Amd Vega

AMD Vega 는 AMD의 최첨단 그래픽 아키텍처의 이름이며 2011 년 이후 우리와 함께 한 GPU 아키텍처 인 GCN의 최신 진화입니다.이 GCN의 진화는 현재까지 가장 야심 찬 AMD입니다.

AMD VEGA 그래픽 카드 및 모든 기능에 대해 더 알고 싶습니까? 이 글에서 우리는 GCN 아키텍처의 모든 키와 Vega가 숨기는 모든 비밀을 검토합니다.

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베가에 도달 할 때까지 GCN 아키텍처의 탄생과 진화

그래픽 카드 시장에서 AMD의 역사를 이해하려면 Sunnyvale 회사가 세계에서 두 번째로 큰 그래픽 카드 제조업체 인 ATI 를 인수하고 수년 동안 사업을 수행했던 2006 년으로 돌아 가야 합니다. 업계 리더 인 Nvidia와 싸우십시오. AMD는 ATI의 모든 기술 및 지적 재산을 46 억 달러의 현금과 5 억 5 천 5 백만 달러의 주식으로 총 54 억 달러의 거래로 10 월 25 일, 2006.

당시 ATI는 통합 셰이더를 사용하여 최초의 GPU 아키텍처를 개발하고있었습니다. 그때까지 모든 그래픽 카드에는 정점 및 음영 처리를 위해 내부에 다른 셰이더가 포함되었습니다. DirectX 10이 출시되면서 통합 셰이더가 지원되었습니다. 즉, GPU의 모든 셰이더가 정점과 음영을 서로 다르게 사용할 수 있습니다.

TeraScale은 ATI가 통합 셰이더를 지원하도록 설계 한 아키텍처였습니다. 이 아키텍처를 사용하는 최초의 상용 제품은 Xbox 360 비디오 콘솔 인데, Xenos라는 GPU는 AMD에 의해 개발되었으며 당시 PC에 장착 할 수있는 것보다 훨씬 발전했습니다. PC 세계에서 TereaScale은 Radeon HD 2000, 3000, 4000, 5000 및 6000 시리즈의 그래픽 카드를 구현했습니다. 그들 모두는 제조 공정에서 진행되는 90nm에서 40nm까지의 성능을 향상시키기 위해 지속적으로 작은 개선을하고있었습니다.

몇 년이 지나고 TeraScale 아키텍처는 Nvidia에 비해 구식이되었습니다. 비디오 게임에서의 TeraScale의 성능은 여전히 ​​좋았지 만 Nvidia와 비교할 때 큰 약점을 지녔습니다. 이는 GPGPU를 사용한 컴퓨팅 용량이 적었습니다. AMD는 점점 더 중요한 부분 인 게임과 컴퓨팅 모두에서 Nvidia와 싸울 수있는 새로운 그래픽 아키텍처를 설계해야한다는 것을 이해했습니다.

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GCN은 AMD가 ATI의 TeraScale을 성공시키기 위해 처음부터 설계된 그래픽 아키텍처입니다.

Graphics Core Next는 AMD가 100 % 설계 한 최초의 그래픽 아키텍처의 이름 이지만, ATI에서 상속 된 모든 것이 개발을 가능하게하는 핵심 요소였습니다. Graphics Core Next는 아키텍처 그 이상입니다.이 개념 은 일련의 그래픽 마이크로 아키텍처 및 일련의 명령어에 대한 코드 이름을 나타냅니다. 최초의 GCN 기반 제품은 2011 년 말에 도착했으며 Radeon HD 7970은 모든 사용자에게 좋은 결과를 제공했습니다.

