نفيديا يدفع تحسينات الذاكرة ، بنية موحدة ل GPUS ، معالجات المحمول

في مؤتمر GPU Technology الذي أقيم في Nvidia الأسبوع الماضي ، فوجئت برؤية مدى تحرك تقنية الرسومات و GPU - على سطح المكتب وفي الأجهزة المحمولة - وكيف سيتغير طريقة كتابة الأشخاص للبرنامج للاستفادة منه.

الحركة الكبيرة موجهة نحو البرامج غير المتجانسة ، وهي برامج يمكنها استخدام كل من وحدة المعالجة المركزية التقليدية والمعالج في نفس الوقت. هذا ليس مفهوما جديدا - كل من نفيديا و AMD يتحدثان عن هذا لفترة من الوقت - لكن الجانبين يتقاربان معا.

كان أسلوب AMD هو الترويج لما تسميه "وحدات المعالجة المتسارعة" ، التي تجمع بين وحدات معالجة الرسومات ووحدات المعالجة المركزية في قالب واحد ، وما يطلق عليه "بنية الأنظمة غير المتجانسة". على مدار الأعوام القليلة الماضية ، قامت بترويج HSA وفي العام الماضي أنشأت مؤسسة HSA ، إلى جانب 21 شركة أخرى ، لوضع معايير مفتوحة للحوسبة غير المتجانسة.

كان نهج Nvidia مختلفًا تمامًا ، حيث ركز على منصات CUDA الخاصة به لكتابة البرامج على وحدات معالجة الرسومات الخاصة به وإصدار تسلا الخاص به من وحدات معالجة الرسومات ، والتي تستخدم الآن في أجهزة الكمبيوتر العملاقة مثل الكمبيوتر العملاق تايتان المختبر الوطني لأوك ريدج. في مثل هذه الأنظمة ، يدير البرنامج المعقد نوعًا ما الحوسبة التي تعمل على وحدة المعالجة المركزية وما يعمل على وحدة معالجة الرسومات.

وقال جين هسون هوانغ ، الرئيس التنفيذي لشركة Nvidia ، الذي افتتح معرضه الرئيسي: "الحوسبة المرئية هي وسيلة قوية وفريدة من نوعها. على مدار العشرين عامًا الماضية ، حولت هذه الوسيلة الكمبيوتر الشخصي من جهاز كمبيوتر للحصول على المعلومات والإنتاجية إلى واحد من الإبداع والتعبير والاكتشاف ". يجب أن توضح السنوات القليلة المقبلة ما إذا كان هذا الانتقال قد وصل إلى هضبة أم أنه بالفعل بدأ ".

كما هو متوقع ، تحدث هوانغ كثيراً في خطابه الرئيسي حول كيفية نمو الحوسبة الرسومية القائمة على CUDA. قامت الشركة بشحن 430 مليون وحدة معالجة الرسومات التي تدعم CUDA و 1.6 مليون عملية تنزيل مجموعة أدوات CUDA ؛ تُستخدم الآن وحدات معالجة الرسومات Nvidia في 50 حاسوبًا عملاقًا حول العالم. على سبيل المثال ، قال: لقد قامت Titan مؤخرًا بأكبر المحاكاة الميكانيكية للمواد الصلبة في العالم ، باستخدام 40 مليون معالج CUDA لتقديم 10 منصات أداء مستدامة. وقال أيضًا إن حوسبة GPU لديها الكثير من الإمكانات في تطبيقات "البيانات الضخمة".

جلب هوانغ ممثلًا من Shazam للحديث عن كيفية استخدام الشركة لوحدات معالجة الرسومات للمساعدة في مطابقة الموسيقى والصوت من عدد كبير من المستخدمين. ثم ذكر هوانغ أن شركة تدعى Cortexica تستخدم تقنية مماثلة للبحث البصري.

الأهم من ذلك ، أظهرت الشركة خارطة طريق جديدة لمحركها GPU المستخدمة في كل من منتجات الألعاب GeForce وخط تسلا. تسمى بنية GPU الحالية "Kepler" ، والتي تم شحنها العام الماضي. النسخة المقبلة ، والمعروفة باسم "ماكسويل" ، ومن المقرر العام المقبل. يستغرق خطوة كبيرة نحو الحوسبة غير المتجانسة عن طريق إضافة بنية "ذاكرة افتراضية موحدة" ، مما يعني أن وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات ستكونان قادرتان على رؤية ذاكرة النظام بالكامل.

هذا أمر مهم لأن إحدى العقبات الكبيرة في حوسبة GPU تتمثل في نقل البيانات بين أنظمة الذاكرة الرئيسية وذاكرة الرسومات ولأن كتابة البرامج التي تستخدم كلا النوعين من المعالجات كانت صعبة. (أعلنت AMD عن ميزة مماثلة لمعالج Kaveri الخاص بها ، والذي من المقرر أن يتم في نهاية هذا العام. لست واضحًا إلى حد ما فيما يتعلق بكيفية عمل ذلك بدون دعم مباشر من صانعي وحدة المعالجة المركزية ، لكنها بالتأكيد طريقة سنرى المزيد من للمضي قدما.)

بالنسبة لعام 2015 ، وعد هوانغ بإصدار نسخة أخرى ، تسمى "Volta" ، والتي ستأخذ ذاكرة الرسومات وتجمعها مباشرة أعلى GPU ، مما يزيد بشكل كبير من عرض نطاق الذاكرة إلى حوالي تيرابايت واحد في الثانية. للمقارنة ، يبلغ إجمالي عرض النطاق الترددي الأقصى لـ Kepler حوالي 192 غيغابايت في الثانية.

