▷ أمد فيجا

AMD Vega هو اسم هندسة الرسومات الأكثر تقدمًا لشركة AMD ، وهو أحدث تطور لـ GCN ، وهي بنية GPU التي رافقتنا منذ عام 2011. هذا التطور لـ GCN هو الأكثر طموحًا من AMD حتى الآن.

هل تريد معرفة المزيد عن بطاقات رسومات AMD VEGA وجميع ميزاتها؟ في هذا المنشور ، نراجع جميع مفاتيح بنية GCN وجميع الأسرار التي يخفيها Vega.

فهرس المحتويات

ولادة العمارة GCN وتطورها حتى الوصول إلى Vega

لفهم تاريخ AMD في سوق بطاقات الجرافيكس ، علينا أن نعود إلى عام 2006 ، عندما استحوذت شركة Sunnyvale على ATI ، ثاني أكبر مصنع لبطاقات الجرافيكس في العالم ، والتي كانت تعمل منذ سنوات. حارب مع نفيديا ، زعيم الصناعة. اشترت AMD جميع تقنيات ATI والملكية الفكرية في صفقة بقيمة 4.3 مليار دولار نقدًا و 58 مليون دولار في أسهم بقيمة إجمالية 5.4 مليار دولار ، واستكملت الإجراء في 25 أكتوبر ، 2006.

في ذلك الوقت ، كانت ATI تعمل على تطوير ما سيكون أول بنية GPU تعتمد على استخدام أجهزة تظليل موحدة. حتى ذلك الحين ، احتوت جميع بطاقات الرسومات على تظليلات مختلفة في الداخل لمعالجة الذروة والتظليل. مع ظهور DirectX 10 ، تم دعم أجهزة تظليل موحدة ، مما يعني أن جميع أجهزة تظليل وحدة معالجة الرسومات يمكن أن تعمل مع القمم والتظليل بلا مبالاة.

كان TeraScale هو الهيكل الذي صممته ATI بدعم من تظليل موحد. كان المنتج التجاري الأول الذي استفاد من هذه البنية هو وحدة تحكم الفيديو Xbox 360 ، التي تم تطوير GPU الخاصة بها ، والتي تسمى Xenos ، بواسطة AMD وكانت أكثر تقدمًا بكثير مما يمكن تركيبه على أجهزة الكمبيوتر في ذلك الوقت. في عالم الكمبيوتر الشخصي ، جلبت TereaScale بطاقات الرسومات من سلسلة Radeon HD 2000 و 3000 و 4000 و 5000 و 6000 إلى الحياة. كلهم كانوا يقومون بتحسينات صغيرة باستمرار لتحسين قدراتهم أثناء تقدمهم في عمليات التصنيع ، من 90 نانومتر إلى 40 نانومتر.

مرت السنين وأصبحت بنية TeraScale قديمة مقارنة بـ Nvidia. كان أداء TeraScale في ألعاب الفيديو جيدًا جدًا ، ولكن كان لديه نقطة ضعف كبيرة مقارنة بـ Nvidia ، وكانت هذه قدرة منخفضة على الحوسبة باستخدام GPGPU. أدركت AMD أنها بحاجة إلى تصميم بنية رسومية جديدة ، قادرة على القتال مع Nvidia في الألعاب والحوسبة ، وهو قسم يزداد أهمية.

نوصي بقراءة أفضل أجهزة الكمبيوتر وأدلة المكونات:

• تاريخ AMD ومعالجاته وبطاقات الجرافيكس الخاصة بالعملاق الأخضر

GCN هي العمارة الرسومية التي صممها AMD من الألف إلى الياء لخلافة TeraScale من ATI

Graphics Core Next هو الاسم الذي تم منحه لأول هندسة رسومية تم تصميمها بنسبة 100٪ بواسطة AMD ، على الرغم من أن كل شيء موروث من ATI كان منطقيًا هو المفتاح لجعل تطويره ممكنًا. الرسومات الأساسية التالية هي أكثر بكثير من مجرد بنية ، ويمثل هذا المفهوم اسم الرمز لسلسلة من الهياكل الدقيقة الرسومية ومجموعة من التعليمات. وصل أول منتج قائم على GCN في نهاية عام 2011 ، وهو Radeon HD 7970 الذي أعطى مثل هذه النتائج الجيدة لجميع مستخدميه.

