正文内容 评论(0

向计算进军:AMD真正全新架构深度揭密
2011-06-27 08:48:44  出处:快科技 作者:朝晖 编辑:朝晖     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接
SIMD构建的计算单元

正如传统的SIMD之于出流处理器单元之上,全新的SIMD之上就是新架构中所谓的计算单元了(Compute Unit,CU)。虽然从某种意义上来讲,计算单元和传统的SIMD相差不多,但前者带来的该改变可谓脱胎换骨,甚至颠覆了AMD以往所有的架构设计。

AMD Graphics Core Next全新图形架构深度揭秘

那么计算单元(CU)中都由那些单位构成呢?根据AMD的说法,一个CU中有4个SIMD单元,每个SIMD单元由16个全功能的标量ALU构成。每个CU配备一个硬件分支单元(Branch&MSG Unit),主要负责抽取、编码以及调度wavefront和指令。此外,还有扩充的64KB LDS(Local Data Store)以及16KB数据和纹理L1缓存。也就说新架构中数据和纹理L1缓存进行了合并,因为L1缓存中的纹理单元都是经过压缩过的,纹理L1缓存的压力相比以往减小了。而环绕在显存控制器之外的是可读写的L2缓存,还有可供4个CU共享的16KB只读L1缓存和32KB只读指令L1缓存。

在继续下一步介绍之前,先来看一个问题。我们已经知道了新架构中计算单元的构成以及传统VLIW架构的弱点,现在终于可以解答问什么AMD要放弃VLIW转而采用non-VLIW SIMD了。正如我们开始提到的,VLIW最大的弱点是编译器的静态调度。结果就是代码执行过程中任何相关(至于如何理解可以参看下面的图)性指令的突然出现,调度依然会按事先设定好的路数进行,而VLIW中大部分运算单元就被浪费掉。所以从VLIW到non-VLIW SIMD的第一个改变就很直接,后者的调度工作从编译器完全转移到了硬件——由计算单元来完成。当然,一切的目的就是为了获得更好的执行效率,更好的计算性能。

当然,鱼和熊掌什么时候都不可兼得。这里就有一个明显的折中,硬件动态调度固态很好,但却需要耗费更多的晶体管、占用更大的核心面积。事实上,AMD以往的GPU之所以经历数代都不愿意放弃VLIW架构自然有其中的原因。对于图形渲染来说编译器调度方面并没有太大影响,VLIW甚至在这方面做的相当不错。而且更重要的是可以使用更少的晶体管,有限的核心面积也可以得到更好的利用——填充更多的附加功能单元。说到这儿,是不是很容易让人联想到NVIDIA呢?

那么有了动态调度和和全新的SIMD之后,我们能做以前不能做的呢?在VLIW的理想情况下,如下方第一张图所示,4个wavefront分别各自独立且毫不相关,可以看到新架构和VLIW的执行情况和类似,理论上效率都是100%;不过对于VLIW架构来说,不理想的情况就是遇到相关的指令流,比如下方第二张图的两个绿色wavefront,这样以来前三个wavefront在一个周期执行,最下方的蓝色只能独立执行。而对于新架构来说,则不存在这样的问题。也就是说,采用硬件调度之后,CU和SIMD可以允许选择不同的wavefront乱序执行,wavefront可以来自同一任务,也可以是不同任务。当然,这种“乱序”也不是绝对的,基本的流程还是要遵守的,比如各个wavefront之间的指令必须按顺序执行,不能打乱也不能分割;

AMD Graphics Core Next全新图形架构深度揭秘
VILW理想方案:所有的WaveFront都不相关

AMD Graphics Core Next全新图形架构深度揭秘
VLIW的不理想状态:一个或两个相关的WaveFront

经过以上的介绍不难看出,以往的VLIW架构在并行任务处理方面处于劣势,并且很依赖编译器和API的支持,扩展到OpenCL也受到很大限制。经过硬件架构的调整,新架构在并行计算方面有了很大提高。其中每个SIMD有10个wavefront可供选择,也就意味着每个CU的wavefront数量依次可以达到40个。这也就是AMD全新架构放弃多年采用的VLIW,转而采用non-VLIW SIMD最为根本的原因。除此之外,带来的其它好处也是不少。首先是编译压力减轻,硬件调度的加入使编译器摆脱了调度任务;其次是程序优化和支持语言扩充更见容易;最后是不用在生成VLIW指令和相关调度信息,新架构最底层的ISA也更加简单。

责任编辑:

文章内容举报

  • 支持打赏
  • 支持0

  • 反对

  • 打赏

文章价值打分

当前文章打分0 分,共有0人打分
  • 分享好友:
  • |
本文收录在
#快讯

  • 热门文章
  • 换一波

  • 好物推荐
  • 换一波

  • 关注我们

  • 微博

    微博:快科技官方

    快科技官方微博
  • 今日头条

    今日头条:快科技

    带来硬件软件、手机数码最快资讯!
  • 抖音

    抖音:kkjcn

    科技快讯、手机开箱、产品体验、应用推荐...