Den nye AMD XDNA-arkitektur vil gøre det muligt at køre kunstig intelligens-algoritmer så effektivt som muligt på fremtidige Ryzen-processorer.
På det seneste er det svært ikke at bemærke det AMD hypes XDNA og de berømte NPU-mikroprocessorer nu inde i Ryzen. Det er forståeligt – virksomheden ønsker at finde sin plads i denne niche. Når alt kommer til alt, dukker kunstig intelligens nu op på alle enheder, inklusive pc'er, tablets og bærbare computere.
Hvis vi allerede havde nok af RDNA og Zen som arkitektur for processorer, så blev der i 2023 født endnu en, kaldet XDNA. AMD har besluttet at starte nye arkitekturudviklinger for GPU'er, CPU'er og NPU'er, der vil køre kunstig intelligens-algoritmer så effektivt som muligt på fremtidige Ryzen-processorer. Faktisk ser vi, at disse komponenter vil blive placeret på den samme chip. Lad os se nærmere på den nye XDNA-arkitektur til processorer Ryzen fra AMD.
Læs også: Alt om Neuralink Telepathy-chippen: hvad det er, og hvordan det virker
Hvad er AMD XDNA?
AMD XDNA er arkitekturen, der understøtter NPU'en af AMD Ryzen-processorer, hvis chip er ansvarlig for specifikke opgaver med kunstig intelligens. AMD definerer det som en "rumlig datastrøm NPU-arkitektur bestående af en mosaik-array af kunstig intelligens-motorer." Ligesom i tilfældet med Zen eller RDNA, sker der også udvikling her: Vi har allerede XDNA af den første generation og udgav for nylig en opdatering af XDNA 2-arkitekturen.
Grundlaget for driften af neurale netværk er strømmen af data fra et lag af neuroner til et andet. Antag, at der er flere lag af neuroner, hvor hvert "punkt" udfører en eller anden beregningsfunktion - for eksempel matrixmultiplikation eller foldning, og derefter overføres dataene til den næste neuron til behandling. Der er ret meget sekventiel afhængighed fra niveau til niveau. For at følge dette fungerer Ryzen AI-motorarkitekturen som en adaptiv dataflowarkitektur, hvor den faktisk kan bruge en lang række beregninger og overføre data effektivt fra array til array. Dette kan gøres uden adgang til ekstern hukommelse eller endda cachen, som ofte bruger mere strøm og resulterer i længere latenstid.
AMD har udviklet en ny XDNA-arkitektur for at give maksimal tæthed af beregninger uden at bruge en masse energi og ressourcer. I XDNA-arkitekturen kan vi se, at IA- eller AI Engine-mekanismerne er organiseret i form af en mosaikmatrix.
Selve mosaikken består af følgende elementer:
- VLIW vektor processor
- Skalær RISC-processor
- Lokal hukommelse til lagring af data, aktiveringer og koefficienter
- Lokale data
Konventionelle arkitekturer bruger normalt caches til at hente gentagne data, men dette er ikke tilfældet med XDNA. I dette tilfælde bruger den neurale processor NPU sin egen hukommelse og sin egen datastrøm til at arbejde med lavt strømforbrug, da adgang til cachen øger processorens strømforbrug.
De vektorprocessorer, vi ser i hver skive eller mosaik, bruges til maskinlæring og avancerede signalbehandlingsapplikationer. De garanterer, at hver AI-motor vil fungere ved en frekvens på mere end 1,3 GHz. Det er det, der sikrer effektive funktioner, ydeevne og lav latenstid. Med enkle ord vil produktiviteten stige, og processorernes strømforbrug vil forblive på et lavt niveau.
En skalær processor er en simpel klasse af mikroprocessorer. Denne processor behandler et dataelement pr. instruktion (typiske dataelementer kan være heltal eller flydende kommatal). I vektorprocessorer, i modsætning til skalære processorer, arbejder en instruktion med flere dataelementer. I den nye AMD XDNA-arkitektur vil en RISC skalar-processor blive brugt til forbindelsestilstande og datatypestyring.
Debuten af den nye AMD XDNA-arkitektur har allerede fundet sted med Ryzen 7040, som blev præsenteret i januar 2023.
Modellerne i denne linje er fremstillet i henhold til 4 nm FinFET teknologiske standarder, bruger op til 8 computerkerner med Zen 4-arkitekturen og modtog også ret kraftig integreret RDNA3-grafik. Derudover var det AMD Ryzen 7040, der blev de første processorer fra producenten med en hardwareenhed til at accelerere beregninger med algoritmer relateret til kunstig intelligens. AI-motoren hedder Ryzen AI og er baseret på den skalerbare XDNA-arkitektur.
