R700有什么新招数？

shu0202

大家都知道AMD收购ATi在GPU领域和NV争没什么好果子吃。果然R6XX成了惨败的一代。但是细致分析一下，R600和AMD没什么关系，就算ATi不被收购，去年一年恐怕也要了老命了。要放到去年下半年被收购，恐怕用不了当初一半的价钱。当然主人也许就换成Intel或者NV了。从这样的趋势看，AMD抢先收购ATi不算是战略失误，只是代价高了些。事实上算是AMD帮ATi及早解脱了困境。（变成了AMD的困境）

现在AMD正在根本性的转变ATi。过去ATi从偏安一隅到两雄争霸一直带着一些酸气，在价格战上始终处于被动地位，就算在人气鼎盛的R3XX时代，在细分市场方面也远远比不上NV。后来虽然产品线丰富了许多，可是性价比上一直无法超越对手。当然其中的根本原因还在于工艺上被NV超越架构设计出现失误。R600算是这两方面汇集的顶点，被AMD给撞着了。
但是RV670带来一些明显的变化。首先是工艺上再次领先NV，其次是一改ATi两年来几乎每款产品都要跳票的毛病。这就在成本上占据了一定的优势。在此基础上AMD主动打起了价格战。NV G9X系列在架构和市场上很成功，可是成本上不尽人意。就算是将出的9600系列成本相比RV670也没有优势。R600兵败如山倒之后RV670总算是有点起色。
下一步呢？架构效率问题不解决，AMD这点起色很快就会过去。
R600相对于G80/G92的弱点在哪里？这应该就是R7XX应该改进的地方。
有人说NV的标量架构就是G8X/G9X最大的优势，它能够实现100%的效能输出。真的是这样吗？反正我知道不停地拆分和合成矢量指令也会消耗大量的时间。除非指令全部是标量。当然NV搞了4096个线程分配单元和一大堆一级缓存和二级缓存，这对提高G80的效率是至关重要的。相比较来说R600的指令分配体系就简陋的可怕，每16条管线为一个单元只能处理一种指令和G80每一条管线都全速运行灵活搭配各种指令相比效率最多能差50%！所以基于G80架构开发的游戏不对R600进行优化的话速度有可能差30%——50%。NV效能提升的另一大关键就是Shader频率。这玩意是效果倍增器，排除其他干扰后Shader频率对性能的提升是立竿见影的。R600在架构上就很难做到这点。第三就是ROP部分，R5XX和R6XX两代都在这方面栽了跟头。不知道ATi为什么会坚持这种强劲的指令运算和低下的效能输出相结合架构。R600低下的抗锯齿形能严重对不起512bit显存位宽。
当然R600的架构并非一无是处。4D+1D的矢量架构还是比较科学的。他能够实现密度更大的指令运算，在晶体管利用效率上要好于标量处理器。这种核心架构AMD恐怕不会有什么改变的打算。关键是在指令分配上必须赋予每条管线绝对的灵活性，这才是提升效率的关键。事实上，矢量架构不需要G80那样变态的指令分配体系和掩藏延迟的设计，可以节省大量晶体管用在有效提升效能的地方，比如显存控制单元。
R700仍然坚持R600的矢量架构是铁定的，我估计改进主要在指令分配部分，如果还不能实现每条管线独立运作那就太叫人失望了。至于管线内部改进就不是我们能想的。R700能不能让Shader单独以更高频率运行还不清楚，我估计可能性不大。当然不是不可能，只是矢量管线的规模和复杂程度比标量架构要高许多，频率提升会很麻烦，我估算能实现1.5倍频就很了不起了。显存控制部分R700可能会放弃环形总线，占用大量晶体管不说效率也不理想。未来R700是多核心，环形总线会成为绊脚石。
R7XX的高端基础架构是RV770，据说性能比RV670提高50%而晶体管数和后者类似。（也有可能超过8亿）R700是RV770的双核心版本，512bit显存带宽，有可能使用GDDR5显存。RV770今年5、6月份就能发布，R700会晚一些。如果GDDR5大量使用的话，中高端1G显存的时代很快就会到来。另外还有主流市场的RV740，性能类似于G94而核心面积要小很多。从G94/R740开始，主流市场GPU显存带宽全面进入256位时代。其实现在制约G92和未来的RV770的瓶颈就是显存带宽。就算是GDDR5，256位也满足不了高端GPU的需要。

shu0202

看来我的估计比较靠谱:p
RV770可以衍生一大堆的版本，从DDR3到DDR5，从240P到960P，从400MHz到1G。

shu0202

Hartware放出了有关X4000系列的规格。如果真是这样，那就意味着RV7XX和RV6XX的架构基本一致，有变化也是微调。看来从RV670到RV770主要是管线增加和频率提升。运算单元数量增加50%，频率提升25%——35%，但是显存带宽基本不变。晶体管数量大概8.5亿左右，核心面积250平方毫米（55nm工艺）。值得一看的是RV740，核心面积160——170平方毫米之间，性能应该能够超过X3850。
看来DX10时代无论是NV还是AMD都开始玩数字游戏，说是新一代产品，其实内部流水线和前代没有变化，不过是管线规模变来变去。一个架构持续三年算是DX10时代的新特征。

ayanamei

原帖由 fineday 于 2008-2-14 21:00 发表
话说GIGATHREAD并不是传说的4096，而是超过10K:wacko:

SHADER 部分8192

[ 本帖最后由 ayanamei 于 2008-2-14 21:46 编辑 ]

fineday

话说GIGATHREAD并不是传说的4096，而是超过10K:wacko:

ayanamei

原帖由 Edison 于 2008-2-14 13:11 发表

你了解gigathread的面积比例吗？和xbar比起来这根本不算什么。

Gigathread 应该算是g8x shader core的主体结构吧 TPC的SRAM 和Registerfile  
如果按照Per MP max 512thread  那么g80至少有8M FP16 甚至FP32 regiisterfile
都应该算在内
毕竟没有这些 维持不了平行度
crossbar 从g92裁减的情况上来看 由于补上了NVIO　PV2  增加了32个TA
砍掉的是8 ROP 和128bit MC
结果基本上晶体管还是和原来g80+NVIO持平　基本上6000w晶体管中还要包括８个rop 剩下的才是128bit crossbar MC的
rv670 通过砍掉一半ringbus MC 以及内部连接　也节省了5400晶体管
不过这样算过来crossbar的成本确比较高倒是真的

[ 本帖最后由 ayanamei 于 2008-2-14 14:49 编辑 ]

Edison

原帖由 ayanamei 于 2008-2-14 00:16 发表
相比这些 “Gigathread" 才是难以实现的大头。。 成本砸出来的东西

你了解gigathread的面积比例吗？和xbar比起来这根本不算什么。

lvmeng007

强人一大堆，学习学习！！！

lcd21

学习，认真学习。

fineday

指望R700实现分频是不可能的，架构决定。

leenin

显卡即将进入2核心时代啦。。。

ayanamei

相比这些 “Gigathread" 才是难以实现的大头。。 成本砸出来的东西

Edison

除了"gigathreads"吸收纹理存取找的较长时延外，在内存控制器方面也必须做到有大量的outstanding request才能配合到"gigathreads"。

ayanamei

:wacko: :wacko: 还是蛮多误解的...

los_parrot

看半天我这个外行都看懂了

增加shader单元可以吃更多指令，增加shader频率也可以吃更多指令；前提是thread管理部分增加晶体管提高指令吞吐量。

所以问题就是增加shader单元，thread部分一样也要加强，不过相对4D+1D,16管线1组的r600来说这个代价很小，增加1组thread资源可以带动16(x5D)个shader单元。

而g80的1d scalar需要的thread资源非常变态(16x1D)。对于g80构架来说，增加shader单元本身的晶体管不算什么(运算单元占晶体管份额空前小)，但连带的控制单元代价太高了。为了弥补这个成本——极大提升shader频率是一个办法；继续增加额外的1d scalar单元是另外1个。哪个节省晶体管资源呢？答案很明显——频率提升不需要增加晶体管。

所以，并不是shader频率提升导致thread资源增加，而是thread资源太丰富导致需要靠增加频率的办法去提高效率，g80的128X1d scalar及相应的thread部分的晶体管规模已经是极限。

如果amd如果极大地改进了thread性能，也完全可以提升shader频率。同样管理16管线的构架，拿到rv770上去改1改，管4条管线，shader频率就可以提升4倍。
==
无论如何，增加频率都是成本最低的方式。在工艺允许的条件下，尽量提升频率是人人都要去做的。运算单元的频率提升比控制单元容易，这个在cpu上早几百年就得到印证了，nv不过拿过来用在gpu上而已。amd如果不这么干才是傻子。别的不说，如果可能的话，r670的shader砍１半，频率提升2.5倍,别的资源不变，性能恐怕是不降反升——当然实际上这么做还有大量优化要搞，例如5D shader的co-issue问题。但至少这么干在运算资源上，在理论的峰值性能上是肯定提升的。

shu0202

我也认为R700不会搞倍频啊！但是ATi在R3XX时代就提出过倍频技术并购买过这方面的专利，应该说倍频一定是GPU发展的一个方向，但是ATi现有的架构设想很难和这项技术相融，否则ATi不会放着不用。
管线功能细化和数量增加到几十条以后控制和数据管理确实成了重中之重，他本来是为了提高效率的，但是设计不当居然成了提升效率的拦路虎。NV这方面确实让人吃惊，从G7X到G8X NV在这方面的进步简直就是从农牧社会一步跨进信息时代。
我一直认为NV还会回到SIMD的，现在的工艺和外围拖住了GPU的后腿。

ayanamei

原帖由 shu0202 于 2008-2-13 19:26 发表
标量单元运算部分比矢量单元简单得多，因此提升频率也容易得多。G80/G92运算部分在全部晶体管中所占的比利是NV历史上最低的，这对控制功耗和发热量有好处。
R700不是应该大大增加内部平行度吗？这要看怎么改变了。
...

1D scalar x128  和 4D SIMD  x32  哪个成本更低？
ALU部分都不会很复杂 除了SFU比较复杂以外
提升频率和ALU是scalar还是Vector没有什么关系。。。 其实现在许多玩CUDA的人已经怀疑G80的低层其实还是SIMD 比较有意思 只是外部特征和128 X 1D scalar无异
本来那个就是不是重点 整个控制和数据管理是要点
R700基本上 加大内部平行度 基本也不会有什么突破 因为Shader U肯定也增加了 总体平行度不会提高多少
不增加Shader Unit  搞倍频Shader 那几乎是是把Thread manage 和整个Shader core的构架换掉 那就是大动作了 基本等于推掉r600 重新来过
r700不可能走这条路

[ 本帖最后由 ayanamei 于 2008-2-13 19:47 编辑 ]

shu0202

标量单元运算部分比矢量单元简单得多，因此提升频率也容易得多。G80/G92运算部分在全部晶体管中所占的比利是NV历史上最低的，这对控制功耗和发热量有好处。
R700不是应该大大增加内部平行度吗？这要看怎么改变了。

当初G80坚决搞标量单元实现管线自由度的最大化造成执行单元偏少就用大规模的Gigathread和倍频来弥补不足。即便如此G80的核心面积都够变态了。就算现在65nm的主流G94核心面积仍然要比过去大很多。

ayanamei

原帖由 shu0202 于 2008-2-13 18:56 发表
G80 shader倍频确实和标量架构有莫大关系。R700的矢量架构现阶段能跑1.5倍就不错了。我说指令调度应该是说错了，应该说是管线的独立性，不过这和指令调度方法有密切关系，512thread对R700来说远远不够。实现4管线一组 ...

为什么G8X Shader倍频和 标量矢量扯上关系。。。
g8x 是由于使用scalar SP 通过TLP来提高效率  所以必然的使用了内部平行度空前的Gigathread体系
如果r6xx 如果内部平行组够大 可以遮掩掉 倍频带来的额外延迟 完全可以去做
问题是现在的情况是不允许
提高thread 不是说提高就能提高的 SRAM Regsiterfile 都会爆增

倍频不是必然的东西 只是g8x的方案中适合用这种方式解决
转嫁成本而已 在整体结构能够消化的前提下 加资源自然是更好

[ 本帖最后由 ayanamei 于 2008-2-13 19:25 编辑 ]

shu0202

G80 shader倍频确实和标量架构有莫大关系。R700的矢量架构现阶段能跑1.5倍就不错了。我说指令调度应该是说错了，应该说是管线的独立性，不过这和指令调度方法有密切关系，512thread对R700来说远远不够。实现4管线一组RV770也需要2048thread。基本架构不变的情况下实现效能最大化比单纯增加SIMD资源要有意义得多，因为成本、功耗的压力对GPU来说非常大。