementace v této fázi bude efektivnější.

Významnou změnu podstoupil rasterizér. To je téma, které se - oproti rychlé podpoře formátů Int8 a FP16 v unifikovaném jádře - týká právě hráčů. AMD nazývá nový koncept Draw Stream Binning Rasterizer a jeho princip spočívá v rasterizaci po malých úsecích obrazu, které je možné zpracovat s využitím cache na úrovni čipu, čímž dojde k omezení nároků na paměťovou sběrnici a ke snížení energetických nároků. Jde v podstatě o odpověď na tile-based rasterizér Nvidie (Maxwell, Pascal), ale vzhledem k tomu, že ani o jedné technologii nebyly zveřejněny detailní informace, není přímé srovnání možné. Lze předpokládat, že drtivá část nárůstu herní efektivity architektury Vega oproti Polaris bude pocházet právě z této technologie.

Od rasterizace se dostáváme k ROP jednotkám. Přestože vlastně nevíme, zda budou nějak funkčně upraveny, se způsob jejich využití zásadně mění. Zatímco ROP dosavadní architektury GCN měla vlastní cache, Vega napojí ROP na sjednocenou L2 cache. ROP se v podstatě stanou klienty této cache. Přestože je tato změna pravděpodobně v prvním řadě důsledkem úprav rasterizace, geometrie a celkově přepracovaného konceptu cache, může mít příznivé dopady na výkon (především v případě využití techniky deferred shading, ale také pro asynchronní shadery) a do jisté míry snížit potřebu nízkoúrovňových optimalizací softwaru pro dosažení optimálního výkonu.

Amd Vega 36

Již jsme nakousli cache: Začněme od první úrovně: Bude existovat L1 cache pro výpočty, pro geometrii a pro pixelové operace. Tyto tři se budou scházet u společné (výše zmíněné) L2 cache. Na L2 bude napojena obdoba současného hubu, který sdružuje klienty o nízkých nárocích na datovou propustnost (obrazové výstupy, PCIe sběrnici a podobně). Na druhé straně bude L2 napojena na tzv. high-bandwidth cache controller (HBCC), který naopak spojí všechny klienty s vysokými nároky na datovou propustnost. Mimo samotnou L2 cache půjde o sběrnici určenou k propojení s externími klienty (podle starších informací by měla dosahovat až 512 GB/s přenosové rychlosti) a dále HBCC připojí, co je ve schématu označeno jako high-bandwidth cache (HBC), která nebude tvořena ničím jiným, než paměťmi HBM.

Zatímco v případě grafických karet pro desktop bude HBC fungovat jako standardní grafická paměť, v případě výpočetních systémů půjde skutečně jen o cache a hlavním úložištěm budou velkokapacitní NV paměti. Už v případě GPU Fiji  AMD k HBM paměti přistupovala trochu odlišně než k DDR a využívala ji podobně jako cache, do které byla permanentně načítána / mazána aktuálně potřebná / nepotřebná data ze systémové paměti. Zatímco v případě DDR pamětí s omezenou propustnosti je tento přístup problematický (z celkové propustnosti je stále ukusována část odpovídající datovým přenosům po PCIe), v případě výrazně rychlejších HBM nehraje snížení propustnosti o část blokovanou přenosy po PCIe významnou roli.

Unifikovaná L2 cache nebude jediná hardwarová změna, která jde naproti vývojářům herních enginů a her. Další práci jim ušetří automatické řízení zdrojů. Nebudou muset sami rozhodovat, případně vlastním softwarem řídit, jaké zdroje a data uloží do grafické a jaké do systémové paměti. Automaticky se postará grafické jádro. Toto je na poli herních GPU zcela nová a dá se říct revoluční technologie, která nemá u dosavadních grafických karet obdoby. Podobná funkce se zatím objevila pouze u výpočetního GPU Nvidia P100 v rámci CUDA. Ve světě 3D grafiky jde ale o novum.

AMD nijak nekonkretizovala datum uvedení Radeonů postavených na nové architektuře. Oficiálním termínem proto zůstává dosavadní údaj: H2 2017, první polovina letošního roku. Jak je zvykem, první polovinou je vždy míněna druhá čtvrtina. Můj osobní tip by byl druhá polovina května plus mínus měsíc. Předpokládám, že do (poloviny?) dubna bude letošní rok patřit procesorům Ryzen.

Nakonec se můžete podívat na videa od AMD:

Tagy: 
Zdroje: 

fotografie GPU: Anandtech, TechReport, WCCFTech, 4Gamer

Diskuse ke článku Vega - rozbor architektonického preview, první fotografie a videa

Sobota, 7 Leden 2017 - 13:13 | Tom | probuh jaky Admin Jardo ? :) zminoval jsem nekde...
Sobota, 7 Leden 2017 - 12:13 | Tom | to je fakt ze v masove vyrobe je realny rozdil...
Sobota, 7 Leden 2017 - 11:33 | Hrdina | No mi to pak taky došlo, že Hynix dělá i 4GB čipy...
Sobota, 7 Leden 2017 - 10:15 | Jaroslav Crha | Tome, lžeš, načetl jsem si znovu ten článek a...
Sobota, 7 Leden 2017 - 08:44 | Jaroslav Crha | Ne ne, daleko víc lidí se probouzí ze sna, do...
Sobota, 7 Leden 2017 - 03:13 | Tom | tak tam se primo udava rychlost na jedno pouzdro...
Sobota, 7 Leden 2017 - 00:30 | Marek Moravčík | Nevieme ani výkon, nielen cenu. To, čo predviedli...
Sobota, 7 Leden 2017 - 00:18 | Tom | kde nekdo tvdi ze je to dobre ? prestan uz...
Pátek, 6 Leden 2017 - 23:20 | Jaroslav Crha | AMĎáci, nevidíte si na špičku nosu. nVidii...
Pátek, 6 Leden 2017 - 22:58 | Hrdina | Nerozumím, jak myslíš poslední větu v tomto...

Zobrazit diskusi