Uusi AMD XDNA -arkkitehtuuri mahdollistaa tekoälyalgoritmien ajamisen mahdollisimman tehokkaasti tulevissa Ryzen-prosessoreissa.
Viime aikoina sitä on vaikea olla huomaamatta AMD hypes XDNA ja kuuluisat NPU-mikroprosessorit nyt Ryzenissä. Se on ymmärrettävää - yritys haluaa löytää paikkansa tässä markkinarakossa. Tekoäly näkyy nyt kaikissa laitteissa, mukaan lukien tietokoneet, tabletit ja kannettavat tietokoneet.
Jos meillä oli jo tarpeeksi RDNA:ta ja Zeniä prosessorien arkkitehtuurina, niin vuonna 2023 syntyi toinen, nimeltään XDNA. AMD on päättänyt aloittaa uuden arkkitehtuurikehityksen GPU:ille, CPU:ille ja NPU:ille, jotka suorittavat tekoälyalgoritmeja mahdollisimman tehokkaasti tulevissa Ryzen-prosessoreissa. Itse asiassa näemme, että nämä komponentit sijoitetaan samalle sirulle. Katsotaanpa tarkemmin prosessorien uutta XDNA-arkkitehtuuria Ryzen AMD:ltä.
Lue myös: Kaikki Neuralink Telepathy -sirusta: mikä se on ja miten se toimii
Mikä on AMD XDNA?
AMD XDNA on arkkitehtuuri, joka tukee AMD Ryzen -prosessorien NPU:ta, jonka siru vastaa tietyistä tekoälyn tehtävistä. AMD määrittelee sen "tilatietovirran NPU-arkkitehtuuriksi, joka koostuu mosaiikkijoukosta tekoälymoottoreita". Kuten Zenin tai RDNA:n tapauksessa, kehitystä tapahtuu myös täällä: meillä on jo ensimmäisen sukupolven XDNA, ja äskettäin julkaisimme päivityksen XDNA 2 -arkkitehtuurista.
Neuraaliverkkojen toiminnan perusta on tiedonkulku neuronikerroksesta toiseen. Oletetaan, että hermosoluja on useita kerroksia, joissa jokainen "piste" suorittaa jonkin laskennallisen toiminnon - esimerkiksi matriisin kertolaskua tai konvoluutiota, ja sitten tiedot välitetään seuraavalle neuronille käsittelyä varten. Tasosta toiseen on melko paljon peräkkäistä riippuvuutta. Tämän jälkeen Ryzen AI -moottoriarkkitehtuuri toimii adaptiivisena tietovirta-arkkitehtuurina, jossa se voi itse asiassa käyttää suurta joukkoa laskelmia ja siirtää tietoja tehokkaasti taulukosta toiseen. Tämä voidaan tehdä käyttämättä ulkoista muistia tai edes välimuistia, mikä usein kuluttaa enemmän virtaa ja johtaa pidempään latenssiin.
AMD on kehittänyt uuden XDNA-arkkitehtuurin tarjotakseen maksimaalisen laskentatiheyden kuluttamatta paljon energiaa ja resursseja. XDNA-arkkitehtuurissa voimme nähdä, että IA- tai AI-moottorimekanismit on järjestetty mosaiikkimatriisin muotoon.
Itse mosaiikki koostuu seuraavista elementeistä:
- VLIW-vektoriprosessori
- Scalar RISC-prosessori
- Paikallinen muisti tietojen, aktivointien ja kertoimien tallentamiseen
- Paikalliset tiedot
Perinteiset arkkitehtuurit käyttävät yleensä välimuistia toistuvien tietojen hakemiseen, mutta näin ei ole XDNA:n tapauksessa. Tässä tapauksessa neuroprosessori NPU käyttää omaa muistiaan ja omaa tietovirtaansa toimiakseen pienellä virrankulutuksella, koska välimuistiin pääsy lisää prosessorin virrankulutusta.
