Izskaidroti GDDR6X tehniskie uzlabojumi

Izskaidroti GDDR6X tehniskie uzlabojumi

1. septembrīsv, 2020. gads Nvidia paziņoja par savu pavisam jauno grafisko karšu RTX 3000 sēriju, kas solīja vēl nebijušu veiktspēju ne tikai tradicionālā rastrētā renderēšanā, bet arī staru izsekošanā. RTX 3000 karšu sērija turpinātu kļūt par vienām no ātrākajām kartēm tirgū, kas konkurē ar AMD piedāvātajiem RX 6000 sērijas piedāvājumiem. Ampere bāzētais GPU, kas atradās šajās kartēs, pats par sevi bija ļoti ātrs, taču ārkārtīgi izcilu sniegumu faktiski radīja arī cits uzlabojums.

GDDR6X sola panākt nepieredzētu joslas platuma un ātruma līmeni - attēls: Micron Technology



Liela daļa šīs izrādes radās atmiņā, kas atradās uz šīm kartēm. Divas galvenās RTX 3000 sērijas kartes - RTX 3080 un RTX 3090 - bija aprīkotas ar pilnīgi jaunu atmiņas veidu, kas iepriekš nebija izmantots spēļu līmeņa grafiskajās kartēs, pazīstams kā GDDR6X. Šis jaunā veida atmiņa solīja dubultu joslas platumu, salīdzinot ar standarta GDDR6, kas tika atrasts RTX 2000 sērijā un AMD RX 6000 sērijas kartēs. Apskatīsim, kas padara GDDR6X tik īpašu.



Ko tieši dara VRAM?

Lielāko daļu “smagā celšanas” grafiskās apstrādes ziņā veic grafikas kartes kodols, kas pazīstams kā GPU. GPU ir ļoti spēcīgs silīcija gabals, kas ir paredzēts un optimizēts grafisko uzdevumu, piemēram, spēļu, apstrādei. Tas apstrādā lielāko daļu apstrādes, kas nepieciešama, lai pārvietotu monitora parādītos rāmjus. Bet, lai pietiekami ātri apstrādātu lielu datu apjomu un sagatavotu rāmjus, GPU ir nepieciešams kaut kas strādāt. Šeit ienāk VRAM.

VRAM jeb Video Memory ir ļoti ātrdarbīga atmiņas forma, kas tiek glabāta pašā grafikas kartē, lai GPU būtu tieša piekļuve tai. VRAM glabā spēlei nepieciešamos aktīvus un faktūras, lai GPU vajadzības gadījumā varētu pie tiem strādāt un sagatavot rāmjus, kas jāparāda. Ja VRAM nevar pietiekami ātri piegādāt šos aktīvus un citus svarīgus datus GPU, lietotājs var piedzīvot palēninājumu, stostīšanos vai pat avāriju. Parasti augstākām izšķirtspējām, piemēram, 1440p un 4K ar augstiem grafiskajiem iestatījumiem, ir nepieciešams vairāk VRAM, lai pārvaldītu un uzglabātu šos augstākās kvalitātes aktīvus, kas nozīmē, ka jums ir nepieciešama lielāka VRAM ietilpība, ja vēlaties spēlēt šajos iestatījumos ar šīm izšķirtspējām. Vienlaikus jums ir nepieciešama lielāka ātruma atmiņa, lai datus pietiekami ātri pārvietotu uz GPU no VRAM. Šeit atmiņas tehnoloģijas, piemēram, GDDR6X, izrādās noderīgas.



GDDR6X pamatā esošais mehānisms

Micron Technology (uzņēmums, kas ražo un piegādā GDDR6X atmiņu Nvidia un citiem partneriem) nesen izlaida dažas detaļas par GDDR6X atmiņas mehānismu. Tas dod mums labāku priekšstatu par to, kā šī tehnoloģija spēj sasniegt ārkārtīgi lielus joslas platuma numurus.

