ستتيح بنية AMD XDNA الجديدة تشغيل خوارزميات الذكاء الاصطناعي بأكبر قدر ممكن من الكفاءة على معالجات Ryzen المستقبلية.
في الآونة الأخيرة، أصبح من الصعب عدم ملاحظة ذلك AMD يضج XDNA والمعالجات الدقيقة NPU الشهيرة الآن داخل Ryzen. إنه أمر مفهوم - تريد الشركة أن تجد مكانها في هذا المجال. بعد كل شيء، يظهر الذكاء الاصطناعي الآن على جميع الأجهزة، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر الشخصية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.
إذا كان لدينا بالفعل ما يكفي من RDNA وZen كبنية للمعالجات، ففي عام 2023 وُلدت بنية أخرى تسمى XDNA. قررت AMD بدء تطويرات معمارية جديدة لوحدات معالجة الرسومات ووحدات المعالجة المركزية ووحدات NPU التي ستعمل على تشغيل خوارزميات الذكاء الاصطناعي بأكبر قدر ممكن من الكفاءة على معالجات Ryzen المستقبلية. في الواقع، نرى أنه سيتم وضع هذه المكونات على نفس الشريحة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على بنية XDNA الجديدة للمعالجات رايزن من شركة AMD.
اقرأ أيضا: كل شيء عن شريحة Neuralink Telepathy: ما هي وكيف تعمل
ما هو AMD XDNA؟
AMD XDNA هي البنية التي تدعم وحدة NPU الخاصة بمعالجات AMD Ryzen، والتي تكون رقاقتها مسؤولة عن مهام محددة للذكاء الاصطناعي. تُعرّفها AMD بأنها "بنية NPU لتدفق البيانات المكانية التي تتكون من مجموعة فسيفسائية من محركات الذكاء الاصطناعي." كما هو الحال مع Zen أو RDNA، يتم التطوير هنا أيضًا: لدينا بالفعل XDNA من الجيل الأول، وقد أصدروا مؤخرًا تحديثًا لبنية XDNA 2.
أساس عمل الشبكات العصبية هو تدفق البيانات من طبقة من الخلايا العصبية إلى أخرى. لنفترض أن هناك عدة طبقات من الخلايا العصبية، حيث تؤدي كل "نقطة" بعض الوظائف الحسابية - على سبيل المثال، ضرب المصفوفة أو الالتواء، ثم يتم تمرير البيانات إلى الخلية العصبية التالية للمعالجة. هناك الكثير من الاعتماد المتسلسل من مستوى إلى آخر. لمتابعة ذلك، تعمل بنية محرك Ryzen AI كهندسة تدفق بيانات تكيفية حيث يمكنها بالفعل استخدام مجموعة كبيرة من الحسابات ونقل البيانات بكفاءة من صفيف إلى آخر. ويمكن القيام بذلك دون الوصول إلى الذاكرة الخارجية أو حتى ذاكرة التخزين المؤقت، والتي غالبًا ما تستهلك المزيد من الطاقة وتؤدي إلى زمن وصول أطول.
قامت AMD بتطوير بنية XDNA جديدة لتوفير أقصى كثافة للحسابات دون إنفاق الكثير من الطاقة والموارد. في بنية XDNA، يمكننا أن نرى أن آليات محرك IA أو AI منظمة على شكل مصفوفة فسيفساء.
تتكون الفسيفساء نفسها من العناصر التالية:
- معالج ناقل VLIW
- معالج RISC العددي
- ذاكرة محلية لتخزين البيانات والتنشيطات والمعاملات
- البيانات المحلية
تستخدم البنى التقليدية عادة ذاكرة التخزين المؤقت لاسترداد البيانات المتكررة، ولكن هذا ليس هو الحال مع XDNA. في هذه الحالة، يستخدم المعالج العصبي NPU ذاكرته الخاصة وتدفق البيانات الخاص به للعمل باستهلاك منخفض للطاقة، حيث أن الوصول إلى ذاكرة التخزين المؤقت يزيد من استهلاك طاقة المعالج.
