Dana 1. rujnasv, 2020. Nvidia je najavila svoju potpuno novu RTX 3000 seriju grafičkih kartica koje su obećale neviđene razine performansi ne samo u tradicionalnom rasteriziranom prikazivanju već i u tračenju zraka. Kartice RTX 3000 postale bi neke od najbržih kartica na tržištu koje se natječu s AMD-ovom vrhunskom ponudom u seriji RX 6000. GPU zasnovan na Ampereu koji se nalazio unutar ovih kartica bio je sam po sebi vrlo brz, ali izuzetno superiorne performanse zapravo su rezultat i drugog poboljšanja.
GDDR6X obećava da će donijeti neviđenu razinu propusnosti i brzine - Slika: Micron Technology
Veliki dio te izvedbe proizašao je iz memorije koja se nalazila na tim karticama. Dvije gornje kartice iz serije RTX 3000, RTX 3080 i RTX 3090, nosile su potpuno novi tip memorije koji se prije nije koristio u grafičkim karticama klase igara, poznat kao GDDR6X. Ova nova vrsta memorije obećavala je dvostruku širinu pojasa u odnosu na standardni GDDR6 koji je pronađen na RTX 2000 seriji i AMD RX 6000 serijskim karticama. Pogledajmo što GDDR6X čini tako posebnim.
Što točno radi VRAM?
Većinu 'dizanja' u smislu grafičke obrade čini jezgra grafičke kartice koja je poznata kao GPU. GPU je vrlo moćan komad silicija koji je dizajniran i optimiziran za obradu grafičkih zadataka poput igara. Obrađuje većinu obrade koja je potrebna za pomicanje okvira koje prikazuje vaš monitor. No, kako bi obrađivao velike količine podataka i pripremao okvire dovoljno brzo, GPU treba na čemu raditi. Tu dolazi VRAM.
VRAM ili Video Memory vrlo je brza memorijska forma koja je pohranjena na samoj grafičkoj kartici tako da joj GPU ima izravan pristup. VRAM pohranjuje sredstva i teksture potrebne igri kako bi GPU mogao raditi na njima kad je to potrebno i pripremiti okvire koji trebaju biti prikazani. Ako VRAM ne može dovoljno brzo dostaviti ovu imovinu i druge ključne podatke na GPU, korisnik može doživjeti usporavanje, mucanje ili čak pad. Općenito, veće razlučivosti poput 1440p i 4K s visokim grafičkim postavkama zahtijevaju više VRAM-a za upravljanje i pohranu te kvalitetnije imovine, što znači da vam je potreban veći kapacitet VRAM-a ako želite igrati na ovim postavkama na tim razlučivostima. Istodobno vam je potrebna memorija veće brzine kako biste podatke iz VRAM-a dovoljno brzo premjestili na GPU. Ovo je mjesto gdje se memorijske tehnologije poput GDDR6X pokazuju korisnima.
Mehanizam iza GDDR6X
Micron Technology (tvrtka koja proizvodi i isporučuje GDDR6X memoriju Nvidiji i drugim partnerima) nedavno je objavila neke detalje o mehanizmu koji stoji iza GDDR6X memorije. To nam daje bolju predodžbu o tome kako je ova tehnologija u stanju postići izuzetno visoke brojeve propusnosti.
PAM4 signalizacija
Za razliku od tipičnih putova podataka nazvanih 'sabirnice' koji premještaju podatke 1 bit odjednom, GDDR6X koristi tehniku koja se naziva PAM4 (četverorazinska impulsna modulacija amplitude), koja je metoda koja umjesto toga može istodobno poslati 1 od 4 diskretne razine snage od 2. To znači da GDDR6X može pomicati 2 bita odjednom što dramatično povećava širinu pojasa. Micron zaista ima povijest zanimljivih inovacija poput ove jer je u masovnu proizvodnju doveo prve GDDR5, GDDR5X i sada GDDR6X čipove u industriji. Micron je bio jedini proizvođač GDDR5X, a sada je ekskluzivni proizvođač GDDR6X. Micron je imao sljedeće reći o razvoju GDDR6X koristeći PAM4:
'U Micronu smo znanstvenike istraživali kako iskoristiti PAM4 u memoriji već od 2006. godine', rekao je Ralf Ebert, Micronov direktor grafičkog segmenta. “Namjerno sam rekao znanstvenicima jer bih razlikovao programere i znanstvenike. To su momci stvarno radili temelje za inovaciju. U osnovi su uzeli ovu PAM4 tehnologiju i pokušali shvatiti kako to možemo koristiti u DRAM-u. Znanstvenici su morali raditi rame uz rame s programerima GDDR-a, momcima koji su potpisali čip ”, rekao je Ebert. 'Također su usko surađivali s inženjerima sustava i proizvoda koji razumiju izazove iz perspektive sustava i masovne proizvodnje.'
Ipak postoji ograničenje koje dolazi s ovom uzbudljivom novom tehnologijom. GDDR6 ima rafalnu duljinu od 16 bajtova (BL16), što znači da svaki od njegova dva 16-bitna kanala može isporučiti 32 bajta po operaciji. GDDR6X ima rafalnu duljinu od 8 bajtova (BL8), ali zbog PAM4 signalizacije svaki od njegovih 16-bitnih kanala isporučit će i 32 bajta po operaciji. To znači da GDDR6X nije brži od GDDR6 na istim brzinama. To također znači da, budući da GDDR6X prenosi dvostruko više signala od GDDR6 tijekom svakog ciklusa, on je i mnogo učinkovitiji. GDDR6X je 15% učinkovitiji od GDDR6 (7,25 pj / bit vs 7,5 pj / bit) na razini uređaja, prema Micronu.
Signalizacija PAM4 revolucionarna je tehnika u memorijskoj tehnologiji - Slika: Micron Technology
Bliska suradnja s Nvidijom
Velika pokretačka snaga za poticanje veće propusnosti i većih brzina bila je sama Nvidia koja je usko surađivala s Micronom tijekom razvojnih i testnih faza GDDR6X memorije. Nvidia je jedini Micron-ov partner za pokretanje kada je u pitanju GDDR6X memorija, što znači da će nova vrsta memorije biti ekskluzivna za Nvidia kartice još neko vrijeme. Nvidia je već instalirala novu memoriju na svoje vodeće GeForce igraće grafičke kartice; RTX 3090 i RTX 3080, koji su tako postali ogromni skokovi u širini pojasa preko GDDR6 posljednje generacije.
Kompletne specifikacije GDDR6X memorije - Slika: Micron Technology
Nvidia je također dizajnirala potpuno novi memorijski kontroler i PHY za GDDR6X, jer koristi PAM4 signalizaciju, a po svemu sudeći sve je sama dizajnirala Nvidia. GDDR6X tehnologija također bi trebala dolaziti na više kartica Nvidie, posebno TITAN i Quadro serije koje bi mogle imati velike koristi od povećane propusnosti GDDR6X zajedno s većim kapacitetima. Micron je također potvrdio da Nvidia nije ekskluzivni partner za GDDR6X i da će više tvrtki također kasnije dobiti novi memorijski standard. To znači da možemo očekivati da će AMD-ove Radeon kartice također imati neku vrstu GDDR6X aplikacije kad se u budućnosti pokrene više od tih kartica.
GDDR6X s PAM4 vs HBM2
Iako je GDDR6X sa svojom modernom novom PAM4 tehnologijom još uvijek skuplja u proizvodnji od GDDR6, nije ni približno trošak proizvodnje HBM2. HBM ili memorija visoke propusnosti doista su se činile kao budućnost tehnologije memorijske grafičke kartice prije nekoliko generacija. AMD se jako trudio dovesti HBM na glavno tržište, a lansirali su i niz zaista nevjerojatnih GPU-ova s HBM-om. Grafičke kartice Fury i Vega koristile su memoriju velike propusnosti, ali nažalost njihove GPU jezgre nisu bile dovoljno brze da bi im pružile bilo kakvu prednost u odnosu na Nvidiju.
Elastična HBM2 memorija ponovno je vraćena u Radeon VII, AMD-ovoj novoj vrhunskoj grafičkoj kartici zasnovanoj na Vega arhitekturi, ali sada izgrađenoj na 7nm procesu. HBM2 unutar Vega kartica bio je izuzetno skup za proizvodnju i imao je male prinose, što je dovodilo do male ponude i još niže potražnje. Radeon VII nije se mogao približiti Nvidijinoj vodećoj platformi, RTX 2080Ti, i suočio se s EOL-om u roku od godinu dana od lansiranja. Puno brži Nvidijin vodeći model koristi standardni GDDR6.
Sam AMD odmaknuo se od svojih nastojanja HBM-a nakon promjene u hijerarhiji tvrtke, a nekoliko visokih članova razriješeno je dužnosti. Novi AMD Radeon brzo se odmaknuo od opsjednutosti HBM memorijom i prešao na puno realističniji izbor memorije poput GDDR6 memorije koja se nalazi u RX 5000 i GPU serije RX 6000 . Glavni problem HBM2 je njegova proizvodnja. Postupak je izuzetno naporan i skup jer se HBM2 KGSD-ovi (dobro poznate naslagane matrice) moraju sastaviti u poluvodičkoj tvornici, a zatim staviti na međupozer pored GPU-a u čistu sobu drugog proizvođača. To proizvodnju čini mnogo skupljom i zahtjevnijom od GDDR6 ili čak GDDR6X, jer GDDR6X ne zahtijeva slaganje, a isporučuje se kao diskretni čipovi koji se mogu zalemiti u tvornici.
GDDR6X pruža vodeću razinu propusnosti u industriji - Slika: Micron Technology
Ipak, ovdje treba napomenuti jedno upozorenje. GDDR6X čipovima potreban je vrlo čist i stabilan signal, zbog čega Nvidia memorijski kontroler na GA102 GPU-u koji napaja memorijske čipove sada stoji na zasebnoj razvodnoj tračnici. To osigurava da čipovi dobivaju potrebnu čistu i stabilnu snagu koja im je potrebna za pravilno funkcioniranje.
PAM4 za budućnost
PAM4 signalizacija zanimljiv je i zaista uzbudljiv novi postupak koji može pronaći svoje primjene u nekoliko područja računalnog hardvera. Iako je trenutno ograničena na aplikaciju GDDR6X na grafičkim karticama, tehnika signalizacije u budućnosti može imati mnogo više primjena u drugim procesima. Micron doista vjeruje da je budućnost pamćenja PAM 4 tehnika.
'Dakle, GDDR6X je mjesto gdje smo predstavili PAM4 i to definitivno možemo vidjeti kako ide prema naprijed', rekao je Micronov direktor grafičke memorije. “Potencijalno, PAM4 se može koristiti u drugim memorijskim standardima. Moguće je ili je vjerojatno da će ovu vrstu tehnologije koristiti korporacije s procesorima ili naši drugi procesori. '
Još jedna zanimljiva buduća primjena PAM4 signalnog standarda je PCIe Gen 6.0 koji bi trebao nastupiti 2021. godine. Koristi PAM4 signalizaciju za dobivanje veće učinkovitosti i veće brzine prijenosa podataka. Budući da PCIe ima vrlo širok raspon usvajanja, CPU i ASIC tvrtke morat će na kraju usvojiti PAM4 i PCIe 6.0 u određenom trenutku. Možda će se jednog dana također koristiti u HBM2 memoriji za pružanje nestvarne propusnosti i brzine, ali to je samo nagađanje s naše strane.
Gdje se koristi GDDRX?
Čak i ako stavimo budućnost na trenutak, GDDR6X se i danas koristi u mnogim važnim aplikacijama. Neki od važnih uključuju:
- Igre: Najveća i najpopularnija upotreba GDDR6X memorije je naravno u igrama. Micron je Nvidiji dostavio GDDR6X module za integraciju u njihove potpuno nove grafičke kartice RTX 3080 i RTX 3090. Ova memorija omogućit će im postizanje neviđenih brojeva u smislu propusnosti i brzine memorije. Prva generacija GDDR6X može postići brzinu prijenosa podataka do 1TB / s. To se može pokazati izuzetno korisnim u pogledu igranja sljedeće generacije.
- HPC: GDDRX tehnologija koristi se u HPC-u ili računarstvu visokih performansi. Karakteriziraju ga paralelni proračuni koji izvršavaju napredne aplikacijske programe pouzdano, učinkovito i što je brže moguće. Ova računalna rješenja koriste znanstvenici, istraživači, inženjeri i akademske institucije za rješavanje složenih problema.
- Profesionalna virtualizacija: Industrije poput zdravstva i medicine, profesionalne obrade video zapisa, financijskih simulacija, prognoziranja vremena ili nafte i plina oslanjaju se na zaista vrhunske radne stanice koje mogu koristiti snagu GDDR6X memorije za pojednostavljivanje i optimizaciju svog tijeka rada. Ove radne stanice visokih performansi ključni su slučaj korištenja novog GDDR6X.
- Umjetna inteligencija: GDDRX memorijske tehnologije koriste se u umjetnoj inteligenciji i njenim derivatima poput dubokog učenja. Ova radna opterećenja postaju sve važnija, kao i raširena, a rješenja za brza računala poput GDDRX-a u tom smislu definitivno mogu pomoći.
GDDR6X naći će svoje primjene u još mnogim područjima industrije - Image; Micron Technology
Završne riječi
GDDR6X je nova vrsta memorije koju je Micron razvio u uskoj suradnji s Nvidijom. Memorija koristi novu tehnologiju koja se naziva PAM4 signalizacija, što je vrlo inovativan arhitektonski postupak u kojem se efektivna brzina prijenosa podataka udvostručuje. Tehnika signaliziranja također smanjuje potrošnju energije i time čini memoriju učinkovitijom.
Nvidia je implementirala memoriju u svoje nove RTX 3080 i RTX 3090 kartice, a ovo je samo početak eventualnog uvođenja GDDR6X memorije na tržište igara. Memorija je lakša i jeftinija za proizvodnju od HBM2 i daje izuzetno obećavajuće rezultate, pa se čini da će cijela industrija prije ili kasnije usvojiti ovaj standard. Trenutno se GDDRX tehnologije nalaze u mnogim sektorima, uključujući igre na sreću, HPC, profesionalnu virtualizaciju i AI.