PAM4 signalizācija

Atšķirībā no parastajiem datu ceļiem, ko sauc par “kopnēm”, kuri vienlaikus pārvieto datus pa 1 bitam, GDDR6X izmanto tehniku, ko sauc par PAM4 (četru līmeņu impulsa amplitūdas modulācija), kas ir metode, kas var vienlaikus nosūtīt 1 no 4 diskrētajiem jaudas līmeņiem Tas nozīmē, ka GDDR6X var vienlaikus pārvietot 2 bitus, kas ievērojami palielina joslas platumu. Micron patiešām ir bijusi šāda veida interesantu inovāciju vēsture, jo tā masveida ražošanā atveda nozares pirmos GDDR5, GDDR5X un tagad arī GDDR6X mikroshēmas. Micron bija vienīgais GDDR5X ražotājs un tagad ir ekskluzīvs GDDR6X ražotājs. Micron par GDDR6X izstrādi, izmantojot PAM4, teica:

'Uzņēmumā Micron mums jau kopš 2006. gada bija zinātnieki, kas pētīja, kā atmiņā izmantot PAM4,' sacīja Ralfs Eberts, Micron grafikas segmenta direktors. 'Es ar nolūku teicu zinātniekus, jo atšķiršu izstrādātājus no zinātniekiem. Tie bija puiši, kas patiešām veica pamatu jauninājumiem. Viņi pamatā izmantoja šo PAM4 tehnoloģiju un mēģināja saprast, kā mēs to varam izmantot DRAM. Zinātniekiem bija jāsadarbojas plecu pie pleca ar GDDR izstrādātājiem, puišiem, kuri parakstīja mikroshēmu, ”sacīja Ēbērs. 'Viņi arī ļoti cieši sadarbojās ar sistēmu un produktu inženieriem, kuri izprot problēmas no sistēmas un masveida ražošanas viedokļa.'



Tomēr šai jaunajai aizraujošajai tehnoloģijai ir ierobežojums. GDDR6 sērijas sērijas garums ir 16 baiti (BL16), kas nozīmē, ka katrs no tā diviem 16 bitu kanāliem var piegādāt 32 baitus vienā operācijā. GDDR6X sērijas sērijas garums ir 8 baiti (BL8), taču PAM4 signalizācijas dēļ katrs no tā 16 bitu kanāliem piegādās arī 32 baitus vienā operācijā. Tas nozīmē, ka GDDR6X nav ātrāks par GDDR6 ar vienādiem pulksteņa ātrumiem. Tas arī nozīmē, ka, tā kā GDDR6X katrā ciklā ir divreiz vairāk signālu nekā GDDR6, tas ir arī daudz efektīvāks. GDDR6X ir par 15% energoefektīvāks nekā GDDR6 (7,25 pj / bits pret 7,5 pj / bits) ierīces līmenī, norāda Micron.

PAM4 signalizācija ir revolucionāra tehnika atmiņas tehnoloģijā - attēls: Micron Technology

Cieša sadarbība ar Nvidia

Liels virzītājspēks, kas virzīts uz lielāku joslas platumu un lielāku ātrumu, ir bijusi pati Nvidia, kas GDDR6X atmiņas izstrādes un testēšanas fāzēs ir cieši sadarbojusies ar Micron. Nvidia ir vienīgais Micron palaišanas partneris, runājot par GDDR6X atmiņu, kas nozīmē, ka jaunais atmiņas tips Nvidia kartēm būs ekskluzīvs vēl ilgu laiku. Nvidia jau ir instalējusi jauno atmiņu viņu vadošajās GeForce spēļu grafikas kartēs; RTX 3090 un RTX 3080, kas tādējādi ir ieguvuši milzīgi joslas platuma lēcieni vairāk nekā pēdējās paaudzes GDDR6.

Pilnīgas GDDR6X atmiņas specifikācijas - attēls: Micron Technology

Nvidia ir izstrādājis arī pavisam jaunu atmiņas kontrolieri un PHY GDDR6X, jo tas izmanto PAM4 signalizāciju, un pēc visa izskata visu pašu ir izstrādājis pats Nvidia. GDDR6X tehnoloģijai vajadzētu būt arī vairākām Nvidia kartēm, it īpaši TITAN un Quadro sērijām, kuras varētu gūt lielu labumu no GDDR6X palielinātā joslas platuma kopā ar lielāku jaudu. Micron arī apstiprināja, ka Nvidia nav ekskluzīvs GDDR6X partneris un ka vēlāk arī citi uzņēmumi iegūs jauno atmiņas standartu. Tas nozīmē, ka mēs varam sagaidīt, ka AMD Radeon kartēm būs arī sava veida GDDR6X lietojumprogramma, kad nākotnē tiks palaista vairāk šo karšu.

