AMD desde su evento Fusion Developer Summit nos brinda información sobre sus GPUs Radeon HD 7000 Series, los que estrenarán nueva arquitectura la que AMD denomina CU (Compute Unit), la que es un desarrollo completamente nuevo y reemplazará a la actual arquitectura híbrida SIMD-VLIW usada en sus actuales GPUs desde las Radeon HD 2000 Series lanzadas en el 2007.
Un poco de historia
Los GPUs AMD Radeon HD 7000 Series conocidas extraoficialmente con el nombre código Southern Islands iniciaron su desarrollo allá por el 2006, siguiendo los anticipados planes de desarrollo secreto típicos de AMD; estos GPUs fueron diseñados originalmente con el proceso de manufactura de 32nm de TSMC en mente; pero dichos planes tuvieron que ser pospuestos debido a la cancelación de dicho proceso de manufactura por TSMC en favor del proceso de manufactura de 28nm el que estará terminado a fines de este año. Por dichos motivos AMD se vio obligada a alterar sus planes y dar una nueva vuelta de tuerca a su arquitectura híbrida SIMD/VLIW-4 dando como resultado a los GPUs Cayman (Radeon HD 6950 y HD 6970) y Antilles (Radeon HD 6990), parte de la familia de chips conocidos con el nombre código Northern Islands; y que se rumoreaba serían un diseño híbrido entre Evergreen y Southern Islands, rumor que ahora con la nueva información podríamos catalogar de falso, pues casi no hay similitudes entre ambas arquitecturas con excepción del uso de 4 mini-motores SIMD (a lo VLIW-4) integrados en las nuevas unidades de cómputo del chip las que detallaremos posteriormente.
La inminente implementación del proceso de manufactura de 28nm de TSMC a fines de este año junto a la expectativa de los usuarios insta a AMD a por fin animarse a revelar su bien guardada bajo 7 llaves nueva arquitectura CU, arquitectura que representa la culminación de 5 años de investigación y desarrollo.
VLIW vs CU
La nueva arquitectura CU tiene por objetivo simplificar el modelo de programación a fin de convencer a los programadores de lo ventajosa de la gran potencia de cálculo que son capaces de ofrecer los GPUs, y es precisamente ello uno de los actuales puntos débiles de las actuales arquitecturas híbridas, donde VLIW-5D (1 unidad de cómputo compleja y 4 unidades simples) si bien en su tiempo brindó grandes ventajas a AMD desde el punto de costos de producción al tener una gran relación “tamaño del chip”/unidades de cálculo, ha demostrado ser un gran dolor de cabeza para los programadores; y aunque recientemente el API de cómputo GPGPU estándar OpenCL por fin da indicios de estar despegando, AMD no se quedó con los brazos cruzados a esperar a TSMC, pues reorganizó su arquitectura VLIW para darle algunas de las facilidades de programación presentes en su arquitectura CU, cambiando al modelo VLIW-4D (4 unidades de cómputo homogéneas) el que facilita de sobremanera el modo de programación y que de cierta forma pavimenta el camino para la nueva arquitectura CU.
AMD al parecer ha decidido que CU será usado en sus nuevos GPUs Radeon HD 7000 Series de casi todas las gamas, pues no se descarta que VLIW-4D continué siendo usado en los GPUs de gamas bajas ¿porque pensamos ello? pues porque se sabe que AMD planea usar la arquitectura VLIW-4D en sus próximos APU Trinity y sabiendo que estos poseen la tecnología CrossFireX híbrida Dual Graphics Technology, y que es prácticamente imposible realizar un CrossFire con 2 chips con distintas arquitecturas.
No se pierdan la 2º parte de este artículo dentro de algunos minutos, donde entraremos en profundidad sobre lo nuevo que nos tiene preparado AMD.
Luego del marco histórico de la 1º parte de este artículo ahora en esta 2º y última parte entraremos de lleno a una ligera exploración de lo que nos ofrecerá la nueva arquitectura AMD CU la que veremos en los próximos GPUs AMD Radeon HD 7000 Series.