GCN هي بنية مصغرة RISC SIMD تتناقض مع بنية VLIW SIMD TeraScale. لدى GCN عيب أنها تتطلب العديد من الترانزستورات أكثر من TeraScale ، ولكنها في المقابل توفر قدرات أكبر بكثير لحساب GPGPU ، وتجعل المترجم أكثر بساطة ، وتستخدم الموارد بشكل أفضل. كل هذا يجعل GCN بنية متفوقة بشكل واضح على TeraScale ، وأكثر استعدادًا للتكيف مع المتطلبات الجديدة للسوق. كان أول نواة رسومات مبنية على GCN هو تاهيتي ، الذي جلب Radeon HD 7970 إلى الحياة. تم بناء تاهيتي باستخدام عملية 28 نانومتر ، مما يمثل قفزة هائلة في كفاءة الطاقة مقارنة بـ 40 نانومتر لأحدث رسومات الجرافيك القائمة على TeraScale ، وحدة معالجة الرسوميات كايمان راديون HD 6970.

بعد ذلك ، تطورت بنية GCN بشكل طفيف على مدى عدة أجيال من بطاقات الرسوميات من سلسلة Radeon HD 7000 و HD 8000 و R 200 و R 300 و RX 400 و RX 500 و RX Vega. بشرت Radeon RX 400s في عملية تصنيع بسرعة 14 نانومتر ، مما أتاح لشركة GCN تحقيق قفزة جديدة في كفاءة الطاقة. يتم استخدام بنية GCN أيضًا في جوهر رسومات APU الخاص بـ PlayStation 4 و Xbox One ، وحدات تحكم ألعاب الفيديو الحالية من Sony و Microsoft والتي تقدم أداءً استثنائيًا لسعرها.

يتم تنظيم بنية GCN داخليًا في ما نسميه الوحدات الحسابية (CU) ، وهي الوحدات الوظيفية الأساسية لهذه العمارة. تصمم AMD وحدات معالجة الرسومات مع عدد أكبر أو أقل من وحدات الحوسبة لإنشاء نطاقاتها المختلفة من بطاقات الرسومات. في المقابل ، من الممكن إلغاء تنشيط وحدات الحوسبة في كل من وحدات معالجة الرسومات هذه لإنشاء نطاقات مختلفة من بطاقات الرسومات استنادًا إلى نفس الشريحة. هذا يسمح لنا بالاستفادة من السيليكون الذي خرج من عملية التصنيع مع وجود مشاكل في بعض وحدات الحوسبة ، وهو شيء تم القيام به في الصناعة لسنوات عديدة. تحتوي وحدة معالجة الرسومات Vega 64 على 64 وحدة حاسوبية في الداخل وهي أقوى وحدة معالجة رسومات تم تصنيعها بواسطة AMD حتى الآن.

تجمع كل وحدة حاسوبية 64 معالج تظليل أو تظليل مع 4 وحدات TMU بالداخل. وحدة الحوسبة منفصلة عن وحدات إخراج المعالجة (ROPs) ، لكنها مدعومة بها. تتكون كل وحدة حسابية من وحدة جدولة CU ، ووحدة فرع ورسالة ، و 4 وحدات ناقل SIMD ، و 4 ملفات 64KiB VGPR ، ووحدة قياسية ، وملف 4 KiB GPR ، وحصة بيانات محلية تبلغ 64 KiB ، و 4 وحدات تصفية نسيج ، 16 وحدة تحميل / تخزين لاستعادة الملمس وذاكرة تخزين مؤقت سعة 16 كيلوبايت L1.

