▷Amd vega

AMD Vegaは、AMDの最も先進的なグラフィックアーキテクチャの名前であり、GCNの最新の進化です。GCNアーキテクチャは、2011年以来私たちに付随しています。このGCNの進化は、これまでAMDの最も野心的なものです。

AMD VEGAグラフィックスカードとそのすべての機能についてもっと知りたいですか？ この投稿では、GCNアーキテクチャのすべての鍵とVegaが隠しているすべての秘密を確認します。

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GCNアーキテクチャの誕生とVegaに到達するまでの進化

AMDのグラフィックスカード市場における歴史を理解するには、 2006年にさかのぼる必要があります。サニーベール社が 、世界で2番目に大きいグラフィックスカードメーカーであるATIを買収したときです。業界のリーダーであるNvidiaと戦います。 AMDは、ATIのテクノロジーと知的財産のすべてを43億ドルの現金と5800万ドルの株で合計54億ドルの取引で購入し、10月25日に訴訟を完了しました。 2006年

当時、 ATIは、統合シェーダーの使用に基づいた最初のGPUアーキテクチャを開発していた 。 それまでは、すべてのグラフィックスカードに、頂点とシェーディング処理用の異なるシェーダーが含まれていました。 DirectX 10の登場により、統合されたシェーダーがサポートされました。つまり、GPU内のすべてのシェーダーは、頂点とシェードを無差別に処理できます。

TeraScaleは、ATIが統合シェーダーをサポートして設計したアーキテクチャでした 。 このアーキテクチャを利用した最初の商用製品は、Xbox 360ビデオコンソールでした。そのXPUと呼ばれるGPUはAMDによって開発され、当時のPCに搭載できるものよりもはるかに高度でした。 PCの世界では、TereaScaleはRadeon HD 2000、3000、4000、5000 、および6000シリーズのグラフィックスカードに命を吹き込みました。 それらのすべては、製造プロセスが90 nmから40 nmに進むにつれて、機能を改善するために継続的に小さな改善を行っていました。

年が経ち、TeraScaleアーキテクチャはNvidiaに比べて時代遅れになりました 。 TeraScaleのビデオゲームでのパフォーマンスは依然として非常に良好でしたが、Nvidiaに比べて大きな弱点がありました。これは、GPGPUを使用したコンピューティング用の低容量でした 。 AMDは、ゲームとコンピューティングの両方でNvidiaと戦うことができる新しいグラフィックアーキテクチャを設計する必要があることを理解しました。

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GCNは、ATIのTeraScaleを成功させるためにAMDが一から設計したグラフィカルアーキテクチャです。

Graphics Core Nextは、AMDが100％設計した最初のグラフィックアーキテクチャに付けられた名前ですが、論理的には、ATIから継承されたすべてが、その開発を可能にする鍵となっています。 Graphics Core Nextは単なるアーキテクチャではなく、このコンセプトは一連のグラフィックマイクロアーキテクチャと一連の命令のコード名を表しています 。 最初のGCNベースの製品は2011年の終わりに到着しました。RadeonHD 7970は、すべてのユーザーにそのような良い結果をもたらしました。

GCNは、VLIW SIMD TeraScaleアーキテクチャとは対照的なRISC SIMDマイクロアーキテクチャです。 GCNにはTeraScaleよりもはるかに多くのトランジスタが必要であるという欠点があり ますが、代わりにGPGPUを計算するためのはるかに優れた機能を提供し、コンパイラーをより単純にし、リソースをより有効に利用します 。 これらすべてにより、GCNはTeraScaleよりも明らかに優れたアーキテクチャとなり、市場の新しい需要に適応するための準備が大幅に強化されます。 最初のGCNベースのグラフィックスコアはTahitiで、 Radeon HD 7970に命を吹き込みました。 Tahitiは28nmプロセスを使用して構築され、最新のTeraScaleベースのグラフィックスコアであるRadeon HD 6970のCayman GPUの40nmと比較して、エネルギー効率が大幅に向上しました。

その後、 GCNアーキテクチャは 、Radeon HD 7000、HD 8000、R 200、R 300、RX 400、RX 500、およびRX Vegaシリーズのグラフィックスカードの数世代にわたって少し進化しました 。 Radeon RX 400sは14nmの製造プロセスを先導し 、GCNがエネルギー効率の新たな飛躍を遂げることを可能にしました。 GCNアーキテクチャは、PlayStation 4とXbox OneのAPUグラフィックスコアでも使用されています。XboxOneは、現在のソニーとマイクロソフトのビデオゲームコンソールで、価格に対して優れたパフォーマンスを提供します。

GCNアーキテクチャは 、このアーキテクチャの基本的な機能単位である計算ユニット（CU）と呼ばれるものに内部的に編成されています。 AMDは、異なる数のグラフィックスカードを作成するために、計算ユニットの数が多いまたは少ないGPUを設計しています 。 次に、これらの各GPUのコンピューティングユニットを非アクティブにして、同じチップに基づいて異なる範囲のグラフィックスカードを作成することができます。 これにより、一部のコンピューティングユニットで問題が発生した製造プロセスから出てきたシリコンを利用することができます。これは、業界で長年行われていることです。 Vega 64 GPUは64のコンピューティングユニットを内蔵しており、これまでにAMDが製造した最も強力なGPUです。

各コンピューティングユニットは、64個のシェーディングプロセッサまたはシェーダーと4個のTMUを組み合わせたものです。 コンピューティングユニットは、処理出力ユニット（ROP）とは別のものですが、その機能を利用しています。 各コンピューティングユニットは、スケジューラCU、ブランチ&メッセージユニット、4つのSIMDベクトルユニット、4つの64KiB VGPRファイル、1つのスカラーユニット、4 KiB GPRファイル、64 KiBのローカルデータクォータ、4つのテクスチャフィルターユニットで構成されます。 、16個のテクスチャリカバリロード/ストレージユニットおよび16 kB L1キャッシュ。

AMD VegaはGCNの最も野心的な進化です

GCNアーキテクチャの異なる世代間の違いはごくわずかであり、お互いにそれほど大きな違いはありません。 例外はVegaと呼ばれる第5世代のGCNアーキテクチャで、 クロックサイクルあたりのパフォーマンスを向上させるためにシェーダーを大幅に変更しました。 AMDは、2017年1月にAMD Vegaの詳細のリリースを開始し、最初の瞬間から高い期待を寄せています。 AMD Vegaは、クロックあたりの命令を増やし、より高いクロック速度に到達し、HBM2メモリとより大きなメモリアドレス空間をサポートします。 これらのすべての機能により、少なくとも紙の上では、前世代よりもパフォーマンスを大幅に向上させることができます。

アーキテクチャの改善には、新しいハードウェアプログラマー、新しいプリミティブ破棄アクセラレーター、新しいディスプレイドライバー、カラーチャンネルごとに10ビット品質で毎秒60 i フレームの 4K解像度でHEVCをデコードできる更新されたUVDも含まれます。 。

計算ユニットは大幅に変更されています

Raja Koduriが率いるAMD Vega開発チームは、計算ユニットの基本平面を変更して、より積極的な周波数目標を達成しました 。 以前のGCNアーキテクチャでは、信号が単一のクロックサイクルで完全な距離を移動できるため、特定の長さの接続の存在は許容可能でした。 これらのパイプラインの長さの 一部は、信号がクロックサイクルのスパンでそれらを通過できるように、Vegaで短くする必要がありました 。 AMD Vegaのコンピューティングユニットは、NCUとして知られるようになりました。これは、新世代のコンピューティングユニットと言い換えることができます。 AMD Vegaのパイプライン長の削減に、 命令の検索とデコードのロジックに変更が追加されました 。これは、この世代のグラフィックスカードの実行時間を短縮するという目的を満たすために再構築されました。

L1キャッシュテクスチャ解凍データパスで、開発チームはパイプラインにさらに多くのステップを追加して、各クロックサイクルで実行される作業量を減らし 、動作周波数を上げるという目標を達成しました。 ステージの追加は、デザインの周波数許容誤差を改善する一般的な方法です。

高速パケット数学

AMD Vegaのもう1つの重要な新機能は、 精度の高い単一の演算（FP32）ではなく、精度の低い2つの演算（FP16）の同時処理をサポートすることです。 これはRapid Packet Mathと呼ばれる技術です。 Rapid Packet MathはAMD Vegaの最も先進的な機能の1つであり、以前のGCNバージョンには存在しません。 このテクノロジーにより、GPUの処理能力をより効率的に使用できるようになり、パフォーマンスが向上します 。 PlayStation 4 Proは、Rapid Packet Mathを最大限に活用したデバイスであり、そのスターゲームの1つであるHorizo​​n Zero Dawnでこれを実現しています。

Horizo​​n Zero Dawnは、Rapid Packet Mathが提供できる優れたサンプルです 。 このゲームはこの高度なテクノロジーを使用して芝生に関連するすべてのものを処理するため、開発者がゲームの他の要素のグラフィック品質を向上させるために使用できるリソースを節約できます。 Horizo​​n Zero Dawn は、その圧倒的なグラフィック品質のために最初の瞬間から影響を与えました。たった400ユーロのコンソールがそのような芸術的なセクションを提供できることは印象的であるという点まで。 残念ながら、Rapid Packet MathはまだPCゲームで使用されていません。開発者は、ごく少数のユーザーが利用できるものにリソースを投資することを望まないため、これはVegaの独占的な機能であることが原因です。 。

プリミティブシェーダー

AMD Vegaは、より柔軟なジオメトリ処理を提供し、レンダーパイプの頂点とジオメトリシェーダーを置き換える新しいプリミティブシェーダーテクノロジーのサポートも追加します。 このテクノロジーのアイデアは、GPUが頂点を計算する必要がないように、シーンから非表示の頂点を削除することです。これにより、グラフィックカードの負荷レベルが下がり 、ビデオゲームのパフォーマンスが向上します 。 残念ながら、これはそれを利用できるようにするために開発者の側で多くの作業を必要とする技術であり、Rapid Packet Mathと非常によく似た状況にあります。

AMDは、ドライバーレベルでプリミティブシェーダーを実装するつもりでした。これにより 、開発者が何もしなくても、 このテクノロジーを魔法のように機能させることができます。 これはとても良さそうに聞こえるものですが、DirectX 12と現在の残りのAPI に実装することが不可能であったため 、 最終的には不可能でした 。 プリミティブシェーダーは引き続き使用できますが、実装にリソースを投資するのは開発者でなければなりません。

ACEと非同期シェーダー

AMDとそのGCNアーキテクチャについて話す場合、非同期シェーダーについて話さなければなりません。これは、ずっと前に話されていた用語ですが、ほとんど何も言われていません。 非同期シェーダーとは非同期コンピューティングを指し 、AMD がジオメトリを備えたグラフィックスカードが抱える欠陥を減らすために考案した技術です。

GCNアーキテクチャに基づくAMDグラフィックスカードには、ACE（非同期計算エンジン）が含まれます。これらのユニットは、非同期コンピューティング専用のハードウェアエンジンで構成され、チップ上のスペースを占有し、エネルギーを消費するハードウェアであるため、実装は気まぐれではなく、必要です。 ACEが存在する理由は、さまざまなコンピューティングユニットとそれらを形成するニュークリアスの間でワークロードを分散する際のGCNの効率が悪いためです。エネルギーを消費します。 ACEは、失業したままの核を使用できるようにするための作業を担当しています。

ジオメトリはAMD Vegaアーキテクチャで改善されていますが、この点に関しては、NvidiaのPascalアーキテクチャよりも大幅に遅れています。 チップが大きくなるとGCNアーキテクチャがジオメトリに対して非効率になるため、GCNのジオメトリに対する効率の悪さが、AMDの大きなチップが期待する結果をもたらさない1つの理由です。より多くの計算単位を含みます。 ジオメトリの改善は、新しいグラフィックスアーキテクチャでのAMDの主要なタスクの1つです。

HBCCおよびHBM2メモリ

AMD Vegaアーキテクチャには、Raven Ridge APUのグラフィックスコアにはない高帯域幅キャッシュコントローラー（HBCC）も含まれています。 このHBCCコントローラにより、VegaベースのグラフィックスカードのHBM2メモリをより効率的に使用できます。 さらに、HBM2メモリが不足した場合にGPUがシステムのDDR4 RAMにアクセスできるようにします 。 HBCCを使用すると、このアクセスをはるかに迅速かつ効率的に実行できるため、前の世代と比較してパフォーマンスの損失が少なくなります。

HBM2は、グラフィックスカード用の最も先進的なメモリテクノロジーであり、第2世代の高帯域幅スタックメモリです。 HBM2テクノロジは、さまざまなメモリチップを積み重ねて、非常に高密度のパッケージを作成します 。 これらのスタックされたチップは、インターコネクトバスを介して相互に通信します。インターコネクトバスのインターフェースは4, 096ビットに到達できます。

これらの特性により、HBM2メモリは、はるかに低い電圧と電力消費で実行できるだけでなく、GDDRメモリで可能な帯域幅よりもはるかに高い帯域幅を提供します 。 HBM2メモリのもう1つの利点は、GPUの非常に近くに配置されることです。これにより、グラフィックカードのPCB上のスペースが節約され、設計が簡素化されます。

HBM2メモリの悪い点は、GDDRよりもはるかに高価であり、使用がはるかに難しいことです。 これらのメモリは、製造コストが非常に高く、グラフィックスカードの最終的な価格をより高くする要素であるインターポーザーを介してGPUと通信します。 結果として、HBM2メモリベースのグラフィックカードは、GDDRメモリベースのグラフィックカードよりも製造コストがはるかに高くなります。

この高額なHBM2メモリとその実装、および予想よりも低いパフォーマンスは、ゲーム市場におけるAMD Vegaの失敗の主な原因でした 。 AMD Vegaは、GeForce GTX 1080 Ti（2年近く古いPascalアーキテクチャーに基づくカード）を上回っていませんでした。

AMD Vegaベースの現在のグラフィックスカード

Vegaアーキテクチャーに基づくAMDの現在のグラフィックスカードは、 Radeon RX Vega 56とRadeon RX Vega 64です。 次の表に、これらの新しいグラフィックカードの最も重要な機能をすべて示します。

現在のAMD Vegaグラフィックカード
グラフィックカード	計算単位/シェーダー	ベース/ターボクロック周波数	メモリ量	メモリインターフェース	メモリタイプ	メモリ帯域幅	TDP
AMD Radeon RXベガ56	56 / 3, 584	1156/1471 MHz	8 GB	2, 048ビット	HBM2	410 GB /秒	210W
AMD Radeon RX Vega 64	64 / 4, 096	1247/1546 MHz	8 GB	2, 048ビット	HBM2	483.8 GB /秒	295W

AMD Radeon RX Vega 64は、AMDが提供するゲーム市場で最も強力なグラフィックスカードです。 このカードはVega 10シリコンをベースにしており、 4, 096シェーダー、256 TMU、64 ROPに変換される64のコンピューティングユニットで構成されています 。 このグラフィックスコアは、 295Wの TDPで最大1546 MHzのクロック周波数で動作することができます。

グラフィックコアには2つのHBM2メモリスタックが付属しており、合計で4 GBの合計で8 GBになり、4, 096ビットのインターフェースと483.8 GB /秒の帯域幅を備えています 。 これは非常に大きなコアを備えたグラフィックスカードであり、AMDでこれまでで最大のものですが、GeForce GTX 1080 Ti Pascal GP102コアのレベルではパフォーマンスを発揮できず、さらに多くのエネルギーを消費して生産します。はるかに熱。 AMDがNvidiaと戦うことができないことは、Nvidiaのグラフィックスカードに対応するためにGCNアーキテクチャがより大きな進化を必要としていることを明らかにしているようです。

AMD Vegaの未来は7nmを通過します

AMDは、7 nm製造プロセスへの移行により、AMD Vegaアーキテクチャに新しい命を吹き込みます 。これは、14 nmでの現在の設計よりもエネルギー効率が大幅に向上することを意味します。 現時点では、AMD Vegaの7 nmはゲーム市場には届きませんが、多額の資金を移動させる人工知能セクターに焦点を当てます 。 AMD Vegaの 7 nmに関する具体的な詳細はまだわかっていません。エネルギー効率の向上は、現在のカードのパフォーマンスを維持するために使用できますが、消費電力ははるかに少なくなります。または、現在のものと同じ消費。

AMD Vegaを7 nmで使用する最初のカードは、Radeon Instinctです。 Vega 20は、7 nmで製造された最初のAMD GPUであり、現在のVega 10シリコンと比較して2倍の密度のトランジスターを提供するグラフィックコアです 。Vega20チップのサイズは約360 mm2で、これは削減を表しています。サイズが510mm2のベガ10と比較して、表面積は70％です 。 この画期的な技術により、AMDはクロック速度が20％高速で、エネルギー効率が約40％向上した新しいグラフィックスコアを提供できます。 Vega 20は20.9 TFLOPのパワーを備えており、これはこれまでに発表された最も強力なグラフィックスコアであり、15.7 TFLOPを提供するNvidiaのVolta V100コアよりもさらに強力です。これにより、AMDはこの点で明らかに有利になります。

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