Serien af Phoenix-mobilchips i starten inkluderer tre modeller - 8-core Ryzen 9 7940HS (8/16; 4,0/5,2 GHz), Ryzen 7 7840HS (8/16; 3,8/5,1 GHz) og 6-core Ryzen 5 7640HS (6/12; 4,3/5,0 GHz). Alle chips har en L3-cachebuffer med en kapacitet på 16 MB og en L2-cache på 1 MB pr. kerne. Den specificerede TDP for alle CPU'er kan konfigureres i området 35-54 W.
Den bruger arbejdet fra Xilinx, hvis erhvervelse blev gennemført i begyndelsen af sidste år og kostede AMD næsten 50 milliarder dollars.Så den integrerede Ryzen AI-enhed kan betragtes som det første praktiske arbejde i det styrkede team til forbrugerløsninger.
Læs også: Bliver vi alle til hologrammer? Udvikling af holografi fra teori til praksis
Fordele ved XDNA
Virksomheden AMD fokuserer selv på fire fordele ved den nye XDNA-arkitektur. Først og fremmest, takket være den nye arkitektur, kan NPU'en programmeres og kompileres på få minutter. Derudover letter det arbejdsgangen for maskinlæringsudviklere og gør databehandling til AI mere effektiv.
Det er også værd at forstå, at der er en deterministisk fordel, det vil sige et tættere forhold og gensidig bestemmelse af alle fænomener og processer. Udviklerne siger, at mekanismerne for direkte hukommelsesadgang (DMA) selv allokerer data og instruktionshukommelse ved hjælp af en die-to-die-forbindelse. Dette vil gøre det muligt for processoren at arbejde mere effektivt.
Selve arkitekturen fungerer mere effektivt, fordi NPU-neuroprocessoren giver høj beregningstæthed og fremragende energieffektivitet. Tilstedeværelsen af NPU-neuroprocessoren vil nemlig være grundlaget for udviklingen af det nye Windows 12. Det vil sige, at AMD udgiver en ny arkitektur til Ryzen-processorer i fremtiden.
Den største fordel ved den nye arkitektur er dens skalerbarhed. Fordi 2D-matricer, der består af kunstig intelligensmekanismer, tillader skalering fra tiere til hundredvis af fliser på en enkelt enhed. Dette er et virkelig stort skridt op i processorydelse.
Også interessant: Om kvantecomputere i simple ord
Men hvordan lykkedes det AMD at implementere dette på så kort tid?
Svaret på dette er ganske enkelt: overtagelsen af Xilinx. Lad mig minde dig om, at AMD i februar 2022 gennemførte købet af det amerikanske firma Xilinx for vanvittige 50 milliarder dollars. Dette er den største handel nogensinde inden for mikrokredsløb. Med dette særlige opkøb ekspanderer AMD ud over deres CPU'er og GPU'er med en stor portefølje af omprogrammerede chips.
AMD XDNA vil i det væsentlige være Xilinx's IP-arkitektur til FPGA-frameworks for at accelerere kunstig intelligens-applikationer. Teknologien eksisterede allerede, AMD ville bare implementere den i bærbare processorer eller masse-APU'er.
Indtil videre taler AMD kun om den nye Ryzen 8040 med XDNA 3-arkitektur, fordi de ikke er blevet præsenteret endnu. De er ikke kommet på markedet endnu, og vi har ikke set borde med forskellige modeller eller muligheder. Desuden annonceres de ikke engang på virksomhedens officielle hjemmeside.
AMDs seneste produkt på markedet er Ryzen 7040, hvor vi ser "HS"-varianter og nogle "HX"-undtagelser. HS-modeller kombinerer effektivitet og ydeevne, og historisk set har vi set H eller HX for maksimal kraft.
AMD ændrede kurs på sin linje af bærbare processorer, eliminerede H og HX, hvilket kun efterlod plads til HS og U. Desuden frigiver mærket praktisk talt ikke AMD Ryzen 3, højst ser vi kun en chip kaldet AMD Ryzen 3 7320U, intet mere!
