AMD 的 Vega 到底改進了什麼 - 3C

AMD的Vega到底改進了什麼

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自從2012年3月22日發表的GeForce GTX680，NVIDIA「Kepler」微架構首發GK104上演「中
駟痛扁上駟」的歡樂劇場，在繪圖市場，AMD就一直陷入一路被NVIDIA毆打的困境，至今
已近六年，還曾在2014年獨顯市占率一度衰落到「十八趴」的歷史低點，後來才因GCN第
四代「北極星 (Polaris)」和第五代「織女星 (Vega)」，與莫名其妙的挖礦熱潮，才略
有起色，但距離要回到跟NVIDIA平起平坐的地位，仍相當的遙遠。

這拉開差距的四年，也剛剛好是獨顯雙雄一起「黏」在台積電28nm的製程遲滯期，考驗著
雙方在產品設計的定位與取捨，例如要不要為高階專用應用開發獨立晶片，或著需不需要
在消費市場犧牲掉某些不必要性能，一路走來，高下立判。

講的更白一點，NVIDIA光靠前一代產品都足以對付AMD，所以我們才會看到近兩年前就問
世的Pascal家族，到現在還活的爽爽的，爽到NVIDIA在2016年Hot Chips 28幾乎只談
NVLink 1.0，連Pascal微架構的「優異性」都懶得提了，也遲遲未見Volta的降規版。

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但這並不代表AMD的Vega就毫無看頭，然後各位科科可以多花點時間在這張規格比較表，
我會等你der。

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< 更有GPGPU味道的織女星 >

這年頭什麼厲害晶片都要掛上「系統單晶片 (SoC)」的頭銜才能顯得比較酷，顯示晶片也
不例外，但AMD膽敢這樣宣稱，是有本錢的。也許這就是AMD兼備CPU與GPU的先天優勢吧。

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和自己的前代相比，新產品當然會比較好。不過這也讓我們不得不認真思考一個問題：越
早導入新技術，其實也不見得會有好結果。Fiji用上了第一代HBM，唯一的成就頂多只有
「讓旗艦卡做得很小，可以塞入Mini-ITX機殼」，卻沒有讓AMD一舉奪回高階市場的競爭
力。

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回到主題，為何AMD敢宣稱自己的最新型GPU是「SoC」呢？主要有五個理由：

理由一：採用更通用的晶片內連結架構「Infinity Fabric」，和Zen微架構處理器同樣的
技術，有人戲稱這是「AMD的萬能膠水」，我們就不深究了。
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理由二：更精細的執行緒執行管理，這對虛擬化也很重要。
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理由三：更完整的分頁式虛擬記憶體管理，GPGPU必備。
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理由四：支援I/O虛擬化，存在已久的SR-IOV。因為顯示晶片在先天應用上「眾樂樂不如
獨樂樂」的特性，讓「GPU虛擬化」一直是讓晶片廠商感到棘手的發展方向，不過現在是
越來越有樣子了。
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理由五：可外接SSD，作為主記憶體的下一層儲存空間，這個非常重要，這樣Vega非常的
與眾不同，值得大書特書。
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至於Vega可進行類似SIMD的包裹式 (Packed) 運算，將數個低精度資料打包送作堆，以「
立於人工智慧應用」，其實NVIDIA的Pascal和Volta也做得到，只是沒明講，就不特別著
墨了。
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< 一舉解決GPGPU記憶體容量限制的HBCC >

AMD重新設計後的高頻寬快取記憶體控制器（HBCC，High Bandwidth Cache Controller）
不僅支援容量更大、速度更快的HBM2主記憶體，定址能力更高達高達512TB容量。很明顯
的，這絕對不是僅用來應付區區16GB的HBM2，背後必定藏有更大的野心。

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為何會將主記憶體控制器命名為跟快取記憶體有關？因為不限顯示記憶體，HBCC亦可存取
SSD、網路儲存等外部記憶體元件，將HBM2視為超高頻寬的快取記憶體，對於開發人員，
這些也是等同於可直接使用的顯示記憶體。如此一來，更完整的虛擬記憶體管理機能就有
其用武之地了。

其實前代的北極星 (Polaris) 系列，就具有透過PCIe交換器PEX8747連結兩組M.2界面
512GB Samsung 950 Pro SSD的Radeon Pro SSG專業繪圖卡，AMD也在專業繪圖盛事
Siggraph 2016發表Vega核心的同系列產品，內建2TB NAND 快閃記憶體，也現場展示了不
受16GB HBM容量限制、資料規模「TB層級」的專業繪圖渲染場景，其威力不言可喻。


< 更具「系統觀」的GPU微架構 >

將望遠鏡轉向「GPU通用運算」的領域，顯示卡的記憶體容量比較少，也難以擴充，相較
於一般的汎用CPU平台，GPGPU應用普遍遭遇記憶體容量不足的困難 。AMD的Vega微架構讓
顯示卡搖身一變，成為享有多層化儲存空間的獨立小電腦。

比起大費周章疊床架屋、只為了讓GPU可以染指CPU的虛擬定址空間，HBCC是更加簡潔明瞭
的解決方案，讓Vega更能處理更巨量的資料，提供更彈性的GPGPU佈署，更讓人好奇未來
結合Zen微架構CPU的APU，那激發無限想像空間的可能性。只是在這之前，Intel就搶先用
其「高級膠水技術」EMIB，黏合Kaby Lake和Vega了。

但一路看下來，Vega的重大革新，多半消費者無緣一親芳澤，造成AMD高階顯卡一卡難求
的挖礦熱潮一退潮後，AMD終究還是要面對在獨顯市場拼不過NVIDIA的困境，像NVIDIA這
樣耗費更多研發資源去「分而治之」不同市場，或著硬著頭皮打造貨真價實的「旗艦APU
」來改變市場遊戲規則，還是繼續維持現況，各位科科可以等著瞧。


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