GDDR6X ar PAM4 pret HBM2

Lai gan GDDR6X ar savu izdomāto jauno PAM4 tehnoloģiju joprojām ir dārgāka izgatavošana nekā GDDR6, tā pat nav tuvu HBM2 ražošanas izmaksām. HBM jeb liela joslas platuma atmiņa pirms pāris paaudzēm tiešām šķita grafikas karšu atmiņas tehnoloģijas nākotne. AMD ļoti centās panākt HBM iekļaušanu galvenajā tirgū, un viņi arī uzsāka virkni patiešām nepietiekamu GPU ar HBM borta. Fury un Vega grafisko karšu līnija izmantoja liela joslas platuma atmiņu, taču diemžēl viņu GPU kodoli nebija pietiekami ātri, lai dotu viņiem jebkādas priekšrocības salīdzinājumā ar Nvidia.

Bezgaumīgā HBM2 atmiņa atkal tika atgriezta Radeon VII - AMD jaunajā augstas klases grafiskajā kartē, kas balstīta uz Vega arhitektūru, bet tagad ir veidota uz 7 nm procesa. Vega karšu iekšpusē esošais HBM2 bija ārkārtīgi dārgs, un raža bija zema, kā rezultātā bija zems piedāvājums un vēl mazāks pieprasījums. Radeon VII nespēja pietuvoties Nvidia flagmanim RTX 2080Ti, un gada laikā pēc tā palaišanas viņš saskārās ar EOL. Daudz ātrāks Nvidia flagmanis izmanto standarta GDDR6.

Pēc izmaiņām uzņēmuma hierarhijā pati AMD atkāpās no HBM centieniem un vairāki augsta ranga locekļi tika atbrīvoti no pienākumiem. Jaunais AMD Radeon ātri pārcēlās no HBM atmiņas apsēstības un izvēlējās daudz reālākas atmiņas iespējas, piemēram, GDDR6 atmiņu, kas atrodama RX 5000 un RX 6000 GPU sērija . Galvenā HBM2 problēma ir tā ražošana. Process ir ārkārtīgi nogurdinošs un dārgs, jo HBM2 KGSD (labi zināmi sakrauti mirst) ir jāsamontē pusvadītāju fabrikā un pēc tam jānovieto uz interposera blakus GPU citas fabrikas tīrītavā. Tas padara ražošanu daudz dārgāku un darbietilpīgāku nekā GDDR6 vai pat GDDR6X, jo GDDR6X nav nepieciešama kraušana, un tā tiek piegādāta kā atsevišķas mikroshēmas, kuras var pielodēt rūpnīcā.

GDDR6X nodrošina nozares vadošos joslas platuma līmeņus - attēls: Micron Technology

Tomēr šeit ir jāatzīmē viena piezīme. GDDR6X mikroshēmām ir nepieciešams ļoti tīrs un stabils signāls, tāpēc GA102 GPU Nvidia atmiņas kontrolleris, kas darbina atmiņas mikroshēmas, tagad atrodas uz atsevišķas barošanas sliedes. Tas nodrošina, ka mikroshēmas saņem nepieciešamo tīro un stabilo jaudu, kas nepieciešama pareizai darbībai.

PAM4 nākotnei

PAM4 signalizācija ir interesants un patiešām aizraujošs jauns process, kas var atrast tā pielietojumu vairākās datoru aparatūras jomās. Lai gan šobrīd tas aprobežojas ar GDDR6X lietojumprogrammu grafiskajās kartēs, signalizācijas paņēmienu nākotnē var izmantot daudz vairāk citos procesos. Mikrons tic, ka atmiņas nākotne ir PAM 4 tehnika.

'Tātad, GDDR6X ir tas, kur mēs ieviesām PAM4, un mēs noteikti varam redzēt, ka tas virzās uz priekšu,' sacīja Micron grafikas atmiņas direktors. “Iespējams, PAM4 var izmantot citos atmiņas standartos. Ir iespējams vai iespējams, ka šāda veida tehnoloģijas izmantos korporācijas ar procesoriem vai citi mūsu procesori. ”

Vēl viena interesanta nākotnes PAM4 signalizācijas standarta pielietošana ir PCIe Gen 6.0, kuras termiņš ir 2021. gads. Tā izmanto PAM4 signalizāciju, lai iegūtu lielāku efektivitāti un lielāku datu pārraides ātrumu. Tā kā PCIe ir ļoti plašs adopcijas diapazons, CPU un ASIC uzņēmumiem kādā brīdī būs jāpieņem PAM4 un PCIe 6.0. Varbūt kādreiz to izmantos arī HBM2 atmiņā, lai nodrošinātu nereālu joslas platumu un ātrumu, taču tas ir tikai mūsu spekulācija.

Kur tiek izmantots GDDRX?

Pat ja mēs uz brīdi noliekam nākotni malā, GDDR6X joprojām tiek izmantots daudzās svarīgās lietojumprogrammās. Daži no svarīgākajiem ir:

  • Spēles: Lielākā un populārākā GDDR6X atmiņas izmantošana, protams, ir spēlēšana. Micron ir piegādājis Nvidia GDDR6X moduļus integrēšanai to pavisam jaunajās grafikas kartēs RTX 3080 un RTX 3090. Šī atmiņa ļaus viņiem sasniegt vēl nebijušus skaitļus atmiņas joslas platuma un ātruma ziņā. Pirmās paaudzes GDDR6X var sasniegt datu pārraides ātrumu līdz 1TB / s. Tas var izrādīties ārkārtīgi izdevīgs nākamās paaudzes spēļu ziņā.
  • HPC: GDDRX tehnoloģija tiek izmantota HPC vai augstas veiktspējas skaitļošanā. To raksturo ļoti paralēli aprēķini, kas uzticami, efektīvi un pēc iespējas ātrāk izpilda progresīvas lietojumprogrammas. Šos skaitļošanas risinājumus zinātnieki, pētnieki, inženieri un akadēmiskās iestādes izmanto sarežģītu problēmu risināšanai.
  • Profesionāla virtualizācija: Tādas nozares kā veselības aprūpe un medicīna, profesionāla video pēcapstrāde, finanšu simulācijas, laika apstākļu prognozēšana vai nafta un gāze paļaujas uz patiešām augstas klases darbstacijām, kuras var izmantot GDDR6X atmiņas jaudu, lai racionalizētu un optimizētu savu darbplūsmu. Šīs augstas veiktspējas darbstacijas ir galvenais jaunā GDDR6X lietojuma gadījums.
  • Mākslīgais intelekts: GDDRX atmiņas tehnoloģijas tiek izmantotas mākslīgajā intelektā un tā atvasinājumos, piemēram, Deep Learning. Šīs slodzes kļūst arvien nozīmīgākas, kā arī izplatītas, un liela ātruma skaitļošanas risinājumi, piemēram, GDDRX, noteikti var palīdzēt šajā ziņā.

GDDR6X atradīs savas lietojumprogrammas daudzās citās nozares jomās - Image; Mikronu tehnoloģija

Pēdējie vārdi

GDDR6X ir jauna veida atmiņa, kuru Micron ir izstrādājis ciešā sadarbībā ar Nvidia. Atmiņā tiek izmantota jauna tehnoloģija, ko sauc par PAM4 signalizāciju, kas ir ļoti novatorisks arhitektūras process, kurā efektīvais datu pārraides ātrums tiek dubultots. Signalizācijas tehnika arī samazina enerģijas patēriņu un tādējādi padara atmiņu efektīvāku.

Nvidia ir ieviesusi atmiņu savās jaunajās RTX 3080 un RTX 3090 kartēs, un tas ir tikai sākums GDDR6X atmiņas iespējamajai ieviešanai spēļu tirgū. Atmiņu ir vieglāk un lētāk izgatavot nekā HBM2, un tā dod ārkārtīgi daudzsološus rezultātus, tāpēc šķiet, ka visa nozare agri vai vēlu pieņems šo standartu. Pašlaik GDDRX tehnoloģijas ir atrodamas daudzās nozarēs, tostarp spēlēs, HPC, profesionālā virtualizācijā un AI.