GCN은 VLIW SIMD TeraScale 아키텍처와 대조되는 RISC SIMD 마이크로 아키텍처입니다. GCN은 TeraScale보다 더 많은 트랜지스터가 필요하다는 단점이 있지만, 대신 GPGPU를 계산할 수있는 더 큰 기능을 제공하고 컴파일러를 더 단순하게 만들고 리소스를 더 잘 활용합니다. 이 모든 것이 GCN을 TeraScale보다 분명히 우월한 것으로 만들고 시장의 새로운 요구에 적응할 수 있도록 훨씬 잘 준비했습니다. 최초의 GCN 기반 그래픽 코어는 Tahiti로 Radeon HD 7970에 생명을 불어 넣었 습니다. Tahiti는 최신 TeraScale 기반 그래픽 코어 인 Radeon HD 6970의 Cayman GPU의 경우 40nm에 비해 에너지 효율성면에서 비약적인 향상을 나타내는 28nm 공정을 사용하여 제작되었습니다 .

그 후 GCN 아키텍처 는 여러 세대 의 Radeon HD 7000, HD 8000, R 200, R 300, RX 400, RX 500 및 RX Vega 시리즈 그래픽 카드에서 약간 발전했습니다. Radeon RX 400은 14nm에서 제조 공정을 시작 하여 GCN이 새로운 에너지 효율성을 달성 할 수 있도록했습니다. GCN 아키텍처는 소니와 Microsoft의 최신 비디오 게임 콘솔 인 PlayStation 4 및 Xbox One의 APU 그래픽 코어에서도 사용되며 가격 대비 뛰어난 성능을 제공합니다.

GCN 아키텍처 는 내부적으로 우리 가이 아키텍처의 기본 기능 단위 인 계산 단위 (CU) 로 구성됩니다. AMD는 다양한 범위의 그래픽 카드를 생성하기 위해 더 많거나 적은 수의 컴퓨팅 장치로 GPU를 설계합니다. 결과적으로, 각 GPU에서 컴퓨팅 장치를 비활성화하여 동일한 칩을 기반으로 다양한 범위의 그래픽 카드를 만들 수 있습니다. 이를 통해 일부 컴퓨팅 장치에서 문제가 발생하여 제조 공정에서 나온 실리콘을 활용할 수 있습니다. 이는 여러 해 동안 업계에서 이루어진 일입니다. Vega 64 GPU에는 64 개의 컴퓨팅 장치가 내장되어 있으며 현재까지 AMD에서 제조 한 가장 강력한 GPU입니다.

각 컴퓨팅 장치는 64 개의 쉐이딩 프로세서 또는 쉐이더를 내부에 4 개의 TMU와 결합 합니다. 컴퓨팅 장치는 처리 출력 장치 (ROP)와 분리되어 있지만 전원이 공급됩니다. 각 계산 단위는 스케줄러 CU, 분기 및 메시지 단위, 4 개의 SIMD 벡터 단위, 4 개의 64KiB VGPR 파일, 1 개의 스칼라 단위, 4 개의 KiB GPR 파일, 64KiB의 로컬 데이터 할당량, 4 개의 텍스처 필터 단위로 구성됩니다., 16 개의 텍스처 복구로드 / 스토리지 유닛 및 16kB L1 캐시.

AMD Vega는 GCN의 가장 야심 찬 진화입니다

서로 다른 세대의 GCN 아키텍처 간의 차이점은 매우 작고 서로 크게 다르지 않습니다. 예외적으로 Vega라고하는 5 세대 GCN 아키텍처 는 클럭 사이클 당 성능을 향상시키기 위해 셰이더를 크게 수정했습니다. AMD는 2017 년 1 월에 AMD Vega의 세부 정보를 공개하기 시작했으며 첫 순간부터 높은 기대를 불러 일으켰습니다. AMD Vega는 클럭 당 명령어를 증가시키고, 더 높은 클럭 속도에 도달하며, HBM2 메모리 및 더 큰 메모리 주소 공간을 지원합니다. 이러한 모든 기능을 사용하면 적어도 종이에서 이전 세대에 비해 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.

또한 아키텍처 개선에는 새로운 하드웨어 프로그래머, 새로운 프리미티브 버리기 가속기, 새로운 디스플레이 드라이버 및 컬러 채널당 10 비트 품질로 초당 60i 프레임 에서 4K 해상도로 HEVC를 디코딩 할 수 있는 업데이트 된 UVD가 포함됩니다..

