圖形與計(jì)算那些事 AMD次世代架構(gòu)解析

    之所以要對(duì)NVIDIA的GF100/110核心進(jìn)行重點(diǎn)介紹，是因?yàn)樗且粋€(gè)很好的參照物，接下來(lái)要介紹的Tahiti核心很多方面都會(huì)與GF100進(jìn)行對(duì)比，看看AMD所謂的GCN（次世代圖形核心）到底有多么先進(jìn)。

    Tahiti的核心架構(gòu)圖

    這是AMD官方公布的Tahiti核心架構(gòu)圖，第一眼看上去，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)他與以往所有的AMD GPU架構(gòu)有了明顯區(qū)別，無(wú)論圖形引擎部分還是流處理器部分都有了天翻地覆的變化，如果沒(méi)有右側(cè)熟悉的UVD、CrossFire、Eyefinity等功能模塊，很難相信這是一顆AMD的GPU。

    先看看最上面的圖形引擎部分

Tahiti的圖形引擎部分

Cayman的圖形引擎部分

    這一部分Tahiti幾乎沒(méi)有什么變化，依然是雙圖形引擎的設(shè)計(jì)，幾何著色指令分配器、頂點(diǎn)著色指令分配器、曲面細(xì)分單元、光柵器、分層消影器都是雙份的設(shè)計(jì)。

    毫不起眼但意義重大的改進(jìn)：雙ACE

    除此之外，還有一個(gè)毫不起眼但是意義重大的改進(jìn)，那就是在圖形引擎上方加入了兩個(gè)ACE（Asynchronous Compute Engine，異步計(jì)算引擎），這兩個(gè)引擎直接與指令處理器、幾何引擎及全局?jǐn)?shù)據(jù)緩存相連，作用是管理GPU的任務(wù)隊(duì)列，將線程分門(mén)別類(lèi)的分發(fā)給流處理器。

    ACE將會(huì)充當(dāng)指令處理器的角色用于運(yùn)算操作，而ACE的主要作用就是接受任務(wù)并將其下遣分配給流處理器（主要是分配的過(guò)程）。全新架構(gòu)強(qiáng)化了多任務(wù)的并行處理設(shè)計(jì)，資源分配、上下文切換以及任務(wù)優(yōu)先級(jí)決策等等。ACE的直接作用就是新架構(gòu)擁有了一定程度的亂序執(zhí)行能力，雖然嚴(yán)格意義上新架構(gòu)依然是順序執(zhí)行架構(gòu)，一個(gè)完整線程中的指令執(zhí)行順序不能被打亂，但是ACE可以做到對(duì)不同的任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化和排序，劃分任務(wù)執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)別，進(jìn)而優(yōu)化資源。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，這與很多CPU（比如Atom、ARM A8等等）處理多任務(wù)的方式并沒(méi)有什么不同。

    而且ACE的加入大幅提升了Tahiti的幾何性能，并且使得通用計(jì)算時(shí)的指令分配更加有序和并行化，緩存使用率和命中率更高。

    有針對(duì)性的強(qiáng)化曲面細(xì)分單元

    單從數(shù)量上來(lái)看，Tahiti明顯不如GF100的4個(gè)光柵化引擎（光柵器+分層消影器）以及8個(gè)多形體引擎（幾何/頂點(diǎn)分配器及曲面細(xì)分單元等）。不過(guò)AMD有針對(duì)性的強(qiáng)化了曲面細(xì)分單元，通過(guò)提高頂點(diǎn)的復(fù)用率、增強(qiáng)片外緩存命中率、以及更大參數(shù)高速緩存的配合下，HD7970在所有級(jí)別的曲面細(xì)分環(huán)境下都可以達(dá)到4倍于HD6970的性能：

    此前我們介紹過(guò)，HD6970的曲面細(xì)分性能是HD6870的兩倍、HD5870的三倍。通過(guò)AMD的理論數(shù)據(jù)來(lái)看，Tahiti的曲面細(xì)分性能應(yīng)該達(dá)到甚至超越了GF100/110。

    看得出來(lái)，AMD的Tahiti在圖形引擎方面依然沿用Cayman的設(shè)計(jì)，從Cypress到Barts再到Cayman，AMD穩(wěn)扎穩(wěn)打的對(duì)圖形引擎進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，AMD認(rèn)為現(xiàn)有的雙圖形引擎設(shè)計(jì)足以滿足流處理器的需要，因此只對(duì)備受詬病的曲面細(xì)分模塊進(jìn)行了改良，如此有針對(duì)性的設(shè)計(jì)算是亡羊補(bǔ)牢、為時(shí)不晚。