Arquitectura AMD CU
La arquitectura Compute Unit (CU) corresponde al 1º diseño realizado por AMD desde que adquiriera a ATI (partes 1 y 2), y es una arquitectura enfocada a los tiempos actuales y obedeciendo al concepto “Fusion” de AMD, donde el GPU muy aparte de ser una unidad dedicada a procesamiento gráfico, pasa a ser también una unidad de procesamiento paralelo masivo que asistirá al CPU en cálculos intensivos; objetivo que la vieja arquitectura VLIW no cumplía a cabalidad, pues no fue inicialmente diseñada por ATI para este fin, y AMD tuvo que hacerle profundas modificaciones a fin de adaptarla de cierta forma a sus planes; pero esto se termina con la moderna arquitectura CU, la que ha sido rediseñada para poder realizar cómputo multi-hilo intensivo pero sin descuidar el desempeño gráfico. Entre sus puntos más importantes tenemos:
Núcleo gráfico completamente rediseñado con un diseño escalar (el que nos recuerda en algo al de Nvidia Fermi) con administración de recursos fuera de orden y enfocado a la ejecución simultánea de múltiples tipos de instrucciones independientes (gráficas, texturas, video y cómputo) ofreciendo mayor potencia, menores latencias y flexibilidad a los programadores de juegos y aplicaciones; este núcleo escalar posee una mayor integración entre el front-end (núcleo gráfico) y back-end (unidades de cómputo/shaders) y desecha el diseño anterior SIMD-VLIW donde el núcleo gráfico se mantenía de alguna forma independiente del back-end; ahora el núcleo gráfico posee multiples motores independientes: GFX Command Processor, Work Distributor el cual administra múltiples pipelines (primitives: CS, HOS, Tessellate, Geometry; y pixels: Scan Conversion y RB), ACE (motor de cálculo asíncrono), todas ellas accediendo directamente al nuevo núcleo de shaders unificado, y pudiendo operar de forma independiente beneficiando a tareas gráficas como relleno de pixels y teselado. El nuevo núcleo además posee un mejorado esquema de memoria (con soporte a operaciones vectorizadas) y caches (con ECC) color-z independientes para operaciones atómicas y gráficas.
El nuevo núcleo de shaders unificado (back-end) abandona el viejo diseño vectorial VLIW y en su lugar usa el nuevo CU (Compute Unit), el cual está conformado por 4 unidades SIMD escalares, las que simplifican de sobremanera la ejecución al eliminar al compilador VLIW JiT (en tiempo real) de la vieja arquitectura y todos sus conflictos de puertos y VGPR, logrando de este modo un performance muy superior y con mayor estabilidad al facilitar alcanzar su performace máximo teórico, a diferencia de lo impredecible de los viejos shaders VLIW (aunque VLIW-4D soluciona algunas de las deficiencias de VLIW-5D siendo algo más capaz).
Conclusiones
Un gran avance por parte de AMD, en papel suena impresionante y en teoría debe representar una significativa mejora de rendimiento en comparación con los chips SIMD-VLIW existentes; AMD al parecer esta vez va por todo, mostrándonos el diseño de esta vez un chip mucho más complejo en comparación con los que nos tiene acostumbrados; aunque esta mayor complejidad puede que impacte en el tamaño de die, aunque aún es muy pronto para afirmar algo al respecto; pero lo que sí podríamos afirmar es que estos nuevos GPUs saldrán listos para darles dura competencia (o superarlos) a Knights Ferry de Intel y Kepler de Nvidia.
Los GPUs AMD Radeon HD 7000 Series se esperan entre fines de este año o principios del próximo. Pueden apreciar la presentación completa de AMD en Hardware.fr. Los mantendremos informados.
fuente http://www.chw.net/2011/06/amd-arquitectura-de-los-gpus-radeon-hd-7000-series-e28093-parte-2/
Un poco de historia
Los GPUs AMD Radeon HD 7000 Series conocidas extraoficialmente con el nombre código Southern Islands iniciaron su desarrollo allá por el 2006, siguiendo los anticipados planes de desarrollo secreto típicos de AMD; estos GPUs fueron diseñados originalmente con el proceso de manufactura de 32nm de TSMC en mente; pero dichos planes tuvieron que ser pospuestos debido a la cancelación de dicho proceso de manufactura por TSMC en favor del proceso de manufactura de 28nm el que estará terminado a fines de este año. Por dichos motivos AMD se vio obligada a alterar sus planes y dar una nueva vuelta de tuerca a su arquitectura híbrida SIMD/VLIW-4 dando como resultado a los GPUs Cayman (Radeon HD 6950 y HD 6970) y Antilles (Radeon HD 6990), parte de la familia de chips conocidos con el nombre código Northern Islands; y que se rumoreaba serían un diseño híbrido entre Evergreen y Southern Islands, rumor que ahora con la nueva información podríamos catalogar de falso, pues casi no hay similitudes entre ambas arquitecturas con excepción del uso de 4 mini-motores SIMD (a lo VLIW-4) integrados en las nuevas unidades de cómputo del chip las que detallaremos posteriormente.
La inminente implementación del proceso de manufactura de 28nm de TSMC a fines de este año junto a la expectativa de los usuarios insta a AMD a por fin animarse a revelar su bien guardada bajo 7 llaves nueva arquitectura CU, arquitectura que representa la culminación de 5 años de investigación y desarrollo.
VLIW vs CU
La nueva arquitectura CU tiene por objetivo simplificar el modelo de programación a fin de convencer a los programadores de lo ventajosa de la gran potencia de cálculo que son capaces de ofrecer los GPUs, y es precisamente ello uno de los actuales puntos débiles de las actuales arquitecturas híbridas, donde VLIW-5D (1 unidad de cómputo compleja y 4 unidades simples) si bien en su tiempo brindó grandes ventajas a AMD desde el punto de costos de producción al tener una gran relación “tamaño del chip”/unidades de cálculo, ha demostrado ser un gran dolor de cabeza para los programadores; y aunque recientemente el API de cómputo GPGPU estándar OpenCL por fin da indicios de estar despegando, AMD no se quedó con los brazos cruzados a esperar a TSMC, pues reorganizó su arquitectura VLIW para darle algunas de las facilidades de programación presentes en su arquitectura CU, cambiando al modelo VLIW-4D (4 unidades de cómputo homogéneas) el que facilita de sobremanera el modo de programación y que de cierta forma pavimenta el camino para la nueva arquitectura CU.
AMD al parecer ha decidido que CU será usado en sus nuevos GPUs Radeon HD 7000 Series de casi todas las gamas, pues no se descarta que VLIW-4D continué siendo usado en los GPUs de gamas bajas ¿porque pensamos ello? pues porque se sabe que AMD planea usar la arquitectura VLIW-4D en sus próximos APU Trinity y sabiendo que estos poseen la tecnología CrossFireX híbrida Dual Graphics Technology, y que es prácticamente imposible realizar un CrossFire con 2 chips con distintas arquitecturas.
No se pierdan la 2º parte de este artículo dentro de algunos minutos, donde entraremos en profundidad sobre lo nuevo que nos tiene preparado AMD.
Luego del marco histórico de la 1º parte de este artículo ahora en esta 2º y última parte entraremos de lleno a una ligera exploración de lo que nos ofrecerá la nueva arquitectura AMD CU la que veremos en los próximos GPUs AMD Radeon HD 7000 Series.
Arquitectura AMD CU
La arquitectura Compute Unit (CU) corresponde al 1º diseño realizado por AMD desde que adquiriera a ATI (partes 1 y 2), y es una arquitectura enfocada a los tiempos actuales y obedeciendo al concepto “Fusion” de AMD, donde el GPU muy aparte de ser una unidad dedicada a procesamiento gráfico, pasa a ser también una unidad de procesamiento paralelo masivo que asistirá al CPU en cálculos intensivos; objetivo que la vieja arquitectura VLIW no cumplía a cabalidad, pues no fue inicialmente diseñada por ATI para este fin, y AMD tuvo que hacerle profundas modificaciones a fin de adaptarla de cierta forma a sus planes; pero esto se termina con la moderna arquitectura CU, la que ha sido rediseñada para poder realizar cómputo multi-hilo intensivo pero sin descuidar el desempeño gráfico. Entre sus puntos más importantes tenemos:
Núcleo gráfico completamente rediseñado con un diseño escalar (el que nos recuerda en algo al de Nvidia Fermi) con administración de recursos fuera de orden y enfocado a la ejecución simultánea de múltiples tipos de instrucciones independientes (gráficas, texturas, video y cómputo) ofreciendo mayor potencia, menores latencias y flexibilidad a los programadores de juegos y aplicaciones; este núcleo escalar posee una mayor integración entre el front-end (núcleo gráfico) y back-end (unidades de cómputo/shaders) y desecha el diseño anterior SIMD-VLIW donde el núcleo gráfico se mantenía de alguna forma independiente del back-end; ahora el núcleo gráfico posee multiples motores independientes: GFX Command Processor, Work Distributor el cual administra múltiples pipelines (primitives: CS, HOS, Tessellate, Geometry; y pixels: Scan Conversion y RB), ACE (motor de cálculo asíncrono), todas ellas accediendo directamente al nuevo núcleo de shaders unificado, y pudiendo operar de forma independiente beneficiando a tareas gráficas como relleno de pixels y teselado. El nuevo núcleo además posee un mejorado esquema de memoria (con soporte a operaciones vectorizadas) y caches (con ECC) color-z independientes para operaciones atómicas y gráficas.
El nuevo núcleo de shaders unificado (back-end) abandona el viejo diseño vectorial VLIW y en su lugar usa el nuevo CU (Compute Unit), el cual está conformado por 4 unidades SIMD escalares, las que simplifican de sobremanera la ejecución al eliminar al compilador VLIW JiT (en tiempo real) de la vieja arquitectura y todos sus conflictos de puertos y VGPR, logrando de este modo un performance muy superior y con mayor estabilidad al facilitar alcanzar su performace máximo teórico, a diferencia de lo impredecible de los viejos shaders VLIW (aunque VLIW-4D soluciona algunas de las deficiencias de VLIW-5D siendo algo más capaz).
Conclusiones
Un gran avance por parte de AMD, en papel suena impresionante y en teoría debe representar una significativa mejora de rendimiento en comparación con los chips SIMD-VLIW existentes; AMD al parecer esta vez va por todo, mostrándonos el diseño de esta vez un chip mucho más complejo en comparación con los que nos tiene acostumbrados; aunque esta mayor complejidad puede que impacte en el tamaño de die, aunque aún es muy pronto para afirmar algo al respecto; pero lo que sí podríamos afirmar es que estos nuevos GPUs saldrán listos para darles dura competencia (o superarlos) a Knights Ferry de Intel y Kepler de Nvidia.
Los GPUs AMD Radeon HD 7000 Series se esperan entre fines de este año o principios del próximo. Pueden apreciar la presentación completa de AMD en Hardware.fr. Los mantendremos informados.
fuente http://www.chw.net/2011/06/amd-arquitectura-de-los-gpus-radeon-hd-7000-series-e28093-parte-2/
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