컴퓨팅 장치가 크게 수정되었습니다

Raja Koduri가 이끄는 AMD Vega 개발 팀은 계산 단위의 기본 평면을 수정하여 훨씬 더 공격적인 주파수 목표를 달성했습니다. 이전 GCN 아키텍처에서는 신호가 단일 클록 사이클에서 전체 거리를 이동할 수 있기 때문에 특정 길이의 연결이 허용되었습니다. 이러한 파이프 라인 길이 중 일부 는 Vega로 짧아 져야 신호가 클록 사이클 범위에서 통과 할 수 있었으며 이는 Vega에서 훨씬 짧습니다. AMD Vega의 컴퓨팅 장치는 차세대 컴퓨팅 장치로 번역 될 수있는 NCU로 알려졌습니다. AMD Vega의 파이프 라인 길이를 줄이기 위해 명령의 검색 및 디코딩 논리에 수정 사항이 추가되었으며, 이 세대의 그래픽 카드에서 짧은 실행 시간의 목표를 달성하기 위해 재구성되었습니다.

L1 캐시 텍스처 압축 해제 데이터 경로에서 개발 팀은 파이프 라인에 더 많은 단계를 추가하여 작동주기 증가 목표를 달성하기 위해 각 클록주기에서 수행되는 작업량을 줄였습니다. 스테이지 추가는 설계의 주파수 허용 오차를 향상시키는 일반적인 방법입니다.

빠른 패킷 수학

AMD Vega의 또 다른 중요한 점 은 정밀도가 높은 단일 작업 (FP32) 대신 정밀도가 낮은 두 작업 (FP16)의 동시 처리를 지원 한다는 것입니다. 이것이 Rapid Packet Math라는 기술입니다. Rapid Packet Math는 AMD Vega에서 가장 고급 기능 중 하나이며 이전 GCN 버전에는 없습니다. 이 기술 은 GPU의 처리 능력을보다 효율적으로 사용할 수있게하여 성능을 향상시킵니다. PlayStation 4 Pro는 Rapid Packet Math의 이점을 최대한 활용하고 스타 게임 중 하나 인 Horizon Zero Dawn과 함께 한 장치입니다.

Horizon Zero Dawn은 Rapid Packet Math가 가져올 수있는 훌륭한 샘플입니다. 이 게임은이 고급 기술을 사용하여 잔디와 관련된 모든 것을 처리 하므로 개발자가 게임의 다른 요소의 그래픽 품질을 개선하는 데 사용할 수있는 리소스를 절약 할 수 있습니다. Horizon Zero Dawn 은 압도적 인 그래픽 품질로 첫 순간부터 400 유로의 콘솔 만 예술적 섹션을 제공 할 수 있다는 인상을 받았습니다. 불행히도, Rapid Packet Math는 아직 PC 게임에 사용되지 않았으며, 이는 개발자가 소수의 사용자 만 활용할 수있는 것에 리소스를 투자하고 싶지 않기 때문에 Vega의 독점적 기능이라는 점의 많은 비난입니다..

기본 쉐이더

AMD Vega는 또한 보다 유연한 지오메트리 프로세싱 을 제공 하고 렌더 파이프의 버텍스 및 지오메트리 쉐이더를 대체하는 새로운 기본 셰이더 기술에 대한 지원을 추가합니다. 이 기술은 GPU에서 계산할 필요가 없도록 화면에서 보이지 않는 정점 을 제거하여 그래픽 카드의로드 수준을 줄이고 비디오 게임 의 성능 을 향상시키는 것 입니다. 불행히도, 이 기술은 개발자가 활용할 수 있도록 많은 작업이 필요한 기술이며 Rapid Packet Math의 상황과 매우 유사한 상황을 찾습니다.

AMD는 드라이버 레벨에서 기본 셰이더를 구현할 의도를 가지고 있었으며, 이 기술을 사용 하면 개발자가 아무 것도하지 않아도이 기술을 마술처럼 사용할 수 있습니다. 이것은 매우 훌륭하게 들리지만, DirectX 12 및 기타 현재 API 에서 구현할 수 없기 때문에 불가능했습니다. 기본 셰이더는 계속 사용할 수 있지만 구현을 위해 리소스를 투자하는 개발자 여야합니다.

