图形与计算的融合,AMD GCN架构解析

2011-12-22 14:52  |  作者:bolvar   |  关键字:HD7900,GCN

分享到:

  自从进入DX10的统一架构以来,AMD的显卡架构一直是SIMD体系的VLIW架构,从HD 2900系列一直沿用到HD 6800系列。<br><br>  随着时间的推移,VLIW架构的弊端也日益明显,而且GPU通用计算技术发展迅猛,为此AMD拿出了代号Graphic Core Next的新一代GPU架构,开始向3D渲染以及GPU计算两个方向同时发力。

本文约8426字,需14分钟阅读(全文浏览
  在使用GPU这个通用性的称呼之前,显卡其实还有另一个名字---3D加速卡。顾名思义,当时的显卡主要是加速3D运算的,虽然现在的显卡主要用途也是3D渲染,做的也是差不多相同的工作,但是这其中的含义和复杂程度就大不一样了。

GPU渲染图形的进化史

  早期的渲染过程很简单,主要是几何变换以及光照渲染,当时评价显卡性能的指标主要就是T&L(Transform & Lighting)单元的多少,这个时期大约是十年前的事了。再往后显卡的结构也越来越复杂,开始大规模应用三角形生成模型,建模需要vertex顶点坐标和pixel像素填充,VS顶点渲染器和PS像素渲染器就成了显卡的主要运算单元了,运算流程就大概如上图所示,一直到5年前的DX9时代都是如此。

  之后的事就更热闹了,微软的DX10规范取消了VS和PS渲染单元,变为“统一处理器”,也叫做流处理器(Stream Processor),现在我们看到显卡的基础构成都是基于流处理器的,只是AMD和NVIDIA两家的设计方式不同,叫法也不一样。

  NVIDIA从G80开始走的是MIMD(多指令多数据)的1D标量体系,架构变化很大,而AMD从第一款DX10显卡HD 2900系列开始一直都是改良型4D+1D架构,也就是俗称的VLIW 5体系,好处是电路设计没那么复杂,SP数量容易扩展,这个体系一直用到HD 6800系列显卡上。

  HD 6900显卡发布时,AMD将VLIW 5架构做了一些改进,变为VLIW 4架构,减少了那个4D+1D中的1D超标量单元,同时增强了剩下的4D矢量单元的性能,因此HD 6900系列在SP总数减少的同时性能其实是提升的,有关VLIW 4架构的详细内容可以参考超能的HD 6970显卡评测

  VLIW架构对图形计算来说是好的,但是随着流处理器数量的不断增多,其效率低下的问题也日益严重,长指令拼接很依赖调度管理,而实际运算不一定就是最优组合。再者说,如今DX游戏的画质很难再有质的突破(除非光线追踪技术成熟),显卡的单纯3D渲染提升乏力,反倒是GPU通用计算增长迅猛,AMD的VLIW架构的理论运算性能要强于对手产品,但是实际表现以及推广应用上都是要远远落后于对手的。

  在这样的背景下,AMD于今年中公布了下一代HD 7000显卡的架构,代号为“Graphic Core Next”(简称GCN),GCN架构将不再沿用SIMD的VLIW体系,而是全新的革命性架构,除了传统的3D运算之外,它还在GPU通用计算上洗心革面,是AMD首次针对3D渲染/GPU计算双重使命而设计的。

使用GCN架构的HD 7970显卡将成为一个分水冷

  经过半年多的准备,本文发布的时候实际HD 7970已经正式发布了,它的性能、功耗以及技术介绍已经不是秘密了。由于坑爹的发布策略,国内媒体是没得测,没得发,甚至没有卡,本文只能介绍一下GCN的架构设计特点,看看AMD引以为傲的GCN架构到底有什么过人之处。

  1. 1.AMD显卡架构的分水岭--GCN
  2. 6.双重使命:图形就是计算,计算就是图形
  3. 2.VLIW 5、VLIW 4再到non-VLIW的进化
  4. 7.Fermi追随者?与GF100架构的对比
  5. 3.GCN:SIMD还是MIMD,标量还是矢量?
  6. 8.新功能:Eyefinity 2.0、ZeroCore、VCE引擎
  7. 4.CU单元:矢量与标量运算的混合体
  8. 9.GCN与Fusion:AMD在下一盘很大的棋
  9. 5.缓存设计:迈向通用计算的重要一步
    
  • 游客  2012-11-26 07:41

    每四个CU共享的16KB标量缓存应该是只读的

    支持(0)  |   反对(17)  |   举报  |   回复

    20#

  • 
  • 游客  2012-11-26 02:46

    好文章,很专业也比较全面。 再有一个小问题,AMD官网上写的是Graphics Core Next,有个s的,嘿嘿。

    支持(1)  |   反对(3)  |   举报  |   回复

    19#

  • 
  • luningdq版主 2012-01-09 00:21

    这次文章真给力,不但大开了眼界学习到知识还能得奖,OH my超能,铁杆儿支持啊

    已有1次举报

    支持(0)  |   反对(3)  |   举报  |   回复

    18#

  • 
  • bolvar管理员 2011-12-30 13:49

    网友 [npolor] 的原贴:1楼
    Gprahic这个单词打错了,在介绍GCN简称的时候
    抱歉,现在才看到这个评论,已经更正了。

    支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    17#

  • 
  • 游客  2011-12-29 11:28

    2x%的提升,算是不错了

    支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    16#

  • 
  • 游客  2011-12-29 11:28

    网友 [thesea] 的原贴:1楼
    在通用计算方面,NV似乎领先了两年
    至少在ECC C++这些方面,确实领先了两年

    已有1次举报

    支持(0)  |   反对(16)  |   举报  |   回复

    15#

  • 
  • npolor学前班 2011-12-29 09:31

    Gprahic这个单词打错了,在介绍GCN简称的时候

    支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    14#

  • 
  • coffeeshop高中生 2011-12-29 06:26

    没拿到卡也犯不着每篇文都要吐炒,有失专业性. Chiphell不是拿到了7970了. 说实话,现在很少来这里,总是拥着N卡,纸上专业分析之后不忘有失实事求事技术本位说些乱七八糟的,连卡都没拿到就能开始唱衰AMD不敢苟同. 可说已经沦为INTEL, NVIDIA的枪站了. 痛心一个沉沦的网站.

    支持(6)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

    13#

  • 
  • 游客  2011-12-25 12:38

    【最后吐槽一下,】支持吐槽!

    支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    12#

  • 
  • 游客  2011-12-24 23:40

    老外那儿有评测你翻译过来不久行了么 等你妹啊

    支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    11#

  • 
  • 游客  2011-12-24 19:37

    新代GCN架构确实够强,期待主流级别显卡面市

    支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    10#

  • 
  • 游客  2011-12-24 01:54

    太专业,看不懂啊

    支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    9#

  • 
  • 游客  2011-12-24 01:54

    原文由网友 [Guest] 于2011-12-23 21:23:29发表 看过下外网的结论,普遍认为这代游戏,以目前的技术画面已经到顶了(真实级数还远着呢。。。),除非光线追踪这些真的 
    杯具啊

    支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    8#

  • 
  • 游客  2011-12-23 21:23

    看过下外网的结论,普遍认为这代游戏,以目前的技术画面已经到顶了(真实级数还远着呢。。。),除非光线追踪这些真的得到应用,但短期内这仍很难在个人级的硬件上实现。 所以未来一段时期内,显卡会主要向通用计算方向发展(提高运算性能,也是7900设计要做的),至于游戏画面这些的提升相对则会较慢。

    支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    7#

  • 
  • 游客  2011-12-23 10:03

    不错,这次AMD的改动还是很大的,好象性能也很NB,国外测试7970比580要快20%

    支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    6#

  • 
  • 游客  2011-12-22 18:05

    Tom's hardware 谈论一些改进 用了容易理解的图形.

    支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    5#

  • 
  • 游客  2011-12-22 16:43

    饿,等产品出来了再说吧,悲剧的AMD,终于醒了,不过两年了···

    支持(1)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

    4#

  • 
  • thesea管理员 2011-12-22 16:39

    在通用计算方面,NV似乎领先了两年

    支持(0)  |   反对(15)  |   举报  |   回复

    3#

  • 
  • h7838354研究生 2011-12-22 16:26

    AMD还是专心做显卡好了!~~~~~~~~~~~~~~~~~~

    支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    2#

  • 
  • bolvar管理员 2011-12-22 16:09

    虽然AMD正式在国外发布了HD 7970了,不过文中用的资料还是之前的。这种半技术性文档肯定有不足之处,欢迎大家谈论,也欢迎指正。

    支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

    1#

查看全部评论(20)

回复