تُستخدم المعالجات المتجهة التي نراها في كل شريحة، أو الفسيفساء، في التعلم الآلي وتطبيقات معالجة الإشارات المتقدمة. وهي تضمن أن كل محرك من محركات الذكاء الاصطناعي سيعمل بتردد يزيد عن 1,3 جيجا هرتز. وهذا ما يضمن ميزات فعالة وأداء وزمن وصول منخفض. بكلمات بسيطة، ستزداد الإنتاجية، وسيظل استهلاك المعالجات للطاقة عند مستوى منخفض.
المعالج العددي هو فئة بسيطة من المعالجات الدقيقة. يعالج هذا المعالج عنصر بيانات واحدًا لكل تعليمة (عناصر البيانات النموذجية يمكن أن تكون أعدادًا صحيحة أو أرقام الفاصلة العائمة). في المعالجات المتجهة، على عكس المعالجات العددية، تعمل تعليمات واحدة مع العديد من عناصر البيانات. في بنية AMD XDNA الجديدة، سيتم استخدام معالج RISC العددي لأوضاع الاتصال وإدارة نوع البيانات.
لقد تم بالفعل الظهور الأول لبنية AMD XDNA الجديدة مع معالج Ryzen 7040، والذي تم تقديمه في يناير 2023.
يتم تصنيع نماذج هذا الخط وفقًا للمعايير التكنولوجية 4 نانومتر FinFET، وتستخدم ما يصل إلى 8 نوى حوسبة مع بنية Zen 4، كما تلقت أيضًا رسومات RDNA3 مدمجة قوية جدًا. بالإضافة إلى ذلك، كانت AMD Ryzen 7040 هي المعالجات الأولى للشركة المصنعة التي تحتوي على وحدة أجهزة لتسريع العمليات الحسابية باستخدام الخوارزميات المتعلقة بالذكاء الاصطناعي. يُطلق على محرك الذكاء الاصطناعي اسم Ryzen AI ويعتمد على بنية XDNA القابلة للتطوير.
تشتمل سلسلة شرائح Phoenix المحمولة في البداية على ثلاثة نماذج - Ryzen 8 9HS ذو 7940 نوى (8/16؛ 4,0/5,2 جيجاهرتز)، وRyzen 7 7840HS (8/16؛ 3,8/5,1 جيجاهرتز) و6 نواة Ryzen 5 7640HS (6/12؛ 4,3/5,0 جيجا هرتز). تحتوي جميع الشرائح على مخزن مؤقت لذاكرة التخزين المؤقت L3 بسعة 16 ميجابايت وذاكرة تخزين مؤقت L2 بسعة 1 ميجابايت لكل نواة. يمكن تكوين TDP المحدد لجميع وحدات المعالجة المركزية ضمن 35-54 واط.
إنها تستخدم عمل Xilinx، الذي تم الانتهاء من الاستحواذ عليه في بداية العام الماضي وكلف AMD ما يقرب من 50 مليار دولار، لذلك يمكن اعتبار وحدة Ryzen AI المدمجة أول عمل عملي للفريق المعزز لحلول المستهلك.
اقرأ أيضا: هل سنصبح جميعًا صورًا ثلاثية الأبعاد؟ تطوير التصوير المجسم من النظرية إلى التطبيق
مزايا XDNA
تركز شركة AMD نفسها على أربع مزايا لبنية XDNA الجديدة. بادئ ذي بدء، بفضل البنية الجديدة، يمكن برمجة وحدة NPU وتجميعها في دقائق. بالإضافة إلى ذلك، فهو يسهل سير العمل لمطوري التعلم الآلي ويجعل معالجة البيانات للذكاء الاصطناعي أكثر كفاءة.
ومن الجدير أيضًا أن نفهم أن هناك ميزة حتمية، وهي العلاقة الوثيقة والتصميم المتبادل لجميع الظواهر والعمليات. يقول المطورون أن آليات الوصول المباشر للذاكرة (DMA) تقوم بنفسها بتخصيص ذاكرة البيانات والتعليمات باستخدام اتصال مباشر. وهذا سيمكن المعالج من العمل بكفاءة أكبر.
تعمل البنية نفسها بكفاءة أكبر، لأن المعالج العصبي NPU يوفر كثافة حسابية عالية وكفاءة ممتازة في استخدام الطاقة. أي أن وجود المعالج العصبي NPU سيكون الأساس لتطوير نظام التشغيل Windows 12 الجديد. أي أن AMD ستطلق بنية جديدة لمعالجات Ryzen في المستقبل.
أكبر ميزة للبنية الجديدة هي قابليتها للتوسع. لأن المصفوفات ثنائية الأبعاد التي تتكون من آليات الذكاء الاصطناعي تسمح بالتوسع من عشرات إلى مئات المربعات على جهاز واحد. هذه خطوة كبيرة حقًا في أداء المعالج.
مثير للاهتمام أيضًا: حول أجهزة الكمبيوتر الكمومية بكلمات بسيطة
ولكن كيف تمكنت AMD من تنفيذ ذلك في مثل هذه الفترة القصيرة من الزمن؟
الجواب على ذلك بسيط للغاية: الاستحواذ على Xilinx. اسمحوا لي أن أذكركم أنه في فبراير 2022، أكملت AMD عملية الاستحواذ على شركة Xilinx الأمريكية مقابل 50 مليار دولار، وهي أكبر صفقة على الإطلاق في مجال الدوائر الدقيقة. ومن خلال هذا الاستحواذ بالتحديد، تتوسع AMD إلى ما هو أبعد من نطاق وحدات المعالجة المركزية (CPUs) ووحدات معالجة الرسومات (GPU) الخاصة بها من خلال مجموعة كبيرة من الرقائق المعاد برمجتها.
ستكون AMD XDNA أساسًا عبارة عن بنية IP الخاصة بـ Xilinx لأطر FPGA لتسريع تطبيقات الذكاء الاصطناعي. التكنولوجيا موجودة بالفعل، أرادت AMD فقط تنفيذها في المعالجات المحمولة أو وحدات APU الجماعية.
حتى الآن، AMD تتحدث فقط عن معالج Ryzen 8040 الجديد بمعمارية XDNA 3، لأنه لم يتم تقديمه بعد. لم تصل إلى الأسواق بعد، ولم نرى طاولات بنماذج أو خيارات مختلفة. علاوة على ذلك، لا يتم الإعلان عنها حتى على الموقع الرسمي للشركة.
أحدث منتجات AMD في السوق هو Ryzen 7040، حيث نرى متغيرات "HS" وبعض استثناءات "HX". تجمع نماذج HS بين الكفاءة والأداء، وقد رأينا تاريخيًا H أو HX للحصول على أقصى قدر من الطاقة.
غيرت AMD مسارها في خطها من المعالجات المحمولة، حيث ألغت H وHX، ولم تترك سوى مساحة لـ HS وU. علاوة على ذلك، فإن العلامة التجارية عمليًا لا تطلق AMD Ryzen 3، على الأكثر، نرى فقط شريحة تسمى AMD Ryzen 3 7320U، لا شيء أكثر!
ومن حيث الخصائص التقنية، فإن معالجات AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) الجديدة تقترب من شرائح Ryzen 7040 (Phoenix) الحالية. سيحصلون أيضًا على ما يصل إلى ثمانية أنوية Zen 4 مع دعم تقنية SMT وتردد معزز يصل إلى 5,2 جيجا هرتز، بالإضافة إلى وحدة رسومات Radeon 740M/760M/780M على بنية RDNA من الجيل الثالث.
وبحسب الشائعات، فقد أعدت الشركة ثلاثة خطوط منفصلة من معالج Ryzen 8040، والتي تختلف من حيث TDP: Ryzen 8x45HS (35-54 واط)، وRyzen 8x40HS (20-30 واط)، وRyzen 8x40U (15-30 واط). ومن المثير للاهتمام أن النماذج الأحدث تفتقر إلى وحدة NPU لعمليات الذكاء الاصطناعي وربما تكون مبنية على شريحة Phoenix2 المحدثة. تم تحسين وحدة NPU نفسها، إذا جاز التعبير AMD، وهي توفر الآن أداءً أفضل بنسبة 40٪.
ووعدت ليزا سو، رئيسة شركة AMD، بطرح الأجهزة الأولى التي تعمل بمعالجات AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) للبيع بحلول نهاية الربع الأول من عام 2024.