ACE 및 비동기 셰이더

AMD와 GCN 아키텍처에 대해 이야기한다면 오래 전에 이야기되었지만 더 이상 언급되지 않은 용어 인 비동기식 쉐이더에 대해 이야기해야합니다. 비동기식 쉐이더는 비동기식 컴퓨팅을 말하며, AMD 가 기하학을 가진 그래픽 카드로 인한 결함을 줄이기 위해 고안 한 기술입니다 .

GCN 아키텍처 기반의 AMD 그래픽 카드에는 ACE (Asynchronous Compute Engine)가 포함되며, 이 장치는 비동기 컴퓨팅 전용 하드웨어 엔진으로 구성되며 칩의 공간을 차지하고 에너지를 소비하는 하드웨어입니다. 이행은 변덕스럽지 않고 필수입니다. ACE가 존재하는 이유는 다른 컴퓨팅 장치 와이를 구성하는 핵 사이에 워크로드를 분배 할 때 GCN의 열악한 효율성으로 인해 많은 핵이 작동하지 않아 낭비되고 있음을 의미합니다. 에너지 소비. ACE는 실직 상태로 남아있는 핵에 사용할 수 있도록 작업을 담당하고 있습니다.

지오메트리는 AMD 베가 아키텍처에서 개선되었지만, 이와 관련하여 여전히 엔비디아의 파스칼 아키텍처보다 훨씬 뒤떨어져 있습니다. 지오메트리에 대한 GCN의 열악한 효율성 은 칩이 커짐에 따라 지오메트리에서 GCN 아키텍처가 비효율적으로됨에 따라 AMD의 더 큰 칩이 예상 한 결과를 제공하지 못하는 이유 중 하나 입니다. 더 많은 수의 계산 단위를 포함합니다. 지오메트리 개선은 새로운 그래픽 아키텍처에서 AMD의 주요 작업 중 하나입니다.

HBCC 및 HBM2 메모리

AMD Vega 아키텍처에는 Raven Ridge APU의 그래픽 코어에는없는 HBCC (High Bandwidth Cache Controller) 도 포함되어 있습니다. 이 HBCC 컨트롤러를 사용하면 Vega 기반 그래픽 카드의 HBM2 메모리를보다 효율적으로 사용할 수 있습니다. 또한 HBM2 메모리가 부족한 경우 GPU가 시스템의 DDR4 RAM에 액세스 할 수 있습니다. HBCC를 사용하면이 액세스를 훨씬 빠르고 효율적으로 수행 할 수 있으므로 이전 세대에 비해 성능 손실이 줄어 듭니다.

HBM2는 그래픽 카드를위한 최첨단 메모리 기술 이며, 2 세대 고 대역폭 메모리입니다. HBM2 기술은 서로 다른 메모리 칩을 서로 쌓아서 매우 고밀도 패키지를 만듭니다. 이 스택 칩은 인터커넥트 버스를 통해 서로 통신하며 인터페이스는 4, 096 비트에 도달 할 수 있습니다.

이러한 특성 으로 인해 HBM2 메모리는 훨씬 낮은 전압 및 전력 소비 로 GDDR 메모리 에서 가능한 것보다 훨씬 높은 대역폭을 제공합니다. HBM2 메모리의 또 다른 장점은 GPU에 매우 가깝게 배치되어 그래픽 카드 PCB의 공간을 절약하고 설계를 단순화한다는 것입니다.

HBM2 메모리의 단점은 GDDR 보다 훨씬 비싸고 사용하기가 훨씬 어렵다는 것입니다. 이러한 메모리는 인터 포저 (interposer)를 통해 GPU와 통신 하는데, 이는 제조 비용이 상당히 많이 들고, 그래픽 카드의 최종 가격이 더 비싸게합니다. 결과적으로 HBM2 메모리 기반 그래픽 카드는 GDDR 메모리 기반 그래픽 카드보다 제조 비용이 훨씬 비쌉니다.

HBM2 메모리의 높은 가격과 구현 및 예상보다 낮은 성능은 게임 시장에서 AMD Vega의 실패의 주요 원인이었습니다. AMD Vega는 거의 2 년이 지난 Pascal 아키텍처 기반 카드 인 GeForce GTX 1080 Ti를 능가하지 못했습니다.

AMD Vega 기반의 최신 그래픽 카드

Vega 아키텍처 하의 AMD의 현재 그래픽 카드는 Radeon RX Vega 56 및 Radeon RX Vega 64 입니다. 다음 표는 이러한 새 그래픽 카드의 가장 중요한 기능을 나타냅니다.

최신 AMD Vega 그래픽 카드
그래픽 카드	컴퓨팅 유닛 / 쉐이더	기본 / 터보 클럭 주파수	메모리 양	메모리 인터페이스	메모리 타입	메모리 대역폭	TDP
AMD 라데온 RX 베가 56	56 / 3, 584	1156/1471 MHz	8GB	2, 048 비트	HBM2	410GB / 초	210W
AMD 라데온 RX 베가 64	64 / 4, 096	1247/1546 MHz	8GB	2, 048 비트	HBM2	483.8GB / 초	295W

AMD Radeon RX Vega 64는 오늘날 게임 시장을위한 AMD의 가장 강력한 그래픽 카드입니다. 이 카드는 4, 096 개의 쉐이더, 256 개의 TMU 및 64 개의 ROP 로 변환되는 64 개의 컴퓨팅 장치로 구성된 Vega 10 실리콘을 기반으로합니다. 이 그래픽 코어는 295W 의 TDP로 최대 1546MHz 의 클록 주파수에서 작동 할 수 있습니다.

그래픽 코어에는 2 개의 HBM2 메모리 스택 이 수반되며 4, 096- 비트 인터페이스와 483.8 GB / s의 대역폭으로 총 8GB를 추가 합니다. 그것은 AMD에서 만든 것 중 가장 큰 코어를 가진 그래픽 카드이지만 더 많은 에너지를 소비하고 생산하는 것 외에도 GeForce GTX 1080 Ti Pascal GP102 코어 수준에서 수행 할 수 없습니다 훨씬 더 많은 열. AMD가 Nvidia와 싸울 수 없었기 때문에 GCN 아키텍처는 Nvidia의 그래픽 카드를 따라 잡기 위해 훨씬 더 큰 진화가 필요하다는 것을 분명히합니다.

AMD Vega의 미래는 7nm를 거칩니다

AMD는 7nm 제조 공정으로 이동하면서 AMD Vega 아키텍처에 새로운 생명을 불어 넣을 것입니다. 이는 14nm의 현재 설계에 비해 에너지 효율이 크게 향상 될 것입니다. 현재 7nm AMD Vega는 게임 시장에 도달하지 못하지만 인공 지능 분야에 중점을 두어 많은 돈을 움직 입니다. 7nm의 AMD Vega에 대한 구체적인 세부 사항은 아직 알려지지 않았으며, 에너지 효율 개선은 현재 카드의 성능을 유지하면서 전력 소비를 크게 낮추거나 새로운 카드를 더욱 강력하게 만드는 데 사용될 수 있습니다. 현재 소비량과 동일한 소비량.

7nm에서 AMD Vega를 사용하는 첫 번째 카드는 Radeon Instinct입니다. Vega 20은 7nm에서 제조 된 최초의 AMD GPU이며, 현재 Vega 10 실리콘에 비해 두 배의 트랜지스터 밀도를 제공하는 그래픽 코어입니다 .Vega 20 칩의 크기는 약 360mm2로 축소를 나타냅니다. 크기가 510mm2 인 Vega 10과 비교하여 70 %의 표면적. 이 혁신적인 기술을 통해 AMD는 클럭 속도가 20 % 빨라지고 에너지 효율이 약 40 % 향상된 새로운 그래픽 코어를 제공 할 수 있습니다. Vega 20은 20.9 TFLOP의 성능을 가지고 있으며, 현재까지 발표 된 가장 강력한 그래픽 코어로, 15.7 TFLOP를 제공하는 Nvidia의 Volta V100 코어보다 훨씬 뛰어납니다. AMD는 이와 관련하여 분명한 이점을 제공합니다.

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