AMD:n seuravaa vuosikymmen

Julkaistuaan vaikuttavan Radeon HD 4000 –sarjansa, AMD on onnistunut säilyttämään liike-energiansa ja julkaissut yhtä vaikuttavan Radeon HD 5000 –sarjan.

Yksi AMD:n innovaatioista GPU-suunnittelussa on yhtiön pieni ydin –strategia. Nvidia yleensä suunnitelee yhden lippulaivamallin, josta julkaistaan halvempia versioita poistamalla käytöstä ytimiä, laskemalla kellotaajuuksia tai kaventamalla muistiväylää, AMD on päättänyt rakentaa tulevaisuutensa pienen ytimen optimoinnin ympärille. AMD kehittää parhaan mahdollisen kullakin prosessilla aikaansaadun keskihintaisen grafiikkaprosessorin, joita voidaan asentaa kaksin kappalein samaan korttiin lippulaivamallin tapauksessa. Siitä johtuen Nvidia on on perinteisesti pitänyt hallussaan tehokkaimman GPU:n titteliä kussakin sukupolvessa, mutta viimeisen kahden tuotesukupolven aikana AMD on tarjonnut parhaan hinta/laatu –suhteen.

>

Ati (ja nyt myös AMD) on perinteisesti keskittynyt pelaamiseen suunnitellessaan grafiikkaprosessoreitaan. Nvidia yritti julkaista peleihin liian hidasta 16/32-bittistä liukulukulaskentaa GeForce FX –sarjassaan, mutta ATI pitäytyi 24-bittisessä laskennassa Radeon 9700 –ohjaimessa.

Sama “ongelma" on havaittavissa Nvidian GT200-ytimessä (GeForce GTX 260/275/280/285/295), joka tukee IEEE-754-yhteensopivaa double-precision-laskentaa. Se on vasta juuri tulossa Radeon HD 5800 –sarjaan (ja puuttuu kokonaan HD 5700 –sarjasta). Se löytyy myös Nvidian GF100-piiristä, joka on monien mielestä rakennettu enemmän CUDA-laskentaan kuin pelaamiseen.

On tärkeää huomata, että AMD on pyrkinyt pysymään sopivasti mukana kehityken tahdissa. Kun laitteistot ja ohjelmistot vaativat FP32-shadereita, AMD:llä oli niitä tarjolla. Vaikka Nvidia esittelikin ensimmäisenä tuen IEEE-754-yhteensopivalle laskennalle, se on vasta nyt saavuttamassa tärkeämmän aseman ja Radeon HD 5800 –sarja tarjoaa sille tuen. Nvidian ensimmäisenä markkinoilla –strategia ei ole ollut suuri myyntilukujen kasvattaja varsinkaan pelien kannalta vähemmän tärkeiden tekniikoiden tapauksessa (siitä lisää myöhemmin).

Kaukaisemman tulevaisuuden näkymät

AMD:n suunnitelmat ovat menossa kohti Fusion-arkkitehtuuria. Fusionissa AMD aikoo yhdistää paljon perinteisen GPU:n toiminnallisuudesta CPU:n yhteyteen. Ensinnäkin se vähentää lantenssia ja kasvattaa kaistanleveyttä (eli lisää nopeutta), mutta se mahdollistaa myös säästöjä materiaalikustannuksissa, kun GPU ja CPU voivat jakaa useita resursseja keskenään. AMD aikoo integroida GPU osaksi CPU:ta samaan tapaan, kuin nykyiset liulukulukujen laskentaan ja esimerkiksi pyöristykseen erikoistuneet FPU:t (Floating Point Units) on integroitu nykyisiin prosessoreihin.

