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HD7950權(quán)威首測(cè)！鏖戰(zhàn)新舊2代4大卡皇

    看了上頁(yè)圖形引擎部分的介紹，很多人可能會(huì)失望——基本沒(méi)動(dòng)嘛，還說(shuō)什么次世代圖形核心？別著急，好戲在后頭。我們知道AMD歷代GPU的瓶頸除了曲面細(xì)分以外，其實(shí)最重要的是5D/4D VLIW架構(gòu)的效率問(wèn)題。現(xiàn)在Tahiti的GCN架構(gòu)就是要解決這個(gè)問(wèn)題，它的流處理器結(jié)構(gòu)已經(jīng)面目全非了。

    Tahiti徹底拋棄VLIW架構(gòu)

    通過(guò)Tahiti的整體架構(gòu)圖我們看到，傳統(tǒng)的SIMD流處理器陣列消失了，取而代之的是GCN陣列，Tahiti總計(jì)擁有2048個(gè)流處理器，這樣每個(gè)GCN陣列里面擁有64個(gè)流處理器?，F(xiàn)在來(lái)看看GCN陣列的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。

    GCN與GF100的SM何其相似

Tahiti的GCN陣列微觀(guān)結(jié)構(gòu)

    GCN陣列里有4組SIMD單元，每組SIMD單元里面包括16個(gè)流處理器、或者說(shuō)是標(biāo)量運(yùn)算器。GCN架構(gòu)已經(jīng)完全拋棄了此前5D/4D流處理器VLIW超長(zhǎng)指令架構(gòu)的限制，不存在5D/4D指令打包-派發(fā)-解包的問(wèn)題，所有流處理器以16個(gè)為一組SIMD陣列完成指令調(diào)度。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，以往是指令集并行，而現(xiàn)在是線(xiàn)程級(jí)并行。

GF100的SM（流處理器簇）微觀(guān)結(jié)構(gòu)

    可以這么理解，一個(gè)GCN陣列與GF100當(dāng)中的一組SM相當(dāng)，GF100的一組SM當(dāng)中有4組共計(jì)32個(gè)流處理器，而Tahiti的一組GCN當(dāng)中有4組共計(jì)64個(gè)流處理器。

    緩存部分

    每個(gè)SIMD-16單元都擁有64KB向量寄存器

    每組GCN陣列擁有64KB的本地?cái)?shù)據(jù)共享緩存，還有16KB的一級(jí)緩存

    每組GCN陣列有一個(gè)標(biāo)量運(yùn)算單元，用于執(zhí)行整數(shù)指令、媒體指令和浮點(diǎn)原子操作，這個(gè)標(biāo)量運(yùn)算單元擁有自己的4KB寄存器

    而GF100的緩存設(shè)計(jì)得更加靈活，每組SM里面擁有總計(jì)64KB的共享緩存+一級(jí)緩存，這64KB緩存可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)算量來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整，如果把16KB分配給一級(jí)緩存的話(huà)，那剩下的48KB就是共享緩存，反之亦然。

    一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)行圖形渲染時(shí)需要共享緩存比較多，而并行計(jì)算時(shí)則會(huì)用到更多的一級(jí)緩存。GF100這種靈活的緩存分配機(jī)制更適合做并行計(jì)算，而GCN架構(gòu)更大的共享緩存會(huì)有更好的圖形渲染性能，并行計(jì)算則會(huì)稍遜一籌。

    更多的線(xiàn)程調(diào)度

    從緩存部分的設(shè)計(jì)來(lái)看，雖然GCN擁有更大的緩存容量，但在并行計(jì)算領(lǐng)域經(jīng)營(yíng)多年的NVIDIA顯然要棋高一手。

    從線(xiàn)程級(jí)別來(lái)看，GCN與SM是不可分割的最小單元，GCN一次可以執(zhí)行64個(gè)線(xiàn)程，而SM是48個(gè)（其實(shí)就是流處理器的數(shù)量）。

    從多線(xiàn)程執(zhí)行上來(lái)看，GCN可以同時(shí)執(zhí)行4個(gè)硬件線(xiàn)程，而SM是雙線(xiàn)程調(diào)度器的設(shè)計(jì)（參見(jiàn)架構(gòu)圖）。

    如此來(lái)看，GCN架構(gòu)的多線(xiàn)程性能會(huì)更好一些。

    小結(jié)：AMD GCN借鑒NVIDIA SM架構(gòu)

    在流處理器部分，終于不用費(fèi)勁的把AMD和NVIDIA GPU架構(gòu)分開(kāi)介紹了，因?yàn)镚CN與SM已經(jīng)沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。剩下的只是緩存容量、流處理器簇的數(shù)量、線(xiàn)程調(diào)度機(jī)制的問(wèn)題，雙方根據(jù)實(shí)際應(yīng)用自然會(huì)有不同的判斷，自家的前后兩代產(chǎn)品也會(huì)對(duì)這些數(shù)量和排列組合進(jìn)行微調(diào)。

    AMD向NVIDIA的架構(gòu)靠攏，GCN架構(gòu)改動(dòng)之大，前所未有！