AMD Vega هو أكثر تطور GCN طموحًا

الاختلافات بين الأجيال المختلفة من بنية GCN ضئيلة للغاية ولا تختلف كثيرًا عن بعضها البعض. الاستثناء هو بنية GCN من الجيل الخامس ، تسمى Vega ، والتي قامت بتعديل التظليل بشكل كبير لتحسين الأداء لكل دورة ساعة. بدأت AMD في نشر تفاصيل AMD Vega في يناير 2017 ، مما تسبب في توقعات عالية من اللحظات الأولى. تعمل AMD Vega على زيادة التعليمات لكل ساعة ، وتصل إلى سرعات أعلى للساعة ، وتوفر دعمًا لذاكرة HBM2 ومساحة أكبر لعنوان الذاكرة. تسمح لك كل هذه الميزات بتحسين الأداء بشكل كبير مقارنة بالأجيال السابقة ، على الأقل على الورق.

تتضمن التحسينات المعمارية أيضًا مبرمجي الأجهزة الجدد ، ومسرع تجاهل بدائي جديد ، وبرنامج تشغيل عرض جديد ، و UVD محدث يمكنه فك تشفير HEVC بدقة 4K بمعدل 60 إطارًا في الثانية بجودة 10 بت لكل قناة ملونة..

يتم تعديل وحدات الحوسبة بشكل كبير

قام فريق تطوير AMD Vega ، بقيادة رجا كودوري ، بتعديل المستوى الأساسي لوحدة الحساب لتحقيق أهداف تردد أكثر قوة. في معماريات GCN السابقة ، كان وجود اتصالات ذات طول معين مقبولًا لأن الإشارات يمكن أن تنتقل المسافة الكاملة في دورة ساعة واحدة. كان يجب اختصار بعض أطوال خطوط الأنابيب هذه باستخدام Vega بحيث يمكن للإشارات اجتيازها في نطاق دورات الساعة ، وهي أقصر بكثير في Vega. أصبحت وحدات الحوسبة AMD Vega تعرف باسم NCU ، والتي يمكن ترجمتها كوحدة حوسبة من الجيل الجديد. لتقليل أطوال خطوط الأنابيب من AMD Vega تمت إضافة تعديلات في منطق البحث وفك تشفير التعليمات ، والتي أعيد بناؤها من أجل تلبية أهداف أقصر أوقات التنفيذ في هذا الجيل من بطاقات الرسومات.

على مسار بيانات إلغاء ضغط نسيج ذاكرة التخزين المؤقت L1 ، أضاف فريق التطوير المزيد من الخطوات إلى خط الأنابيب لتقليل كمية العمل المنجز في كل دورة ساعة لتلبية أهداف زيادة تردد التشغيل. تعد إضافة المراحل وسيلة شائعة لتحسين تحمل التردد للتصميم.

الرياضيات الحزمة السريعة

ميزة أخرى مهمة لـ AMD Vega هي أنها تدعم المعالجة المتزامنة لعمليتين بدقة أقل (FP16) بدلاً من عملية واحدة بدقة أكبر (FP32). هذه تقنية تسمى الرياضيات السريعة. تعد Rapid Packet Math إحدى الميزات الأكثر تقدمًا في AMD Vega وهي غير موجودة في إصدارات GCN السابقة. تسمح هذه التقنية باستخدام أكثر كفاءة لقوة معالجة GPU ، مما يحسن من أدائها. جهاز PlayStation 4 Pro هو الجهاز الذي استفاد أكثر من Rapid Packet Math ، وقد فعل ذلك مع إحدى ألعابه النجوم ، Horizon Zero Dawn.