Alkuvaiheessa AMD luultavasti integroi nykyiset GPU-ytimet CPU-ytimiin. Fusion prosessorien suorituskykyä voidaan skaalata prosessointiyksiköiden määrää muuttamalla samaan tapaan, kun nykypäivän useamman GPU:n Radeon-ohjaimet. Pidemmällä aikavälillä integraatio lisääntyy siinä määrin, että CPU:n ja GPU:n välillä ei enää ole selvää eroa. Sen sijaan sirulta löytyy CPU, johon on integroitu FPU ja "stream" ytimiä, jotka ohjelmistoajurin avulla toimivat näytönohjaimena. Tällaisella rakenteella ja sopivilla virransäästöominaisuuksilla voidaan saavuttaa erittäin hyvä suorituskyky wattia kohti. Se mahdollistaa täysin toiminnallisen työpöytäympäristön pyörittämisen integroidun GPU:n avulla säästäen virtaa ja tarjoaa tarpeen vaatiessa laskentatehoa niille ohjelmille, jotka sitä vaativat.

Nvidia kokeili vastaavaa lähestymistapaa Hybrid SLI –tekniikallaan, mutta se ei toiminut halutulla tavalla vaativammilla markkinoilla. Hybrid SLI (GeForce Boost) mahdollisti 3D laskennan jakamisen integroidun GPU:n ja ulkoisen GPU:n välillä, mutta tekniikka ei toiminut paljon suorituskykyä vaativissa tilanteissa. Lisääntynyt latenssi ja kuorman jakamiseen liittyvä ylimääräinen prosessointi söivät kokonaan saavutetun suorituskykyedun. Koska AMD:n ratkaisussa latenssit ovat huomattavasti pienemmät, sillä on enemmän mahdollisuuksia onnistua.

Kun Fusionissa on kysymys grafiikkasuorittimen integroinnista prosessoriin, Torrenzan tarkoitus on tarjota HyperTransportin tyyppinen suora väylä prosessoriille suurella kaistanleveydellä ja pienellä latenssilla.

Suoran väylän prosessorille tarjoava tekniikka on jo käytössä pienemmillä ja erikoistuneemmilla markkinoilla. XtremeData XDI –laittetta voidaan käyttää tavallisessa AMD Opteron –kantaisissa järjestelmissä. Se käyttää kahta Altera Stratix II FPGA:ta, joilla on suora väylä Opteron-prosessorille ja keskusmuistiin. Vaikka näillä laitteilla ei saavutetakaan samanlaista raakaa laskentatehoa kuin nykyisillä kahdeksan ytimen CPU ja GP GPU –järjestelmillä, ne tarjoavat silti erittäin hyvää laskentatehoa matematiikkapohjaisissa algoritmeissa, kuten markkinadatan analysoinnissa, tiedon salauksessa tai sotilaskäytössä olevissa tutkajärjestelmissä. Niiden suorituskyky on itse asiassa jopa korkeampi raa’an laskentatehon sekä wattia kohti saatavan suorituskyvyn kannalta.

AMD:n tulevaisuudennäkymät

AMD:n grafiikkaosasto on näyttänyt olevansa kilpailukykyinen myös markkinoiden yläpäässä. Radeon HD 4000 –sarjan kortit tarjosivat huomattavasti parempaa hinta/suorituskyky suhdetta kuin Nvidian GTX (GT 200) –sarja ja Radeon HD 5000 –sarja on edelleen kiistaton kuningas DirectX 11 tapauksessa.

Myös AMD:n prosessoripuoli on näyttänyt kyntensä suorituskykyisten moniydinprosessoreiden suunnittelussa alkaen Athlon 64 X2:sta aina nykyisiin kuusiytimisiin serverikäyttöön suunnattuihin Opteron-prosessoreihin. Koko viimeisen vuosikymmenen ajan sekä Ati että AMD ovat olleet joko teknologiajohdossa tai vähintään lähellä perässä. Uudelle vuosikymmenelle saavuttaessa AMD on ainut yhtiö, jolla on resurssit ja tekniikkaa CPU ja GPU –tekniikoiden kehittämiseen. Kun AMD puhuu Fusionista, on vaikea olla uskomatta etteikö se voisi onnistua. Meillä on ainakin suuret odotukset AMD:n suhteen seuraavalla vuosikymmenellä.