نگاه اول: ریز معماری قدرتمند AMD GCN
ISA مخفف «Instruction Set Architecture» و به معنای «معماری مجموعه ای از دستور العمل ها» است که همراه با ریز معماری «Microarchitecture» دو بخش بسیار مهم پردازدن های امروزی را تشکیل میدهند. تمام سیستم های کامپیوتری بر مبنای زبان باینری (همان صفر و یک) تشکیل شده اند و به هیچ وجه نمیتوان با زبان های سطح پایینی مثل C++ و C# و … با کامپیوتر حرف زد! در واقع یک میان افزار به نام کامپایلر وجود دارد که وظیفه ترجمه زبان های مختلف به زبان باینری را به عهده گرفته که به «معماری مجموعه ای از دستور العمل ها» معروف است.
در واقع تمامی تمامی دستورالعمل‌ها، داده هایی محلی، ورودی/خروجی‌ها، ثبات‌ها، حالت آدرس‌دهی، معماری حافظه و مفسر‌ها به صورت «اسمبلی» روی سخت افزار پردازنده ها وو تراشه های مختلف نوشته میشوند که همگی آنها تحت نظر «معماری دستور العمل ها» قرار دارند. در کنار موارد فوق سیستمی وجود دارد که به ISA ها میگوید چه طوری کار کنند، چه زمانی حافظه رم را خالی یا پر کنند، چه زمانی از کش استفاده کنند و چه زمانی از ثبات و ریجسترها استفاده کنند که به این سیستم ریز معماری «Microarchitecture» گفته میشود.
بنابراین ISA زبان رابط بین سخت افزار و نرم افزار و سیستم ریز معماری هم تعیین کننده نوع ارتباطی است که تعیین میکند چه اتفاقاتی بیفتد تا با کمترین زمان ممکن به مقصد برسیم. به عبارتی؛ پردازنده های مختلف میتوانند از ISA های یکسان اما با معماری ریز پردازنده متفاوتی عرضه شوند. به طور خیلی ساده اگر بخواهیم این موارد را توضیح بدهیم، باید بگوییم که در حال حاضر، هر دو کمپانی اینتل و AMD برای تولید پردازنده های خودشان از یک دستور العمل معماری «ISA» مشخصی نام X86 استفاده میکنند و تنها تفاوت آنها در ریز معماری «Microarchitecture» آنها است که تعیین میکند کدام یک سریعتر میتواند به مقصد برسد.
ریز معماری اصلی کارتی همچون Radeon RX 480X ریز معماری GCN 0.4 است که با اسم رمز اول (منظور اسم رمز معماری) Arctic Islands برای سری RX 400 و اسامی رمز سیلیکون Vega 10/11 عرضه شده است. اولین نسل ریز معماری GCN با فناوری ۲۸ نانومتری و اسم رمز «Southern Islands» برای کارت های سری HD 7000/Rx 200 عرضه شده و مهمترین ویژگی اش استفاده از اسلات PCI-E 3.0 و فناوری AMD ZeroCore بود. پس از آن نوبت ریز معماری GCN 0.2 بود که با اسم رمز «Sea Islands» در کارت های سری HD 77900 و Radeon HD 8770, R7 260/260X, R9 290/290X, R9 295X22 خودنمایی کند.
APU های (پردازنده های دارای تراشه گرفیک مجتمع) این سری نیز با اسم رمز کاوِری «Kaveri»؛ مولینس «Mullins»؛ بیما «Beema» و پوما «Puma» برای پلتفرم موبایل و دسکتاپ معرفی شدند که از فناوری های پیشرفته ای همچون AMD TrueAudio و AMD PowerTune استفاده میکردند. مهمترین تراشه های این نسل نیز با اسم رمز هاوایی «Hawaii» معرفی شدند که در کارت گرافیک Radeon R9 290X و هم خانواده هایش مورد استفاده قرار گرفتند.
البته اسامی رمز و کاربردهای ریز معماری GCN 0.2 به همین جا ختمم نشد و با معرفی دو تراشه لیورپول «Liverpool» و دورناگو «Durango»، شاهد ورود AMD به کنسول های PS4 و Xbox One بودیم که در مقالات متعددی به آن پرداختیم. اما سومین نسل ریز از معماری GCN در سال ۲۰۱۴ با نام GCN 0.3 و همراه با دو کارت پیشواز R9 285 و R9 M295X و با اسم رمز سیلیکون تونگا «Tonga» معرفی شدند. کارت های میان رده و معمولی این سری با اسم رمز تونگا «Tonga» و کارت های رده بالای این سری هم با اسم رمز فیجی «Fiji» عرضه شدند که از مهمترین ویژگی های این نسل میتوان به پشتیبانی از نسل اول حافظه ویدئویی HBM اشاره کرد.
همچنین APU های این سری هم با نام کاریزو «Carrizo» معرفی شدند که از قابلیت های بسیار خوبی به نسبت رقیب استفاده میکردند. نسل سوم با اسم رمز «Volcanic Islands» معرفی شد و در کارت های R9 285X و Fury/Nano مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت به چهارمین نسل ریز معماری GCN یا همان GCN 0.4 میرسیم که از قرار معلوم با اسم رمز ریز معماری «Arctic Islands» برای کارت های سری سری RX 400 و با اسم رمز سیلیکون Vega 10/11 برای کارت های جدید معرفی شده است.
خانواده کارت های Arcticc Islands در سه ماهه دوم ۲۰۱۶ و با معرفی سری AMD Radeon RX 400 عرضه شدند و تمامی نسخه های دسکتاپ آنها نیز بر مبنای اسم رمز پولاریس «Polaris» و با فناوری ۱۴ نانومتری FinFETT عرضه شدند.
نگاه دوم: معماری کاملاً جدید گرافیکی وِگا «Vega»
حالا پس از پولاریس «Polaris» نوبت به عرضه اندام ریز معماری جدیدی با اسم رمز وِگا «Vega» است که در «نقشه راه تراشه های گرافیکی AMD تا سال ۲۰۱۹» بخشی هایی از آن را بررسی کردیم. طبق چیزی که در نقشه راه AMD دیدم، معماری وِگا «Vega» از دو برابر کارایی و عملکرد بهتر به نسبت معماری پولاریس «Polaris» بهره مند میبرد. وِگا «Vega» نام ستاره ای است که از خورشید سیاره ما ۲۵ سال فاصله نوری دارد و در جوامع علمی، پس از خورشید به عنوان دومین ستاره منظومه شمسی معروف شده است.
داده های بدست آمده از این ستاره در طول قرن های متمادی به اکتشافت بزرگی در زمینه اجرام سماوی (اختر فیزیک ها) انجامیده است. وِگا «Vega» از جایگاه مهمی بین فرهنگ ها و اساطیر مختلف برخوردار است. تراشه های وِگا «Vega» را میتوانیم مهمترین طراحی سیلیکون کمپانی AMD پس از پردازنده های AMD Zen محسوب کنیم که به زودی مقاله جداگانه ای در موردش منتشر میکنیم. بنابراین، وِگا «Vega» یک اسم فانتزی برای معرفی نسل جدید تراشه های گرافیکی AMD محسوب نمیشود و خودش حاوی پیام مهمی است که در ادامه در موردش توضیح میدهیم.
تراشه های وِگا «Vega» بر اساس ریز معماری GCN 0.5 (مخفف Graphics CoreNext) توسعه پیدا کرده اند و به عنوان پنجمین نسل از معماری GCN راه درازی و مهمی را پشت سر گذاشته اند تا به تکامل برسند. این تراشه در واقع یک Number-Crunching (کامپیوترهایی که از توانایی محاسباتی بسیار زیادی بر پایه اعداد برخوردارند) بسیار مهم و با طراحی کاملاً جدید است که میتواند روند رو به رو شد AMD را تکمیل کند. همانطور که گفتیم؛ تراشه وِگا «Vega» بر پایه ریز معماری GCN تولید میشود، ولی از اجزای کاملاً متفاوتی استفاده میکند که تا به حال در هیچ یک از تراشه های گرافیکی قبلی AMD دیده نشده است.
این اجزا میتوانند میزان بهروه وری معماری وِگا «Vega» را برای پردازش گرافیک سه بعدی پیچیده و به طور کلی حجم پردازشی بالا آماده کنند. ایده ساخت وِگا «Vega»، به طور کلی همان روش مرسومی است که برای طراحی و ساخت دیگر تراشه های گرافیکی استفاده میشود. صنعت گرافیک کامپیوتری به سرعت در حال پیشرفت است و با ظهور رزولوشن های ۲K و ۴K، شاهد جهشی عظیم در پردازش گرافیک کامپیوتری بودیم که مدت ها بود به صورت یک آب راکد در رزولوشن ۱۰۸۰p مانده بود.
چنین تغییری نیازمند افزایش و حتی جهش سخت افزاری قدرتمندی در معماری تراشه های گرافیکی است تا بتواند پاسخگوی این صنعت باشد. بنابراین چنین حجم عظیمی از داده های کامپیوتری نیاز شدید به بهینه سازی در سیلیکون های گرافیکی را ایجاد میکند تا از نظر بهره وری با شرایط بهتری مواجه شویم. این مورد بدون در نظر گرفتن ارائه منظم درایورهای گرافیکی در جهت بهینه سازی کارت های گرافیکی است و بدین معناست که برای این جهش و حجم انبوه پردازش گرافیکی در رزولوشن های ۲K و ۴K نیاز به جهش سخت افزاری و افزایش سطح بهره وری در سطح سخت افزار داریم نه نرم افزار!
تراشه وِگا «Vega» برای رندر صحیح تصاویر سه بعدی واقعی نیاز به گسترش قدرت پردازش هندسی دارد. در واقع برای کار با مقادیر عظیمی از محاسبات ریاضی، تراشه گرافیکی به طراحی واحدهای محاسبه «Compute Unit» جدیدی نیاز دارد تا بتواند عملکرد بالایی ار از خودش به نمایش بگذارد. همچنین موتور پیکسل تراشه هم باید برزو شود تا بتواند صحنه سه بعدی را ترسیم کند. AMD مدعی تمام این تغییرات را در معماری وِگا «Vega» به کار گرفته!
سپاس حسین جان
واقعا عالی و کامل بود
یکم هم سرم گیج رفت اینقدر فنی بود!
😀
چند وقتی نبودم و سایت واقعا عالی شده فقط به نظرم نبود کلیک راست یه مقدار آزار دهنده بود برام!
سلام؛ جاتون واقعاً خالی بود 🙂
در مورد کلیک راست، مجبور بودیم، از بس بدون منبع کپی میکنن و به اخطار ما توجهی نمیکنن که مجبور شدیم. الانم کسی بخواد مطلب و کپی کنع، فقط میتونه لینک نوار آدرس بذاره