تتحدث عدة شركات ، من بينها Intel ، عن تكديس الذاكرة أعلى المعالج ، لكن الأسلاك لتوصيل الذاكرة والمعالج ، والتي تستخدم تقنية تُعرف باسم vias silicon ، كانت معقدة. على حد علمي ، فإن فولتا هو أول معالج سائد نسبيًا يعلن عن امتلاكه لهذه الميزة.

تحتوي خريطة الطريق المتنقلة على بعض الميزات نفسها. أعلنت الشركة مؤخرًا عن معالجات Tegra 4 (التي يطلق عليها اسم "Wayne") و Tegra 4i (التي تحمل الرمز الرمزي "Gray"). "Logan" ، التي من المقرر أن تكون قيد الإنتاج في عام 2014 ، تضيف أول رسومات قادرة على CUDA في خط Tegra. سيتم إتباع ذلك في عام 2015 مع "Parker" ، والتي ستجمع بين تقنية Maxwell GPU وأول تصميم فريد للشركة من وحدة المعالجة المركزية ، وهو معالج ARM 64 بت يُعرف باسم Project Denver. (لاحظ أنه على الرغم من مشاركة المعالجين في تصميم وحدة معالجة الرسومات (GPU) ، فمن المحتمل أن يكون عدد النوى الفعلية للرسومات أقل في معالج الأجهزة المحمولة مقارنةً بإصدار سطح المكتب.)

يجب أن يكون هذا مثيرًا للاهتمام بسبب بنية الذاكرة الموحدة ولأنه من المقرر تصنيعها باستخدام ترنزستورات ثلاثية الأبعاد FinFET. تستخدم Intel هذه التقنية في معالجاتها التي تبلغ مدتها 22 مليونًا ، كما قالت كل من شركة Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp ، شركة التصنيع بشركة Nvidia ، وشركة Globalfoundries المنافسة لها ، إنها ستحصل على FinFETS في وقت ما من العام المقبل. من المرجح أن يبدأ الإنتاج الضخم في عام 2015.

"في غضون خمس سنوات ، سنزيد من أداء Tegra بنسبة 100 مرة" ، وعد هوانغ.

بطبيعة الحال ، فإن السؤال الكبير هو ما سوف نستخدم حصانا الكمبيوتر ل. من السهل جدًا بالنسبة لي أن أرى تطبيقات الحوسبة عالية الأداء و "البيانات الضخمة" - تلك التطبيقات مستمرة في النمو ويمكنها بسهولة استخدام ميزات الحوسبة المتوازية لوحدات معالجة الرسومات. ستقدم Nvidia هذه الميزات في مجموعة متنوعة من الطرق المختلفة بما في ذلك من خلال لوحات Tesla لمحطات العمل وأجهزة الكمبيوتر العملاقة ؛ تقنية المحاكاة الافتراضية لخادم GRID CPU لخوادم المؤسسات ؛ و GRID Virtual Computing Appliance (VCA) ، وهيكل 4U مع معالجات Xeon ، ووحدات معالجة الرسومات المستندة إلى Kepler ، والذاكرة ، التي تستهدف الأقسام.

وبالطبع ، ستستخدم الألعاب رسومات أكثر ، وستصبح أكثر واقعية في كل جيل. يزداد حجم ودقة العرض ، ويريد الأشخاص مزيدًا من الرسومات. قام هوانغ بعرض بطاقة رسومات سطح المكتب المتطورة الجديدة للشركة ، والتي تسمى تايتان ، والتي تدير محاكاة في الوقت الحقيقي للمحيطات من Waveworks. كما عرضت تطبيق Faceworks ، وهو رئيس حديث ثلاثي الأبعاد اسمه Ira (أعلاه) ، تم إنشاؤه مع معهد التكنولوجيا الإبداعية في جامعة جنوب كاليفورنيا.

إن جلب كل هذه الميزات إلى الهاتف أمر مثير للاهتمام بشكل خاص. لست متأكدًا تمامًا من أنني أحتاج حقًا إلى كل قوة وحدة معالجة الرسومات (GPU) لسطح المكتب المتطورة في جهاز محمول - بعد كل شيء ، على شاشة بحجم 5 بوصات ، يبدو أن 1،980 × 1080 يبدو كافيًا - لكن ليس لدي شك في أن سوف يجد الناس استخدامات لذلك. أحد المخاوف هو أنه سيستخدم الكثير من الطاقة ، لكن هوانغ قال إن لوجان "لن يكون أكبر من عشرة سنتات". على أي حال ، سأكون مهتمًا بمعرفة ما سيفعله الأشخاص بهذا الأداء الكبير.

بشكل عام ، فإن Nvidia ، مثل AMD ، تراهن على تحسينات الرسومات المستمرة والذاكرة الموحدة ونهج غير متجانس لبرمجة وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات. قد تقول AMD إنها تعمل وفق المعايير المفتوحة ، بينما تشير Nvidia إلى النجاحات التي حققتها CUDA ، لا سيما في الساحة عالية الأداء. وبالطبع ، هناك Intel ، التي تتأرجح رسوماتها في كل من AMD و Nvidia اليوم ، لكنها ما زالت تهيمن على منطقة وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر الشخصي. كما أن لديها مجموعة خاصة بها من أدوات البرمجيات. يجب أن تجعل الأساليب المختلفة هذه منطقة رائعة للمشاهدة.