AMD大爆發(fā) Vega GPU架構(gòu)技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)

　　Vega架構(gòu)的四大特點(diǎn)

　　Vega架構(gòu)是拉加·庫德里(Raja Koduri)回爐AMD的首期之作。拉加·庫德的職業(yè)生涯始于大名鼎鼎的S3 Graphics，后來進(jìn)入ATI公司并成為圖形技術(shù)的領(lǐng)軍者之一。2009年AMD并購(gòu)ATI，給業(yè)界帶來很大的波動(dòng)，拉加·庫德里此時(shí)擔(dān)任圖形業(yè)務(wù)的首席技術(shù)官，不過并購(gòu)不久就被喬布斯挖走、為蘋果公司研發(fā)新一代圖形處理器。不過在2013年4月，他重新又回到了AMD、重新執(zhí)掌圖形技術(shù)部門，負(fù)責(zé)新一代產(chǎn)品的開發(fā)—值得一提的是，AMD現(xiàn)時(shí)大火的Ryzen處理器架構(gòu)，主導(dǎo)者也是從蘋果重新回爐的Jim Keller，而當(dāng)年他是K7和K8架構(gòu)的架構(gòu)設(shè)計(jì)者，一手打造了AMD處理器的輝煌時(shí)代(遺憾的是，Jim Keller已于2015年9月從AMD二度離職)。

　　拉加·庫德里回到AMD之后，被任命為視覺計(jì)算企業(yè)副總裁(Corporate Vice President of Visual Computing)，同時(shí)負(fù)責(zé)GPU的硬件開發(fā)以及軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)。之后的Fijii、Polaris兩代改良架構(gòu)都是在他的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行，我們也得見此后AMD的圖形業(yè)務(wù)緩慢回升，縮小了與對(duì)手的差距—但GCN架構(gòu)使然，難以有根本性的改觀。因此，新一代的Vega架構(gòu)讓外界報(bào)以很高的期望。

　　Vega GPU的邏輯架構(gòu)示意

　　在今年一月份的CES展會(huì)上，AMD對(duì)外披露了Vega的部分技術(shù)細(xì)節(jié)，雖然關(guān)鍵的性能指標(biāo)還不得而知，但我們還是可以從下列資料中可以看出Vega所具有的巨大潛力。而總結(jié)起來，Vega將有以下四大技術(shù)要點(diǎn)，分別是：革命性的存儲(chǔ)架構(gòu)、更靈活的幾何渲染、高級(jí)像素引擎以及NCU下一代計(jì)算單元。

　　革命性的存儲(chǔ)架構(gòu)：HBM2+ HBCC

　　Fiji架構(gòu)中引入的HBM(高帶寬)顯存是AMD的獨(dú)門絕技，在2015年這項(xiàng)技術(shù)引入時(shí)確實(shí)引起業(yè)界的矚目。HBM架構(gòu)將顯存的管芯(DIE)與GPU的DIE集成在同一個(gè)基片上，等于圖形處理器本身就集成了顯存，這樣，顯卡的PCB板上就沒有傳統(tǒng)的顯存，只需要供電電路和輸出接口元器件，顯卡的尺寸可以變得非常之小—相當(dāng)于筆記本顯卡模塊的尺寸，作為當(dāng)時(shí)的高端顯卡，F(xiàn)iji的高集成度和小尺寸因此給人留下深刻印象。再者，HBM的顯存以3D堆疊的方式封裝在一起，單枚芯片的傳輸位寬可以達(dá)到1024bit，相當(dāng)于GDDR5的32倍之多!我們知道，傳輸帶寬等于位寬乘以頻率，HBM具有高位寬的優(yōu)勢(shì)，顯存的頻率就可以大大降低，在Fiji中它的頻率只有1GHz，每個(gè)顯存堆棧的帶寬突破100GB/s，比GDDR5的傳統(tǒng)方案高出數(shù)倍!

　　AMD Vega GPU與HBM2顯存

　　AMD現(xiàn)有Radeon R9 GPU與HBM顯存

　　由于顯存芯片的工作頻率低，第一代HBM僅需要1.3V電壓、低于GDDR5的1.5V，而它的每瓦特傳輸性能達(dá)到35GB/s，也比GDDR5的10GB/s快出3.5倍之多!

　　不過第一代HBM存在顯存容量低的問題，旗艦顯卡Radeon Fury X也只能提供4GB容量，在應(yīng)付大型游戲時(shí)這點(diǎn)顯存顯然是杯水車薪。而這次Vega架構(gòu)引入了升級(jí)的第二代HBM方案，在繼承高性能、低功耗、高集成度的同時(shí)，將顯存容量提升到8GB和16GB多個(gè)規(guī)格，消除了容量不足的瓶頸。同時(shí)，HBM2 的帶寬達(dá)到HBM1的兩倍，可以實(shí)現(xiàn)256GB/s 或512GB/s的超高傳輸性能。

　　HBM2堆疊內(nèi)存方案可以獲得顯著的容量、空間優(yōu)勢(shì)

　　如果說HBM2只是尋常的改良升級(jí)，Vega存儲(chǔ)架構(gòu)的真正革命之處在于，它對(duì)顯存控制器進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)，并稱為HBCC(高帶寬高速緩存控制器)。HBCC除了連接前面說的HBM2集成顯存外，還可以連接顯卡PCB上放置的SSD、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)等多種形式的基片外存儲(chǔ)部件，而它的尋址能力高達(dá)512TB!開發(fā)者可以像使用顯存一樣直接使用這些部件，而HBM2顯存此時(shí)則作為GPU與外部存儲(chǔ)單元的高速緩存來使用—我們稍稍轉(zhuǎn)變一下思路，將Vega GPU視作是傳統(tǒng)的CPU，顯存就是內(nèi)存，外部存儲(chǔ)就是硬盤，很簡(jiǎn)單就會(huì)得出結(jié)論：基于Vega的計(jì)算卡不只是顯卡、同時(shí)還是一部獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，這顯然是為通用計(jì)算和認(rèn)知計(jì)算所準(zhǔn)備。

　　Vega GPU的高速緩存控制器示意