Jokaisessa viipaleessa tai mosaiikissa näkemiämme vektoriprosessoreja käytetään koneoppimiseen ja edistyneisiin signaalinkäsittelysovelluksiin. Ne takaavat, että jokainen tekoälymoottori toimii yli 1,3 GHz:n taajuudella. Tämä takaa tehokkaat ominaisuudet, suorituskyvyn ja alhaisen latenssin. Yksinkertaisesti sanottuna tuottavuus kasvaa ja prosessorien virrankulutus pysyy alhaisella tasolla.
Skalaariprosessori on yksinkertainen mikroprosessoriluokka. Tämä prosessori käsittelee yhden tietoelementin käskyä kohden (tyypilliset tietoelementit voivat olla kokonaislukuja tai liukulukuja). Vektoriprosessoreissa, toisin kuin skalaariprosessoreissa, yksi käsky toimii useiden tietoelementtien kanssa. Uudessa AMD XDNA -arkkitehtuurissa yhteystiloihin ja tietotyyppien hallintaan käytetään RISC-skalaariprosessoria.
Uuden AMD XDNA -arkkitehtuurin debyytti on jo tapahtunut Ryzen 7040:llä, joka esiteltiin tammikuussa 2023.
Tämän linjan mallit on valmistettu 4 nm:n FinFET-teknologiastandardien mukaisesti, ne käyttävät jopa 8 laskentaydintä Zen 4 -arkkitehtuurilla, ja niissä on myös melko tehokas integroitu RDNA3-grafiikka. Lisäksi AMD Ryzen 7040:stä tuli valmistajan ensimmäiset prosessorit, joissa oli laitteistoyksikkö laskelmien nopeuttamiseksi tekoälyyn liittyvillä algoritmeilla. Tekoälymoottoria kutsutaan Ryzen AI:ksi ja se perustuu skaalautuvaan XDNA-arkkitehtuuriin.
Phoenix-mobiilisirujen sarja alussa sisältää kolme mallia - 8-ytiminen Ryzen 9 7940HS (8/16; 4,0/5,2 GHz), Ryzen 7 7840HS (8/16; 3,8/5,1 GHz) ja 6-ytiminen Ryzen 5 7640HS (6/12; 4,3/5,0 GHz). Kaikissa siruissa on L3-välimuistipuskuri, jonka kapasiteetti on 16 Mt ja L2-välimuisti 1 Mt ydintä kohti. Kaikkien CPU:iden määritetty TDP on konfiguroitavissa alueella 35-54 W.
Se hyödyntää Xilinxin työtä, jonka hankinta valmistui viime vuoden alussa ja maksoi AMD:lle lähes 50 miljardia dollaria, joten integroitua Ryzen AI -yksikköä voidaan pitää kuluttajaratkaisujen vahvistuneen tiimin ensimmäisenä käytännön työnä.
Lue myös: Tuleeko meistä kaikista hologrammeja? Holografian kehitys teoriasta käytäntöön
XDNA:n edut
Yritys AMD keskittyy itse neljään uuden XDNA-arkkitehtuurin etuun. Ensinnäkin uuden arkkitehtuurin ansiosta NPU voidaan ohjelmoida ja kääntää muutamassa minuutissa. Lisäksi se helpottaa koneoppimisen kehittäjien työnkulkua ja tehostaa tekoälyn tietojenkäsittelyä.
On myös syytä ymmärtää, että on olemassa deterministinen etu, eli kaikkien ilmiöiden ja prosessien läheisempi suhde ja keskinäinen määräytyminen. Kehittäjät sanovat, että suoran muistin pääsyn (DMA) mekanismit varaavat itse dataa ja käskymuistia die-to-die-yhteyden avulla. Tämä mahdollistaa prosessorin tehokkaamman toiminnan.
Itse arkkitehtuuri toimii tehokkaammin, koska NPU-neuroprosessori tarjoaa korkean laskentatiheyden ja erinomaisen energiatehokkuuden. Nimittäin NPU-neuroprosessorin läsnäolo tulee olemaan perusta uuden Windows 12:n kehitykselle. Eli AMD julkaisee tulevaisuudessa uuden arkkitehtuurin Ryzen-prosessoreille.
