AMD大爆發 Vega GPU架構技術要點總結

　　Vega架構的四大特點

　　Vega架構是拉加·庫德里(Raja Koduri)回爐AMD的首期之作。拉加·庫德的職業生涯始于大名鼎鼎的S3 Graphics，后來進入ATI公司并成為圖形技術的領軍者之一。2009年AMD并購ATI，給業界帶來很大的波動，拉加·庫德里此時擔任圖形業務的首席技術官，不過并購不久就被喬布斯挖走、為蘋果公司研發新一代圖形處理器。不過在2013年4月，他重新又回到了AMD、重新執掌圖形技術部門，負責新一代產品的開發—值得一提的是，AMD現時大火的Ryzen處理器架構，主導者也是從蘋果重新回爐的Jim Keller，而當年他是K7和K8架構的架構設計者，一手打造了AMD處理器的輝煌時代(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，被任命為視覺計算企業副總裁(Corporate Vice President of Visual Computing)，同時負責GPU的硬件開發以及軟件平臺設計。之后的Fijii、Polaris兩代改良架構都是在他的領導下進行，我們也得見此后AMD的圖形業務緩慢回升，縮小了與對手的差距—但GCN架構使然，難以有根本性的改觀。因此，新一代的Vega架構讓外界報以很高的期望。

　　Vega GPU的邏輯架構示意

　　在今年一月份的CES展會上，AMD對外披露了Vega的部分技術細節，雖然關鍵的性能指標還不得而知，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。而總結起來，Vega將有以下四大技術要點，分別是：革命性的存儲架構、更靈活的幾何渲染、高級像素引擎以及NCU下一代計算單元。

　　革命性的存儲架構：HBM2+ HBCC

　　Fiji架構中引入的HBM(高帶寬)顯存是AMD的獨門絕技，在2015年這項技術引入時確實引起業界的矚目。HBM架構將顯存的管芯(DIE)與GPU的DIE集成在同一個基片上，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—相當于筆記本顯卡模塊的尺寸，作為當時的高端顯卡，Fiji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到1024bit，相當于GDDR5的32倍之多!我們知道，傳輸帶寬等于位寬乘以頻率，HBM具有高位寬的優勢，顯存的頻率就可以大大降低，在Fiji中它的頻率只有1GHz，每個顯存堆棧的帶寬突破100GB/s，比GDDR5的傳統方案高出數倍!

　　AMD Vega GPU與HBM2顯存

　　AMD現有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，在應付大型游戲時這點顯存顯然是杯水車薪。而這次Vega架構引入了升級的第二代HBM方案，在繼承高性能、低功耗、高集成度的同時，將顯存容量提升到8GB和16GB多個規格，消除了容量不足的瓶頸。同時，HBM2 的帶寬達到HBM1的兩倍，可以實現256GB/s 或512GB/s的超高傳輸性能。

　　HBM2堆疊內存方案可以獲得顯著的容量、空間優勢

　　如果說HBM2只是尋常的改良升級，Vega存儲架構的真正革命之處在于，它對顯存控制器進行全新的設計，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、網絡存儲等多種形式的基片外存儲部件，而它的尋址能力高達512TB!開發者可以像使用顯存一樣直接使用這些部件，而HBM2顯存此時則作為GPU與外部存儲單元的高速緩存來使用—我們稍稍轉變一下思路，將Vega GPU視作是傳統的CPU，顯存就是內存，外部存儲就是硬盤，很簡單就會得出結論：基于Vega的計算卡不只是顯卡、同時還是一部獨立的計算機，這顯然是為通用計算和認知計算所準備。

　　Vega GPU的高速緩存控制器示意