Med hensyn til tekniske egenskaber er de nye AMD Ryzen 8040 (Hawk Point)-processorer tæt på de nuværende Ryzen 7040 (Phoenix)-chips. De vil også modtage op til otte Zen 4-kerner med understøttelse af SMT-teknologi og en boost-frekvens på op til 5,2 GHz, samt en Radeon 740M/760M/780M grafikenhed på 3. generations RDNA-arkitektur.
Ifølge rygter har virksomheden forberedt tre separate linjer af Ryzen 8040, som adskiller sig med hensyn til TDP: Ryzen 8x45HS (35-54 W), Ryzen 8x40HS (20-30 W) og Ryzen 8x40U (15-30 W). Interessant nok mangler de yngre modeller NPU-enheden til AI-operationer og er sandsynligvis bygget på den opdaterede Phoenix2-chip. Selve NPU-enheden, hvis man skal tro AMD, er blevet forbedret og giver nu 40 % mere ydeevne.
Lisa Su, præsidenten for AMD, lovede, at de første enheder på AMD Ryzen 8040 (Hawk Point)-processorer vil komme til salg ved udgangen af første kvartal af 2024.
Også interessant: Terraforming Mars: Kan den røde planet blive til en ny jord?
Alternativ til AMD XDNA: Intels Low Power Island
Mens AMD fokuserer på sin NPU, som inkluderer alle elementerne, foretrækker Intel at opdele chippen i 4 dele (grafik, SoC, I/O og computer). Den del, vi er interesseret i, og som kan konkurrere med AMD XDNA, er inde i IO-flisen og kaldes Low Power Island.
På Low Power Island finder vi følgende:
- Neuroprocessor NPU
- Hukommelsescontroller
- To elektroniske kerner med lav effekt
- Infrastruktur processor IPU
- Multimediemotor
- Skærmflytter
- PUNIT mikroprocessor
- Skalerbart stof
Ikke nok med det, så inkluderer Intel den såkaldte E-Cores Low Power Island (LP) i SoC-mosaikken, som har til formål at spare energi. Disse kerner hjælper tråddirektøren med at køre lette processer og baggrundsopgaver.
Denne funktion er ny for Intels Core Ultra notebook-processorer, som også blev introduceret i december 2023. Vi kan finde disse chips i butikkerne, og prisen på dem er så at sige ikke særlig populær. Nå, det ser ud til, at "kunstig intelligens-festen" vil hæve prisen på chips.
Også interessant: Univers: De mest usædvanlige rumobjekter
Og AMD XDNA 2?
Jeg synes, det er interessant at huske, at AMD for blot 2 måneder siden annoncerede XDNA 2. Kunne du forestille dig, at Ryzen med Zen 5 og Zen 6 kommer samme år? Måske vil noget lignende ske med AMD Ryzen 8040 og 9040.
I 2024 er AMD Ryzen 8040 endnu ikke dukket op. Men på samme Advancing AI-galla har AMD-udviklere allerede annonceret nye Strix Point-processorer baseret på Zen 5, som kommer med den nye XDNA 2-arkitektur. Hvis vi ikke fik testet AMD Ryzen Hawk Point, så forestil dig, hvad vi kan fortælle dig om XDNA 2: intet. Ja, AMD Ryzen 7040 er udstyret med XDNA, men med færre NPU'er end Ryzen 8040, så vi kan ikke engang gætte, før de nye processorer kommer.
Ved præsentationen hævdede udviklerne, at processoren på den nye arkitektur er 3 gange kraftigere end XDNA, men vi ved ikke, hvor kraftig den nævnte NPU-arkitektur er, så vi kan kun tage deres ord for det. Jeg håber ikke, at AMD puster tallene op i markedsføringsøjemed, for de har prøvet at tage kronen fra Intel før, men er ikke engang kommet tæt på i denne sektor. På skrivebordet var tingene anderledes.
Læs også: James Webb Space Telescope: 10 mål at observere
Kan den nye XDNA-arkitektur bruges til spil?
Det er ikke klart endnu, men medmindre de annoncerede det med stor fanfare... ser det ud til, at vi ikke vil være i stand til at bruge den nye XDNA-arkitektur til spil. Ellers ville de have skreget om det med det samme, givet AMD's indsats for at erobre spilverdenen. Alt er rettet mod business og AI machine learning-applikationer, medmindre grafikmotoren har kunstig intelligens at arbejde med. Der er anvendelsesområdet meget stort nu om dage.
Måske vil alt ændre sig med tiden. Vi vil vente på nye detaljer om XDNA og vil helt sikkert fortælle dig om alt.
Læs også: