Стратегия AMD создания "маленьких" видеопроцессоров

Новой стратегией AMD является создание ориентированных на массового потребителя GPU и применение CrossFire (нескольких GPU) для энтузиастов. NVIDIA, с другой стороны, как и 10 лет назад, продолжает выпускать большие по площади GPU и масштабировать их в сторону уменьшения для соответствующих приложений. Оба подхода необходимы и находят понимание, просто они нацелены на разные рынки. Подход AMD радикально не отличается от подхода NVIDIA, просто при проектировании AMD ориентируется на 1 ценовой сегмент ниже, чем NVIDIA.

В случае с GT200 NVIDIA создала чрезвычайно большой параллельный микропроцессор. Судите сами: 1,4 млрд. транзисторов и размер пластины 576 мм2.

Из таблицы на предыдущей странице видно, что AMD RV770, хотя и предназначен для массового применения, также очень велик. RV770 имеет 956 млн. транзисторов, что на 44% больше, чем у RV670 и составляет 68% от числа транзисторов у NVIDIA GT200.

2 GPU RV770, несмотря на то, что они изготовляются с использованием 55-нм техпроцесса, потребляют больше энергии, чем один GT200. Стоимость двух RV770 существенно ниже, чем одного GT200, хотя, вероятно, разница в цене частично обусловлена использованием разных техпроцессов. Если бы NVIDIA не побоялась рискнуть производить GT200 по 55-нм технологии, разница в цене была бы не столь значительной или даже была бы в пользу NVIDIA, т.к. GT200 использует один чип.

Хотя чип AMD существенно меньше, чем у NVIDIA, результаты RV770 во многих приложениях не хуже, чем у гиганта NVIDIA GT200.

Существует еще и пятый процессорный блок, обозначаемый t (transcendental - обрабатывающий трансцендентные операции).

AMD группирует 4 потоковых процессорных блока (x,y,z и w) с t-блоком и получается потоковый процессор (Streaming Processor - SP):

Потоковым процессором является закрашенная красным область. В отличие от потокового процессора NVIDIA, процессор AMD может обрабатывать до 5 инструкций одновременно.

Затем AMD группирует 16 таких потоковых процессоров в ядро SIMD.

Ядро AMD SIMD	Потоковый мультипроцессор (Streaming Multiprocessor - SM) NVIDIA

Ядро SIMD очень похоже на потоковый мультипроцессор NVIDIA со следующими исключениями.

1. В ядре AMD SIMD больше потоковых процессоров (16 против 8).
2. Максимальное число обрабатываемых потоковым процессором AMD инструкций в 5 раз выше, чем у потокового процессора NVIDIA.
3. Кэши инструкций и данных не включены в ядро SIMD.
4. AMD располагает текстурные блоки и кэш текстур вместе с потоковыми процессорами в ядре SIMD.
5. Видите 2 SFU (Special Function Unit - блоки обработки специальных функций) в потоковом процессоре NVIDIA? NVIDIA разместила 2 очень быстрых SFU в потоковом мультипроцессоре, AMD встраивает в каждый потоковый процессорный блок свой собственный SFU. Пока непонятно, какой из подходов является оптимальным для скорости вычислений, т.к. мы не знаем задержек при обработке инструкций или пропускной способности SFU от AMD и NVIDIA.

Обратите внимание, что по рассмотренным до данного момента параметрам RV770 не отличается от RV670 (который используется в Radeon HD 3870). На следующем шаге AMD и NVIDIA расходятся: в NVIDIA GT200 по 3 потоковых мультипроцессора объединяются в кластер обработки текстур TPC (Texture Processing Cluster), а 10 TPC объединяются в чип; AMD просто объединяет 10 ядер SIMD.

AMD's RV670

10 ядер SIMD в AMD RV670

Массив потоковых процессоров (Streaming Processor Array - SPA) NVIDIA GT200; вычислительных модулей меньше, но изощреннее "обвязка" вокруг них; большое внимание уделяется управлению потоками.

Число вычислительных блоков у RV770 с 10 ядрами SIMD в 2.5 раза больше, чем у RV670. И даже теоретическая вычислительная мощность RV770 выше, чем у NVIDIA GT200. Рассмотрим, например, число одновременно выполняемых инструкций - 800 у RV770 и 240 (+ 60 SFU) у GT200 - разница значительная.

Уже сейчас мы можем сделать вывод, что архитектуры графических процессоров AMD и NVIDIA рассчитаны на разные типы нагрузки. Графический процессор NVIDIA лучше справляется со множеством простых потоков (по 1 потоку на потоковый процессор), процессор AMD - с насыщенными инструкциями потоками (т.к. может одновременно обрабатывать по 5 инструкций из потока).

NVIDIA GeForce GTX 280

AMD Radeon HD 4870

1. Обратите внимание на кэши инструкций (Instruction Cache) и данных (Constant Cache). NVIDIA размещает их в потоковых мультипроцессорах, а AMD - вне кластеров ядер SIMD.
2. RV770 имеет только 4 64-битных контроллера памяти, в отличие от 8 у GT200.
3. Программируемый тесселятор (занимающийся разделением полигонов на правильные (выпуклые) полигоны или на треугольники) унаследован от графического процессора Xbox 360 (и R600/RV670); к сожалению, большинство разработчиков его не использует, т.к. он до сих пор не имеет поддержки DirectX.
4. AMD имеет отдельные аппаратные интерполяторы; у NVIDIA интерполяторы являются разделяемыми с SFU (блоками обработки специальных функций).

Если отбросить перечисленные выше различия, архитектура AMD в целом похожа на архитектуру NVIDIA; они отличаются лишь несколькими опциями в дизайне. NVIDIA развила архитектуру G80/G92; AMD сделала то же самое для RV770 - взяла RV670 и увеличила его вычислительные ресурсы более чем в 2 раза.

Образно говоря, шаг AMD от RV670 к RV770 больше, чем у NVIDIA от G80/G92 к GT200, но AMD из соображений конкуренции необходимо было сделать этот шаг.

В графическом процессоре GT200 NVIDIA увеличила вычислительную мощность примерно на 90%, а скорость обработки текстур - лишь на 25%, подчеркивая тенденцию увеличения вычислительной мощности графических процессоров.

Каждый из 10 TPC имеет 8 адресов и 8 фильтров. Теперь посмотрим на RV770:

4 адреса и 4 фильтра; отношение кол-ва адресов к кол-ву фильтров то же, что и у NVIDIA - 1:1; отношение Вычисления : Обработка текстур у RV770 существенно выше.

Из таблицы видно, что NVIDIA при переходе от G92 к GT200 увеличила отношение Вычисления : Обработка текстур от 2:1 до 3:1. AMD переплюнула NVIDIA уже в RV670 с соотношением 4 : 1, и у нее не было необходимости улучшать результат. Это означает, что для игр с бОльшим количеством текстур лучше походит NVIDIA, а для игр, требующих большой вычислительной мощности графического процессора - RV770.

AMD также внесла некоторые усовершенствования в модули обработки текстур. Способом, который AMD не разглашает, производительность на квадратный миллиметр была увеличена на 70%. Пропускная способность кэша текстур также была удвоена и составляет 480 Гб/сек, в то время как пропускная способность шины между каждым блоком кэша L1 и памятью L2 составляет 384 Гб/сек.

Источник: НИКС - Компьютерный Супермаркет

подписаться   |   обсудить в ВК   |