Horizon Zero Dawn هي عينة رائعة لما يمكن أن تجلبه الرياضيات السريعة للحزم. تستخدم هذه اللعبة هذه التكنولوجيا المتقدمة لمعالجة كل ما يتعلق بالعشب ، وبالتالي توفير الموارد التي يمكن للمطورين استخدامها لتحسين جودة الرسومات للعناصر الأخرى في اللعبة. تأثر Horizon Zero Dawn منذ اللحظة الأولى بجودته الرسومية الساحقة ، لدرجة أنه من المثير للإعجاب أن وحدة التحكم التي تبلغ 400 يورو فقط يمكن أن تقدم مثل هذا القسم الفني. لسوء الحظ ، لم يتم استخدام Rapid Packet Math حتى الآن في ألعاب الكمبيوتر ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى كونها ميزة حصرية لـ Vega ، حيث لا يرغب المطورون في استثمار الموارد في شيء لن يتمكن سوى عدد قليل جدًا من المستخدمين من الاستفادة منه..

تظليل بدائي

تضيف AMD Vega أيضًا دعمًا لتكنولوجيا Shadow البدائية الجديدة التي توفر معالجة هندسية أكثر مرونة واستبدال تظليل الرأس والهندسة في أنبوب تقديم. تتمثل فكرة هذه التقنية في التخلص من القمم غير المرئية من المشهد بحيث لا تضطر GPU إلى حسابها ، وبالتالي تقليل مستوى الحمل على بطاقة الرسومات وتحسين أداء لعبة الفيديو. لسوء الحظ ، هذه تقنية تتطلب الكثير من العمل من جانب المطورين حتى يتمكنوا من الاستفادة منها وتجد وضعًا مشابهًا جدًا لوضع Rapid Packet Math.

كانت AMD تعتزم تنفيذ Shaders البدائية على مستوى السائق ، مما سيسمح لهذه التقنية بالعمل بطريقة سحرية ودون أن يضطر المطورون إلى القيام بأي شيء. كان هذا شيئًا يبدو لطيفًا جدًا ، ولكن في النهاية لم يكن ذلك ممكنًا بسبب استحالة تنفيذه في DirectX 12 وبقية واجهات برمجة التطبيقات الحالية. لا تزال أداة تظليل البدائية متاحة ، ولكن يجب أن يكون المطورون هم الذين يستثمرون الموارد لتنفيذها.

ACE و Shaders غير المتزامنة

إذا تحدثنا عن AMD وبنيتها GCN فعلينا أن نتحدث عن Shader غير المتزامن ، وهو مصطلح تم الحديث عنه منذ فترة طويلة ، ولكن لم يعد يتم ذكر أي شيء تقريبًا. تشير Shaders غير المتزامنة إلى الحوسبة غير المتزامنة ، وهي تقنية ابتكرتها AMD لتقليل النقص الذي تعانيه بطاقات الرسومات الخاصة بها مع الهندسة.

تشتمل بطاقات AMD الرسومية المستندة إلى بنية GCN على ACE (محرك الحوسبة غير المتزامن) ، وتتكون هذه الوحدات من محرك أجهزة مخصص للحوسبة غير المتزامنة ، وهو عبارة عن جهاز يستهلك مساحة على الشريحة ويستهلك الطاقة حتى التنفيذ ليس نزوة بل ضرورة. سبب وجود ACEs هو ضعف كفاءة GCN عندما يتعلق الأمر بتوزيع عبء العمل بين وحدات الحوسبة المختلفة والنوى التي تشكلها ، مما يعني أن العديد من النوى عاطلة عن العمل وبالتالي تضيع ، على الرغم من أنها لا تزال استهلاك الطاقة. إن ACE هي المسؤولة عن إعطاء العمل لهذه النوى التي ظلت عاطلة عن العمل حتى يمكن استخدامها.

تم تحسين الهندسة في بنية AMD Vega ، على الرغم من أنها لا تزال متخلفة عن بنية Nvidia's Pascal في هذا الصدد. ضعف كفاءة GCN مع الهندسة هو أحد الأسباب التي تجعل رقائق AMD الأكبر لا تحقق النتيجة المتوقعة منها ، حيث تصبح بنية GCN غير فعالة مع الهندسة مع نمو الشريحة بشكل أكبر. وتشمل عددًا أكبر من وحدات الحساب. يعد تحسين الهندسة أحد المهام الرئيسية لشركة AMD من خلال بنيتها الرسومية الجديدة.

ذاكرة HBCC و HBM2

تشتمل بنية AMD Vega أيضًا على وحدة التحكم في ذاكرة التخزين المؤقت ذات النطاق الترددي العالي (HBCC) ، والتي لا توجد في نوى الرسومات الخاصة بوحدات Raven Ridge APU. تتيح وحدة التحكم HBCC استخدامًا أكثر كفاءة لذاكرة HBM2 لبطاقات الرسومات المستندة إلى Vega. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يسمح لوحدة معالجة الجرافيكس بالوصول إلى ذاكرة DDR4 للنظام إذا نفدت ذاكرة HBM2. يسمح HBCC بإجراء هذا الوصول بشكل أسرع وأكثر كفاءة ، مما يؤدي إلى فقدان أقل للأداء مقارنة بالأجيال السابقة.

HBM2 هي تقنية الذاكرة الأكثر تقدمًا لبطاقات الجرافيكس ، وهي الجيل الثاني من الذاكرة المكدسة ذات النطاق الترددي العالي. تعمل تقنية HBM2 على تجميع رقائق ذاكرة مختلفة فوق بعضها البعض لإنشاء حزمة عالية الكثافة للغاية. تتواصل هذه الرقائق المكدسة مع بعضها البعض عبر ناقل ربط ، يمكن أن تصل واجهته إلى 4096 بت.

هذه الخصائص تجعل ذاكرة HBM2 توفر نطاقًا تردديًا أعلى بكثير مما هو ممكن مع ذكريات GDDR ، بالإضافة إلى القيام بذلك بجهد أقل بكثير واستهلاك طاقة. ميزة أخرى لذكريات HBM2 هي أنها قريبة جدًا من GPU ، مما يوفر مساحة على بطاقة الرسومات PCB ويبسط تصميمها.

الجزء السيئ في ذكريات HBM2 هو أنها أغلى بكثير من GDDRs وأكثر صعوبة في الاستخدام. تتواصل هذه الذكريات مع وحدة معالجة الرسومات من خلال وسيط ، وهو عنصر مكلف للغاية في التصنيع ، مما يجعل السعر النهائي لبطاقة الرسومات أكثر تكلفة. ونتيجة لذلك ، فإن تصنيع بطاقات الرسومات المستندة إلى الذاكرة HBM2 أكثر تكلفة بكثير من بطاقات الرسومات المستندة إلى الذاكرة GDDR.

كان هذا السعر المرتفع لذاكرة HBM2 وتنفيذها ، بالإضافة إلى الأداء المنخفض عن المتوقع ، الأسباب الرئيسية لفشل AMD Vega في سوق الألعاب. فشلت AMD Vega في التفوق على بطاقة GeForce GTX 1080 Ti ، وهي بطاقة تستند إلى بنية باسكال أقدم من عامين تقريبًا.

بطاقات الرسومات الحالية على أساس AMD Vega

بطاقات رسومات AMD الحالية تحت هندسة Vega هي Radeon RX Vega 56 و Radeon RX Vega 64. يسرد الجدول التالي كافة الميزات الأكثر أهمية لبطاقات الرسومات الجديدة هذه.

بطاقات رسومات AMD Vega الحالية
بطاقة جرافيكس	وحدات حساب / تظليل	تردد ساعة القاعدة / توربو	مقدار الذاكرة	واجهة الذاكرة	نوع الذاكرة	عرض نطاق الذاكرة	TDP
AMD Radeon RX Vega 56	56 / 3،584	1156/1471 ميجاهرتز	8 جيجا	2048 بت	HBM2	410 جيجابايت / ثانية	210 واط
AMD Radeon RX Vega 64	64 / 4،096	1247/1546 ميجاهرتز	8 جيجا	2048 بت	HBM2	483.8 جيجابايت / ثانية	295 واط

تعد AMD Radeon RX Vega 64 أقوى بطاقة رسومات من AMD اليوم لسوق الألعاب. تعتمد هذه البطاقة على فيغا 10 سيليكون ، تتكون من 64 وحدة حسابية تترجم إلى 4096 تظليل و 256 وحدة نمطية و 64 هيكل الحماية من الانقلاب. قلب الرسومات هذا قادر على العمل بتردد ساعة يصل إلى 1546 ميجاهرتز مع TDP من 295 وات.