Uuden arkkitehtuurin suurin etu on sen skaalautuvuus. Koska tekoälymekanismeista koostuvat 2D-matriisit mahdollistavat skaalauksen kymmenistä satoihin laattoihin yhdellä laitteella. Tämä on todella suuri askel prosessorin suorituskyvyssä.
Mielenkiintoista myös: Tietoja kvanttitietokoneista yksinkertaisin sanoin
Mutta kuinka AMD onnistui toteuttamaan tämän niin lyhyessä ajassa?
Vastaus tähän on melko yksinkertainen: Xilinxin hankinta. Muistutan, että helmikuussa 2022 AMD sai päätökseen amerikkalaisen Xilinxin oston järjettömällä 50 miljardilla dollarilla, mikä on kaikkien aikojen suurin kauppa mikropiirien alalla. Tämän nimenomaisen hankinnan myötä AMD laajentaa CPU- ja GPU-alueensa ulkopuolelle suurella uudelleenohjelmoitujen sirujen valikoimalla.
AMD XDNA tulee olemaan pohjimmiltaan Xilinxin IP-arkkitehtuuri FPGA-kehyksille tekoälysovellusten nopeuttamiseksi. Tekniikka oli jo olemassa, AMD halusi vain toteuttaa sen kannettavissa prosessoreissa tai massa-APU:issa.
Toistaiseksi AMD puhuu vain uudesta Ryzen 8040:stä XDNA 3 -arkkitehtuurilla, koska niitä ei ole vielä esitelty. Ne eivät ole vielä tulleet markkinoille, emmekä ole nähneet pöytiä eri malleilla tai vaihtoehdoilla. Lisäksi niitä ei edes mainosteta yrityksen virallisella verkkosivustolla.
AMD:n uusin tuote markkinoilla on Ryzen 7040, jossa näemme "HS"-muunnelmia ja joitain "HX"-poikkeuksia. HS-malleissa yhdistyvät tehokkuus ja suorituskyky, ja historiallisesti olemme nähneet H:n tai HX:n maksimaalisen tehon saavuttamiseksi.
AMD muutti kurssia kannettavien prosessorien valikoimassaan eliminoimalla H:n ja HX:n, jättäen vain tilaa HS:lle ja U:lle. Lisäksi brändi ei käytännössä julkaise AMD Ryzen 3:a, korkeintaan, näemme vain sirun nimeltä AMD Ryzen 3 7320U, ei mitään lisää!
Teknisiltä ominaisuuksiltaan uudet AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) -prosessorit ovat lähellä nykyisiä Ryzen 7040 (Phoenix) -siruja. Ne saavat myös jopa kahdeksan Zen 4 -ydintä SMT-teknologian tuella ja jopa 5,2 GHz:n tehostustaajuudella sekä Radeon 740M/760M/780M -grafiikkayksikön kolmannen sukupolven RDNA-arkkitehtuurissa.
Huhujen mukaan yhtiö on valmistanut kolme erillistä Ryzen 8040 -linjaa, jotka eroavat toisistaan TDP:n suhteen: Ryzen 8x45HS (35-54 W), Ryzen 8x40HS (20-30 W) ja Ryzen 8x40U (15-30 W). Mielenkiintoista on, että nuoremmista malleista puuttuu NPU-yksikkö tekoälytoimintoja varten, ja ne on todennäköisesti rakennettu päivitetylle Phoenix2-sirulle. Itse NPU-yksikkö, jos AMD:tä on uskoa, on parannettu ja tarjoaa nyt 40 % enemmän suorituskykyä.
AMD:n presidentti Lisa Su lupasi, että ensimmäiset AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) -prosessorien laitteet tulevat myyntiin vuoden 2024 ensimmäisen neljänneksen loppuun mennessä.
Mielenkiintoista myös: Terraformoiva Mars: Voisiko punainen planeetta muuttua uudeksi maapalloksi?
