PCDVD數位科技討論區 - AMD公佈Vega顯卡架構設計 5年來的GCN大改

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從2011年底首發HD 7970顯卡以來，AMD使用GCN架構已經有5年多時間了，同時針對圖形、計算雙重使命開發的GCN已經衍生出4代架構，時至今日依然是AMD顯卡的主流，在異步運算等設計上很有前瞻性，在DX12/Vulkan時代依然不落伍。儘管如此，AMD還是準備了新一代顯卡架構，昨晚正式公佈了Vega顯卡的架構設計，GCN架構將被NCU架構取代，不僅用上HBM2，還會使用新的HBC快取架構。

AMD發布新一代Vega的架構細節如下：
Vega顯卡新一代VRAM架構
Vega顯卡新一代幾何渲染管線
Vega顯卡新一代NCU單元
Vega顯卡新一代像素引擎

不過AMD還未公佈Vega顯卡的具體規格，包括串流處理器單元數量、核心頻率、記憶體頻率、效能水準、上市時間、售價等等。

Vega顯卡新一代記憶體架構
Vega顯卡為人熟知的一個特點就是HBM2，在2015年的Fiji核心上AMD使用了第一代的HBM記憶體，不過當時的Fiji架構並不是完全針對HBM開發，現在的Vega核心不同，AMD稱之為世界上最具並行性的GPU記憶體架構。

HBC快取，HBM2不僅僅是記憶體，AMD給的定義是高頻寬快取。

有關HBM2記憶體的優勢，相比HBM1代1Gbps的速率，HBM2的速率提升到2Gbps，這也是AMD宣稱2x頻寬/針腳的來源。

8倍密度，這是說HBM記憶體佔用的面積比GDDR5更低。

Techreport網站所曝光的Vega核心照片。

上面的示意圖，可以看到HBM2的配置方式跟Fury顯卡不同—AMD之前是每個GPU核心堆棧4顆HBM，現在的Vega則是堆棧2顆，TR網站曝光的Vega實物圖也證實了這個變化。這就解釋了AMD之前公佈的Vega顯卡在使用了速率雙倍的HBM2之後，頻寬為何是512GB/s，只跟第一代HBM顯卡相同。

HBM2容量更大，三星、SK Hynix都可以做到單顆容量4GB，Vega顯卡只要2顆就能實現8GB容量，容量上比Fury顯卡擴大一倍，但堆棧數量少了一半，導致等效頻寬從4096bit減少到2048bit，所以總頻寬一降一升之後並沒有變化，還是512GB/s。

512GB/s的顯卡頻寬在消費級產品依然是傲視群雄，比它高的是Tesla P100加速卡的720GB/s，但後者是針對高效能伺服器市場，價格與消費級不能相比。其次AMD這麼做顯然有助於降低成本，畢竟堆棧的HBM顆粒越少，製造難度也越低，成本也會更低。

HBCC快取主控

最高支援512TB虛擬尋址空間

自適應、細粒度數據遷移

Fallout4、Witcher3遊戲的實例，這兩款遊戲在分配的尋址空間要比實際佔用的高得多，大約是實際使用的2倍，浪費嚴重。原因與DX11 API效率低有關，但也跟傳統遊戲的使用方式有關。

Vega顯卡新一代幾何渲染管線
Vega顯卡第二個改進之處就是全新的可編輯幾何渲染管線，號稱每週期吞吐率提升一倍，並使用了新的原語渲染器，改善了載入均衡。

2倍的吞吐率

新的原語指令渲染器

改善了載入均衡

Vega顯卡新一代NCU單元
AMD顯卡的GCN架構已經使用4代了，也該是更新的時候，Vega顯卡上AMD使用了NCU（Next-Generation Compute Engine）架構，最佳化了IPC性能，提高了靈活性。

之前曝光的AMD NCU架構

AMD在這次的PPT中並沒有詳細介紹NUC架構的特點，不過之前有消息提到了NCU的改進之處—現有的GCN單元中每個CU計算單元是64個流處理器，實際上是由4組固定16-Wide的單元組成，而Vega顯卡的NCU架構中每組CU單元更具靈活性，可以根據工作負載來動態調配。

除了常規的FP32單精度、FP64雙精度之外，NCU還將支援8位元、16位元計算，性能還會雙倍甚至4倍成長，這點其實也不是秘密了，因為之前公佈的Radeon Instinct專業卡中MI25就是基於Vega顯卡的，其25TFLOPS的性能就是指FP16，FP32浮點性能是12.5TFLOPS。

NUC為更高的時脈頻率最佳化

AMD強調NCU是為更高的時脈頻率最佳化，顯然是在暗示Vega顯卡的頻率可以更高，目前的Polaris顯卡雖然也是14nm，不過GPU核心頻率在1.5GHz以內，這點比不上NVIDIA的Pascal顯卡，後者可以到1.8GHz以上，現在AMD也強調Vega顯卡為更高的時脈頻率及IPC性能最佳化，核心頻率也能跑的更高。

Vega顯卡新一代像素引擎

最後一部分改進就是新一代像素引擎了，目前傳統的架構中像素與紋理數據是非一致性的，新的像素引擎現在是後端與L2快取相連，這將會提高使用延遲渲染技術的應用性能，換句話說這個改進對VR渲染之類的應用程式很有價值。

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結果煞有其事的倒數網頁給的還是PPT....AMD你還是先乾一瓶農藥吧！