Nieograniczone zastosowania nowej architektury AMD Vega

Do tej pory poznaliśmy jedynie karty graficzne Radeon z rodziny Polaris, których zadaniem było wypełnić średni segment rynku i usatysfakcjonować użytkowników pod względem osiągów, nie uszczuplając zbytnio ich kieszeni. Dopiero najnowsza architektura Vega ma ten obraz zmienić i stać się wzorcem, w kierunku którego pozostali producenci, tacy jak NVIDIA będą się kierować. Nowe rozwiązanie powstawało przez ostatnie 5 lat, i według zapewnień producenta, stwarza nowe możliwości dla graczy, rynku VR, profesjonalnego projektowania czy uczenia maszynowego. Współczesne potrzeby są ogromne i stale rosną. Wymagają przetwarzania olbrzymich ilości danych i szybkiego dostępu do dużych ilości pamięci. Dotychczasowe rozwiązania nie są wstanie sprostać tym obciążeniom, dlatego potrzebne są wysokowydajne procesory graficzne o innowacyjnej architekturze. To one staną się głównym elementem systemu, przejmując na siebie cały ciężar przetwarzania danych. W tym właśnie celu AMD stworzyło karty graficzne z architekturą Vega. Prawie wszystkie części silnika graficznego wewnątrz Vegi są nowe. Poza następnej generacji silnikiem obliczeniowym, posiada również nowy silnik geometryczny oraz nowy silnik kontroli pikseli. Pamięć cache i podsystemy renderowania zostały również całkowicie przebudowane. U podstaw architektury Vega powstała nowa jednostka obliczeniowa NCU (Next-Generation Compute Unit), która została zoptymalizowana pod kątem wyższych częstotliwości i większej liczby instrukcji wykonywanych w jednym cyklu zegara (IPC). NCU oparto na elastycznych jednostkach obliczeniowych, które mogą pracować w kilku trybach i natywnie przetwarzać 8, 16, 32 i 64-bitowe operacje w każdym cyklu zegara. Celem optymalizacji było uzyskanie znacznie wyższych częstotliwości, niż w poprzednich generacjach, a dodatkowo obsługa zmiennych typów danych sprawiła, że nowa architektura może znaleźć zastosowanie w różnych zastosowaniach. Dzisiejsze gry i aplikacje wykorzystują niezwykle skomplikowane geometrie. Spowodowane jest to zwiększającym się zapotrzebowaniem na coraz lepszą rozdzielczość. Im gęstsza jest siatka tym bardziej możemy przybliżać obiekty oraz poddawać je różnym modyfikacjom i deformacjom. Wymaga to jednak dużych mocy obliczeniowych. W tym celu producent wyposażył karty graficzne z rodziny Vega w nowy silnik geometryczny Geometry Pipeline. Pozwoli to programiście skorzystać na lepszej efektywności przetwarzania złożonej geometrii, a przy tym zapewnić przeszło 2-krotny zysk przepustowości przypadający na jeden takt zegara. Nowe rozwiązanie cechuje również równomierny rozkład obciążenia, którym steruje inteligentny kontroler zapewniając stałą wydajność. Zmodyfikowano również blok Pixel Engine, co zmniejszyło ilość generowanych pikseli i zwiększyło przepustowość pamięci. Użyty silnik wyświetlania wykorzystuje nowy mechanizm kontroli pikseli Draw Stream Binning Rasterizer. Umożliwia on obsługę pikseli w trybie „fetch once, shade once”, dzięki zastosowaniu sprytnego systemu wstępnego usuwania niewidocznych pikseli z finalnie prezentowanej sceny. Silnik wyświetlania pikseli Vega jest połączony z pamięcią podręczną L2, co umożliwia znaczną redukcję szczytowego obciążenia, które polega na częstych operacjach odczytu po zapisie danych. To zwiększa energooszczędność całego systemu. Vega posiada również nowy rewolucyjny podsystem pamięci, który został zoptymalizowany pod kątem przesyłania dużych ilości danych. Stworzona architektura obsługuje najnowszy standard wysokiej przepustowości pamięci – HBM2 (High Bandwidth Memory). Dzięki zastosowaniu znacznie wyższej częstotliwości pracy HBM2 zapewnia dwukrotnie wyższą przepustowość na pin, w porównaniu do poprzedniej wersji HBM1, znanej z innych modeli kart Radeon. Nowa struktura pamięci Vega jest bardzo unikatowa. Osobny kontroler pamięci w układach graficznych High-Bandwidth Cache Controller (HBCC) w elastyczny i programowalny sposób może uzyskać dostęp do pamięci podręcznej GPU jak i poza nią, poprzez precyzyjne przenoszenie danych. W ten sposób HBM2 oferuje 8-krotnie większą pojemność i 2-krotnie wyższą przepustowość, zajmując przy tym mniej niż połowę miejsca wymaganego przez pamięci typu GDDR5. Nowe rozwiązania w architekturze pamięci, pozwolą w przyszłości na współpracę nowych kart graficznych z wieloma rodzajami pamięci o pojemnościach adresowych dochodzących aż do 512 terabajtów. Oczekuje się, że produkty oparte o architekturę Vega pojawią się w pierwszej połowie 2017 roku. Eksperci przewidują jednak pewne opóźnienia i podają jako prawdopodobną datę - drugą połowę roku 2017. Jednym z powodów jest to, że na dzień dzisiejszy otrzymaliśmy jedynie skromną prezentację nowej architektury, bez konkretnych szczegółów. Innym z kolei to, że od 2017 roku AMD będzie się koncentrował na systemach o wysokiej wydajności a nie tylko GPU. Przykładem są umowy z Google i Alibabą na opracowanie i powstanie nowych akceleratorów graficznych Radeon Instinct.