مثير للاهتمام أيضًا: إعادة تشكيل المريخ: هل يمكن أن يتحول الكوكب الأحمر إلى أرض جديدة؟
بديل لـ AMD XDNA: جزيرة Intel منخفضة الطاقة
بينما تركز AMD على وحدة NPU الخاصة بها، والتي تتضمن جميع العناصر، تفضل Intel تقسيم الشريحة إلى 4 أجزاء (الرسومات وSOC وI/O والحوسبة). الجزء الذي يهمنا، والذي يمكن أن يتنافس مع AMD XDNA، موجود داخل بلاط IO ويسمى Low Power Island.
في جزيرة الطاقة المنخفضة نجد ما يلي:
- المعالج العصبي NPU
- تحكم الذاكرة
- اثنين من النوى الإلكترونية ذات الطاقة المنخفضة
- معالج البنية التحتية IPU
- محرك الوسائط المتعددة
- محرك الشاشة
- المعالج الدقيق PUNIT
- نسيج قابل للتطوير
ليس هذا فحسب، بل إن إنتل تضم ما يسمى بـ E-Cores Low Power Island (LP) في فسيفساء SoC، والتي تهدف إلى توفير الطاقة. تساعد هذه النوى مدير الخيط على تشغيل العمليات الخفيفة ومهام الخلفية.
هذه الميزة جديدة على معالجات Intel Core Ultra للكمبيوتر الدفتري، والتي تم طرحها أيضًا في ديسمبر 2023. يمكننا العثور على هذه الرقائق في المتاجر، وسعرها، إذا جاز التعبير، لا يحظى بشعبية كبيرة. حسنًا، يبدو أن "حزب الذكاء الاصطناعي" سيرفع أسعار الرقائق.
مثير للاهتمام أيضًا: الكون: أكثر الأجسام الفضائية غرابة
و AMD XDNA 2؟
أعتقد أنه من المثير للاهتمام أن نتذكر أنه منذ شهرين فقط أعلنت AMD عن XDNA 2. هل يمكنك أن تتخيل ظهور Ryzen مع Zen 2 وZen 5 في نفس العام؟ ربما سيحدث شيء مشابه مع AMD Ryzen 6 و8040.
وفي عام 2024، لم يظهر AMD Ryzen 8040 بعد. ولكن في نفس حفل Advancing AI، أعلن مطورو AMD بالفعل عن معالجات Strix Point الجديدة المبنية على Zen 5، والتي ستأتي مع بنية XDNA 2 الجديدة. إذا لم نتمكن من اختبار AMD Ryzen Hawk Point، فتخيل ما يمكننا قوله لك حول XDNA 2: لا شيء. نعم، تم تجهيز AMD Ryzen 7040 بـ XDNA، ولكن مع وحدات NPU أقل من Ryzen 8040، لذلك لا يمكننا حتى إجراء أي تخمينات حتى وصول المعالجات الجديدة.
في العرض التقديمي، ادعى المطورون أن المعالج الموجود في البنية الجديدة أقوى بثلاث مرات من معالج XDNA، لكننا لا نعرف مدى قوة بنية NPU المذكورة، لذلك لا يمكننا إلا أن نأخذ كلامهم على محمل الجد. آمل ألا تقوم AMD بتضخيم الأرقام لأغراض التسويق، لأنها حاولت أخذ التاج من Intel من قبل، لكنها لم تقترب حتى في هذا القطاع. على سطح المكتب، كانت الأمور مختلفة.
اقرأ أيضا: تلسكوب جيمس ويب الفضائي: 10 أهداف يجب مراقبتها
هل يمكن استخدام بنية XDNA الجديدة للألعاب؟
الأمر ليس واضحًا بعد، ولكن ما لم يعلنوا عنه وسط ضجة كبيرة… يبدو أننا لن نكون قادرين على استخدام بنية XDNA الجديدة للألعاب. وإلا لكانوا قد صرخوا بشأن ذلك على الفور، نظرًا لجهود AMD في التغلب على عالم الألعاب. كل شيء موجه إلى تطبيقات الأعمال والتعلم الآلي بالذكاء الاصطناعي، ما لم يكن محرك الرسومات مزودًا بذكاء اصطناعي للعمل معه. هناك، مجال التطبيق كبير جدًا في الوقت الحاضر.
ربما مع مرور الوقت سوف يتغير كل شيء. سننتظر تفاصيل جديدة حول XDNA وسنخبركم بكل شيء بالتأكيد.
اقرأ أيضا: