PCWatch --以完全相反的方法論來對決的ATI與NVIDIA

Eji

http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2006/0727/kaigai291.htm
以完全相反的方法論來對決的ATI與NVIDIA。

本篇提到，G80的狀況"可能是80nm或90nm、並且很確實地是VS/PS分離設計"。
相反地R600當然就是ATI宣傳很久的US結構....也就是說，和NV30/R300時剛好相反，
這回ATI的位置剛好是NVIDIA當時站的位置、採取全新的結構與新的製程，負擔主要的風險。

G80有主要幾個改進:
(1)Common Shader Model
(2)Geometry Shader
(3)Stream out
(4)Orthogonalized Frame Buffer

G80做了既有管線的功能擴充、以primitive processing為基礎的GS、增設在Geometry pipeline上的Steam Out等等。
組態的部份因為情報混亂的關係還尚未明瞭，但是PS應該在24~32之間，而VS也有大幅的增設。
雖然沒什麼確切的支持，但是至少這是合理的。
增設VS的理由部分，過去因為主要都限制在CPU - FSB - Host bus等部分的頻寬、以及CPU的horse power的限制關係，沒有過大的必要；但是當GS內建於GPU之內後，VS就有可能大幅增加工作的關係，所以必須要作相關的對策。

G80做了這些增設之後，目前看來電晶體部分的需求應該不會大幅成長，die size應該也不會大幅成長，所以80nm甚至90nm也可以適當地處理，簡單講就是走在安全區的戰略。

ATI就不必提了，有趣的是本文提到S3的Destination1/2是US結構。
因為長期的宣傳表現的自信，後藤認為，NVIDIA提到的US在實作上的問題，
ATI應該是已經解決了，所以ATI在US上應該會進步比較快。
不過反過來說，NVIDIA所提的US問題，大多與效能/成本有關；
但是R600至少看來成本已經幾乎保證比G80要高....
我是認為從這個角度看，顯然ATI的表現已經不能算"解決問題了"啦。

而因為為了處理這個成本問題，R600有很大的可能使用65nm。
否則的話，面對的自然會是比已經超級大的R580還要大上一圈的超級怪獸。


GPU die size整理圖。

此外，ATI的Dave Orton認為65nm的實用化會比較快，因為手機晶片組採用65nm的速度較快，
65nm並不如想像中地沒有實證；而且65nm也因為發展上有受到手機晶片組需求的控制，
在電力耗用上進步較快。
此外，NVIDIA已經對OEM廠商表示，G80的TDP max為175w，
所以再怎麼說至少G80還是比G71吃電。B)

於是問題來了：
NVIDIA在未來會採用US也是非常明顯的，但是基本上還不需要急，先推出可以對應DX10的GPU應該相當重要。
ATI已經透過C1來推行US之故，至少不能再delay太多。
而ATI的部份，反正就是用力衝了。:shifty:
到底哪個方向才是正確的，等市場告訴我們就可以了；但是一個很確實的部份是，如果要和CPU結合的話，ATI的結構比較適當。

eblisc

原帖由 来不及思考 于 2006-7-30 16:41 发表
G80非US，确定？
现在各种不同的甚至相互矛盾的消息多如牛毛 :wacko:

吊胃口的呢

Eji

G80非US原文如此。
我這篇翻得有點簡略。

[ 本帖最后由 Eji 于 2006-7-30 22:36 编辑 ]

单晶硅传奇

以完全相反的方法論來對決的ATI與NVIDIA

文章看完了，唯一没看懂的是标题:huh:

fineday

和CPU结合也早着呢……我不认为R600有十足的把握砍死G80。
不是说R600不用65nm改用80nm了么。

vp

不懂日文，在google帮助下看了一下原文，算了解了大概。对于楼主的一些总结谈一些看法：
G80有主要幾個改進:
(1)Common Shader Model
(2)Geometry Shader
(3)Stream out
(4)Orthogonalized Frame Buffer
其中(2)和(3)是DX10的“硬指标”，如果不支持就意味着不支持DX10，因此G80加入是理所当然的事情。至于(1)到底是什么概念，没看懂，不过看原文举了一个例子：frame buffer management is modified to flat（google的翻译，呵呵）。看上去似乎就是一些通用化的设计。由于DX10（或者说是WGF2.0）非常强调GPU的通用性，并且在runtime层以及操作系统层都对此作出了很大的改进，”没收“了很多原本属于驱动管理的东西，比如GPU的内存管理，因此GPU必须对此作出一些硬件上的调整。比如为了支持类似内存分页（你可以认为就是GPU也将开始支持虚拟内存了。）的新特性，必须加入一些类似CPU的TLB之类的东西，估计这个(1)就是这个意思，其实也是DX10的硬指标。因此前3点都没有太多新意，凡是支持DX10的硬件都必须支持，不是NV的独家新闻。
至于(4)听上去很有意思，正交frame buffer？是什么概念，呵呵，很想知道。
至于US，DX10的spec（是spec，不是sdk）上没有硬性规定，因此就算NV真的不是US也没什么好惊讶，顺便说一句，S3的D1/2肯定是US，呵呵。至于US如何调度，相信各家会有各家的方案，但是完全可以做到不像R500那样必须固定某一比例的调度。
至于VS为什么要增加，我没有看懂。文中列举了很多原来VS不用很多的理由，比如CPU - FSB - Host bus频率等等，很有道理。不过到了DX10这些瓶颈依然不会有所变化，因此增加VS看上去没有什么意义。此外增加了GS的目的之一也是为了减轻VS的负荷和总线传输瓶颈。因为GS可以自定义规则增加primitive的定点数量，你传入3个点组成一个平面，经过GS之后可能已经是6个甚至更多顶点了，因此VS的负荷应该是减轻了，而不是加大了，相反GS肯定会分到很多负荷。不过最终情况还要看游戏开发者的意图，因为GS还有一个特性是可以直接pass掉，就仿佛它不存在，那就回到了vs/ps的时代。有人说NV可能是vs/gs公用，那未尝不是一种很好的选择，二者本来就非常相似，此外也可以随着应用程序的需要而动态改变比例。

[ 本帖最后由 vp 于 2006-8-1 21:06 编辑 ]

gzeasy2006

原帖由 vp 于 2006-8-1 21:05 发表
不懂日文，在google帮助下看了一下原文，算了解了大概。对于楼主的一些总结谈一些看法：
G80有主要幾個改進:
(1)Common Shader Model
(2)Geometry Shader
(3)Stream out
(4)Orthogonalized Frame Buffer
其 ...

第4个是什么东西？

gzeasy2006

原帖由 RacingPHT 于 2006-8-2 17:00 发表
Orthogonalized:
"在纯粹的正交设计中，任何操作均无副作用；每一个动作只改变一件事，不会影响其它。"
-- The art of unix programming

其实很好理解, FP16, FP32, MRT的FrameBuffer与MSAA就是例 ...

还是不能理解。

Eji

原帖由 PCINLIFE2006 于 2006-8-4 13:33 发表


还是不能理解。

每個動作不會影響其他、另一個意思就是每個動作都是可逆的。

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> 如果不支持就意味着不支持DX10，因此G80加入是理所当然的事情。

基本上目前DX10既然取消caps bit，其實代表兩件事情：
1. 少做的話就會被視為不支援DX10
2. 多做的話，DX10反正也看不到，所以實質上不會多做
(或者說，要是"多做了什麼"，就會變成"另一份DX10規格"，如DX10.1 for R600)

所以，要說"這不是G80的改進、而是DX10的規格"的話，我是覺得不適當；
因為畢竟DX10本來就是MS和其他廠商研討歸納的東西，仍然算是"繪圖工業的改進"。

另外，這代表一件事情：DX10取銷caps bit，代表從低階到高階產品，
只會有效能差異、而不會有功能差異，是故render出來的結果，必然是一樣的。
甚至還包含了廠商之間的不同產品所產生的結果差異也會縮小(不敢說完全相同)，
這能夠真正有效地鼓勵廠商使用DX所提供的特殊功能。

[ 本帖最后由 Eji 于 2006-8-6 02:02 编辑 ]

Eji

原帖由 vp 于 2006-8-1 21:05 发表
至于VS为什么要增加，我没有看懂。文中列举了很多原来VS不用很多的理由，比如CPU - FSB - Host bus频率等等，很有道理。不过到了DX10这些瓶颈依然不会有所变化，因此增加VS看上去没有什么意义。此外增加了GS的目的之一也是为了减轻VS的负荷和总线传输瓶颈。因为GS可以自定义规则增加primitive的定点数量，你传入3个点组成一个平面，经过GS之后可能已经是6个甚至更多顶点了，因此VS的负荷应该是减轻了，而不是加大了，相反GS肯定会分到很多负荷。不过最终情况还要看游戏开发者的意图，因为GS还有一个特性是可以直接pass掉，就仿佛它不存在，那就回到了vs/ps的时代。有人说NV可能是vs/gs公用，那未尝不是一种很好的选择，二者本来就非常相似，此外也可以随着应用程序的需要而动态改变比例。

GS的增加為什麼會導因至VS的增設，問題在於GS本身會使得vertex的數量產生增減。

DX9之前因為沒有GS，對VS輸入1個vertex，只會輸出1個vertex。
也就是VS的工作只有加速"一個vertex在空間中的位置改變"這個工作而已；
但是，GS提供了增減頂點的功能（規格中是0~1024個vertex），
所以GS的使用，大部分情況下會增加"需要被處理的vertex數"，
而且是與CPU/Host(代表輸入的vertex數)無關的，
所以與過去的GPU相比，理應會需要更多的VS，
以對應GPU的GS生成的vertex數量成長。

所以，既然GS會產生vertex，那當然VS的負荷也會跟著增加，因為這兩者的工作完全是不同的。

為什麼要這樣設計呢？因為這樣一來CPU的效能高低對GPU的影響會越來越小....
而且本來interconnection的成本本來就比chip內部傳輸要來得高，
那自然全部在GPU內處理掉是個合理的作法，只要製程能繼續推的話就能硬塞的意思。:rolleyes:

[ 本帖最后由 Eji 于 2006-8-6 02:13 编辑 ]

vp

还是不能苟同Eji的意见。
关键在于GS在硬件pipeline中的位置，它存在于vs之后，而不是之前，因此采用GS增加vertex数量的操作是vs操作完成之后，一般不会增加vs的负荷，而对于光栅化单元到的确会增加不少负荷。只有一种情况例外，那就是通过GS的stream out特性将GS输出的vertex回流到VS，才可能出现vs负荷增加的情况。
换个思路，在DX9中就存在所谓的tessellation单元（其实这个单元功能有限，而且除了ATI之外似乎找不到别人支持这个可选特性），其作用就是增加顶点个数（但是功能非常有限），它的位置在DX9中是存在于VS之前的。在DX10中由于GS的出现，tessellation已经取消，但是值得回味的是GS并没有简单的继承了tessellation在渲染流程中的位置，而是被ms放到了vs之后。这说明ms的初衷并不是想通过GS来增加VS的负荷，相反是想让GS减轻VS的负荷。目前的问题在于GS之后设置了stream out特性，导致vertex回流的可能性出现。如果象dx9那样不存在stream out特性，那vs负担加重的说法是100％不成立的。
再看stream out的特性，它使得你直接拿到T&L和vertex blend的结果成为可能。但是拿到这些结果有什么用呢？我不知道。但是如果你不把vs当作图形处理单元看待，而是当作一个通用的矢量计算单元看的话，stream out的特性就非常有意义。由于GS还有一个特性，就是可以直接pass掉，即当作GS不存在，因此通过stream out功能你就直接拿到了vs的结果。你在做物理运算，dxva运算的时候这个特性就显出了它的实用价值。而且由于dx10 spec统一了计算精度为IEEE754单精度标准，因此将shader作为通用矢量计算单元就更为可行。

ayanamei

GS的存在目的是可以摆脱CPU的限制 增加顶点，改变模型，
但是增加几何和细节的模型是否是直接交给Rasterzier？ 如果这个模型还需要进行动作，哪怕是最基本Tranform 也需要stream out回到VS单元去。
如果不能做到这样的互动，那么GS的作为和tessellation又能有多大的区别呢

[ 本帖最后由 ayanamei 于 2006-8-6 15:35 编辑 ]

ayanamei

原帖由 来不及思考 于 2006-7-30 16:41 发表
G80非US，确定？
现在各种不同的甚至相互矛盾的消息多如牛毛 :wacko:

从上次发的NV50执行流水图来看
我还是认为VS/PS是要分配到不同的执行单元去的
不然不需要这样繁琐的鉴定thread 是VS或是PS

vp

GS的位置正是位于VS和rasterizer之间，他的输出可以直接送给rasterizer。为什么凡是顶点就必须是没有进行过T&L过？经过T&L，vertex blending等处理的vertex送到GS之后也可以直接变形，光照的结果，纹理坐标都可以通过某些差值得到，由于差值不用一定是线性的（开发者可以任意控制），就可以保证在GS中增加出来的vertex也可以认为已经是经过T&L的结果了。
GS和tessellation完全不同，tessellation只提供了个位数的顶点生成方法，比如ATI那种在CS里让人变得圆滑和胖胖的感觉就是tessellation的一种。而GS提供的是通用方法，利用GS单元，你可以做出任意的vertex变化。
如果GS出来的vertex必须再来VS做T&L，那么我还是要问为什么不直接把GS放到VS前面去，而是象目前这样放到了VS和rasterizer之间？
ayanamei认为频繁判断是VS还是PS正是说明了NV不是US，这个观点是不正确的。虽然我不知道NV50是什么，但是据我所知的某个US结构也需要判断送来的thread究竟是VS还是PS。因为有几个原因：首先硬件会根据不同的shader做出不同的prefech动作，显然对于VS和PS来说这种prefech是完全不同的，你不判断怎么知道去prefech什么东西？此外硬件上的限制也会导致即使是US也不可能任意执行VS/GS/PS。当前都是以所谓的EU来封装VS/GS/PS的，每个EU中会有4个shader管线，但是一般来说即使是US也不可能让这4个shader可以同时做出不同的shader动作，一般都是把一个EU或者一个EU的一半作为基本单元来进行shader的调度。这样有利于节省gate count。

ayanamei

原帖由 vp 于 2006-8-6 18:07 发表
GS的位置正是位于VS和rasterizer之间，他的输出可以直接送给rasterizer。为什么凡是顶点就必须是没有进行过T&L过？经过T&L，vertex blending等处理的vertex送到GS之后也可以直接变形，光照的结果，纹理坐 ...

我的意思是说  GS之后的数据未必直接给 rasterizer，也可能重复丢给VS这样复杂的动作,从而加重VS负怠＃应该不会是死板的VS-GS-PS  
至于认为NV50 不是US,上面的知识比较直观的感觉，其实细节也不是很清楚:whistling:

gzeasy2006

原帖由 ayanamei 于 2006-8-6 18:22 发表

我的意思是说  GS之后的数据未必直接给 rasterizer，也可能重复丢给VS这样复杂的动作,从而加重VS负怠＃应该不会是死板的VS-GS-PS  
至于认为NV50 不是US,上面的知识比较直观的感觉，其实细节也不是很清楚:whis ...

NV50肯定不是US吗？

[ 本帖最后由 gzeasy2006 于 2006-8-7 19:16 编辑 ]