يرافق قلب الرسومات جهازي ذاكرة HBM2 ، والتي تضيف ما يصل إلى إجمالي 8 جيجابايت مع واجهة 4096 بت وعرض النطاق الترددي 483.8 جيجابايت / ثانية. إنها بطاقة رسومات ذات قلب كبير جدًا ، أكبرها على الإطلاق بواسطة AMD ، ولكنها غير قادرة على الأداء على مستوى GeForce GTX 1080 Ti Pascal GP102 core ، بالإضافة إلى استهلاك المزيد من الطاقة وإنتاج المزيد من الحرارة. يبدو أن عدم قدرة AMD على القتال مع Nvidia يوضح أن هندسة GCN تحتاج إلى تطور أكبر بكثير لمواكبة بطاقات الرسومات Nvidia.

مستقبل AMD Vega يمر عبر تقنية 7nm

ستنقل AMD حياة جديدة في هندسة AMD Vega مع الانتقال إلى عملية تصنيع 7 نانومتر ، مما يعني تحسنًا كبيرًا في كفاءة الطاقة مقارنة بالتصاميم الحالية عند 14 نانومتر. في الوقت الحالي ، لن تصل AMD Vega بسرعة 7 نانومتر إلى سوق الألعاب ، ولكنها ستركز على قطاع الذكاء الاصطناعي ، الذي ينقل مبالغ كبيرة من المال. لم يتم حتى الآن معرفة تفاصيل محددة حول AMD Vega بسرعة 7 نانومتر ، ويمكن استخدام التحسين في كفاءة الطاقة للحفاظ على أداء البطاقات الحالية ولكن مع استهلاك طاقة أقل بكثير ، أو لجعل البطاقات الجديدة أكثر قوة مع نفس الاستهلاك الحالي.

ستكون البطاقات الأولى التي تستخدم AMD Vega في 7 نانومتر هي Radeon Instinct. Vega 20 هي أول وحدة معالجة رسومات AMD يتم تصنيعها عند 7 نانومتر ، وهي عبارة عن مركز رسومي يوفر ضعف كثافة الترانزستورات مقارنة بسليكون Vega 10. الحالي.حجم رقاقة Vega 20 تقريبًا 360 مم 2 ، مما يمثل انخفاضًا مساحة 70٪ مقارنة مع Vega 10 بحجم 510mm2. يمكّن هذا الاختراق AMD من تقديم نواة رسومية جديدة بسرعة 20٪ أسرع على مدار الساعة وتحسين كفاءة الطاقة بنسبة 40٪ تقريبًا. تتمتع Vega 20 بقوة 20.9 TFLOPs ، مما يجعلها أقوى نواة رسومات تم الإعلان عنها حتى الآن ، حتى أكثر من نفيديا Volta V100 الأساسية التي تقدم 15.7 TFLOPs ، على الرغم من أن هذا تم تصنيعه في 12nm ، مما يضع AMD في ميزة واضحة في هذا الصدد.

ينتهي هذا المنشور على AMD Vega. تذكر أنه يمكنك نشر هذه المشاركة مع أصدقائك على الشبكات الاجتماعية ، وبهذه الطريقة يمكنك مساعدتنا في نشرها بحيث يمكنها مساعدة المزيد من المستخدمين الذين يحتاجون إليها. يمكنك أيضًا ترك تعليق إذا كان لديك شيء آخر لإضافته أو ترك رسالة لنا في منتدى الأجهزة لدينا.