Vaihtoehto AMD XDNA:lle: Intelin Low Power Island
Vaikka AMD keskittyy NPU:han, joka sisältää kaikki elementit, Intel haluaa jakaa sirun 4 osaan (grafiikka, SoC, I/O ja laskenta). Osa, josta olemme kiinnostuneita ja joka voi kilpailla AMD XDNA:n kanssa, on IO-ruudun sisällä ja sitä kutsutaan Low Power Islandiksi.
Low Power Islandilta löytyy seuraavaa:
- Neuroprosessori NPU
- Muistin ohjain
- Kaksi pienitehoista elektronista ydintä
- Infrastruktuuriprosessori IPU
- Multimedia moottori
- Näytön siirtäjä
- PUNIT mikroprosessori
- Skaalautuva kangas
Sen lisäksi, että Intel sisällyttää SoC-mosaiikkiin niin kutsutun E-Cores Low Power Islandin (LP), jonka tarkoituksena on säästää energiaa. Nämä ytimet auttavat säikeiden ohjaajaa suorittamaan kevyitä prosesseja ja taustatehtäviä.
Tämä ominaisuus on uusi Intelin Core Ultra -kannettavien prosessoreissa, jotka myös esiteltiin joulukuussa 2023. Näitä siruja löytyy kaupoista, ja niiden hinta ei ole niin sanotusti kovin suosittu. No, näyttää siltä, että "keinoälyn puolue" tulee nostamaan sirujen hintaa.
Mielenkiintoista myös: Universumi: Epätavallisimmat avaruusobjektit
Ja AMD XDNA 2?
Minusta on mielenkiintoista muistaa, että vain 2 kuukautta sitten AMD julkisti XDNA 2:n. Voitko kuvitella Ryzenin Zen 5:llä ja Zen 6:lla tulevan samana vuonna? Ehkä jotain vastaavaa tapahtuu AMD Ryzen 8040:n ja 9040:n kanssa.
Vuonna 2024 AMD Ryzen 8040 ei ole vielä ilmestynyt. Mutta samassa Advancing AI -gaalassa AMD:n kehittäjät ovat jo julkistaneet uudet Zen 5 -pohjaiset Strix Point -prosessorit, jotka tulevat uudella XDNA 2 -arkkitehtuurilla. Jos emme päässeet testaamaan AMD Ryzen Hawk Pointia, kuvittele mitä voimme kertoa sinulle XDNA 2:sta: ei mitään. Kyllä, AMD Ryzen 7040 on varustettu XDNA:lla, mutta vähemmällä NPU:lla kuin Ryzen 8040:ssä, joten emme voi edes tehdä arvauksia ennen kuin uudet prosessorit saapuvat.
Esittelyssä kehittäjät väittivät, että uuden arkkitehtuurin prosessori on 3 kertaa tehokkaampi kuin XDNA, mutta emme tiedä, kuinka tehokas mainittu NPU-arkkitehtuuri on, joten voimme vain uskoa heidän sanaansa. Toivon, että AMD ei paisuta lukuja markkinointitarkoituksiin, koska he ovat yrittäneet ottaa kruunun Inteliltä ennenkin, mutta eivät tulleet lähellekään tällä sektorilla. Työpöydällä asiat olivat toisin.
Lue myös: James Webbin avaruusteleskooppi: 10 tarkkailtavaa kohdetta
Voidaanko uutta XDNA-arkkitehtuuria käyttää pelaamiseen?
Asia ei ole vielä selvä, mutta elleivät he julkista sitä suurella fanfaarilla… näyttää siltä, että emme voi käyttää uutta XDNA-arkkitehtuuria pelaamiseen. Muuten he olisivat huutaneet siitä heti, kun otetaan huomioon AMD:n pyrkimykset valloittaa pelimaailma. Kaikki on suunnattu liiketoiminta- ja tekoälykoneoppimissovelluksiin, ellei grafiikkamoottorissa ole tekoälyä käytettäväksi. Siellä sovellusalue on nykyään erittäin laaja.
Ehkä ajan myötä kaikki muuttuu. Odotamme uusia tietoja XDNA:sta ja kerromme sinulle varmasti kaikesta.
Lue myös: