新しい AMD XDNA アーキテクチャにより、将来の Ryzen プロセッサ上で人工知能アルゴリズムを可能な限り効率的に実行できるようになります。
最近はそれに気づかないのが難しい AMD XDNA と有名な NPU マイクロプロセッサが現在 Ryzen に搭載されていると誇大宣伝します。当然のことですが、同社はこのニッチ市場での地位を確立したいと考えています。結局のところ、AI は現在、PC、タブレット、ラップトップを含むすべてのデバイスに登場しています。
プロセッサーのアーキテクチャーとして RDNA と Zen がすでに十分である場合、2023 年には XDNA と呼ばれる別のアーキテクチャーが誕生します。 AMDは、将来のRyzenプロセッサ上で人工知能アルゴリズムを可能な限り効率的に実行するGPU、CPU、NPUの新しいアーキテクチャ開発を開始することを決定しました。実際、これらのコンポーネントは同じチップ上に配置されることがわかります。プロセッサの新しい XDNA アーキテクチャを詳しく見てみましょう AMDのRyzen.
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AMD XDNAとは何ですか?
AMD XDNA は、AMD Ryzen プロセッサの NPU をサポートするアーキテクチャであり、そのチップは人工知能の特定のタスクを担当します。 AMDはこれを「人工知能エンジンのモザイクアレイで構成される空間データストリームNPUアーキテクチャ」と定義している。 Zen や RDNA の場合と同様に、ここでも開発が行われています。すでに第 2 世代の XDNA があり、つい最近、XDNA アーキテクチャのアップデートがリリースされました。
ニューラル ネットワークの動作の基礎は、ニューロンの 1 つの層から別の層へのデータの流れです。いくつかのニューロン層があり、各「点」が行列の乗算や畳み込みなどの何らかの計算機能を実行し、データが処理のために次のニューロンに渡されるとします。レベル間での逐次的な依存関係がかなり多くなります。これに従うために、Ryzen AI エンジン アーキテクチャは適応型データ フロー アーキテクチャとして機能し、実際に大規模な計算を使用してアレイ間でデータを効率的に転送できます。これは、外部メモリやキャッシュにアクセスすることなく実行できますが、多くの場合、より多くの電力を消費し、遅延が長くなります。
AMD は、多くのエネルギーとリソースを費やすことなく最大密度の計算を提供するために、新しい XDNA アーキテクチャを開発しました。 XDNA アーキテクチャでは、IA または AI エンジンのメカニズムがモザイク マトリックスの形式で編成されていることがわかります。
モザイク自体は次の要素で構成されます。
- VLIWベクトルプロセッサ
- スカラーRISCプロセッサ
- データ、アクティベーション、係数を保存するためのローカル メモリ
- ローカルデータ
従来のアーキテクチャでは通常、キャッシュを使用して反復データを取得しますが、XDNA ではこれが当てはまりません。この場合、キャッシュにアクセスするとプロセッサの消費電力が増加するため、ニューラル プロセッサ NPU は独自のメモリと独自のデータ ストリームを使用して低消費電力で動作します。
各スライスまたはモザイクに見られるベクトル プロセッサは、機械学習と高度な信号処理アプリケーションに使用されます。各 AI エンジンが 1,3 GHz 以上の周波数で動作することを保証します。これにより、効率的な機能、パフォーマンス、低遅延が保証されます。簡単に言うと、生産性が向上し、プロセッサの消費電力は低いレベルに留まります。
スカラー プロセッサは、単純なクラスのマイクロプロセッサです。このプロセッサは、命令ごとに 1 つのデータ要素を処理します (通常のデータ要素は整数または浮動小数点数です)。ベクトル プロセッサでは、スカラー プロセッサとは異なり、1 つの命令が複数のデータ要素を処理します。新しい AMD XDNA アーキテクチャでは、接続モードとデータ型管理に RISC スカラー プロセッサが使用されます。
新しい AMD XDNA アーキテクチャのデビューは、7040 年 2023 月に発表された Ryzen ですでに行われています。
このラインのモデルは 4 nm FinFET 技術標準に従って製造され、Zen 8 アーキテクチャで最大 4 個のコンピューティング コアを使用し、非常に強力な統合 RDNA3 グラフィックスも受け取りました。さらに、人工知能に関連するアルゴリズムで計算を高速化するためのハードウェアユニットを備えたメーカーの最初のプロセッサーとなったのは、AMD Ryzen 7040でした。 AI エンジンは Ryzen AI と呼ばれ、スケーラブルな XDNA アーキテクチャに基づいています。
当初の Phoenix モバイルチップ シリーズには、8 コア Ryzen 9 7940HS (8/16; 4,0/5,2 GHz)、Ryzen 7 7840HS (8/16; 3,8/5,1 GHz)、および 6 コア Ryzen 5 7640HS の 6 つのモデルが含まれます。 (12/4,3; 5,0/3 GHz)。すべてのチップには、コアあたり 16 MB の容量の L2 キャッシュ バッファと 1 MB の L35 キャッシュがあります。すべての CPU の指定 TDP は 54 ～ W の範囲で構成可能です。
昨年初めに買収が完了し、AMDに50億ドル近くの費用をかけたXilinxの成果を利用しているため、統合されたRyzen AIユニットは、コンシューマー向けソリューションの強化されたチームによる最初の実用的な作品と考えられる。
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XDNAの利点
AMD 社自体は、新しい XDNA アーキテクチャの 4 つの利点に重点を置いています。まず第一に、新しいアーキテクチャのおかげで、NPU は数分でプログラムしてコンパイルすることができます。さらに、機械学習開発者のワークフローが容易になり、AI のデータ処理がより効率的になります。
また、決定論的な利点、つまりすべての現象とプロセスのより密接な関係と相互決定があることも理解する価値があります。開発者らによると、ダイレクト メモリ アクセス (DMA) メカニズム自体が、ダイツーダイ接続を使用してデータと命令メモリを割り当てます。これにより、プロセッサがより効率的に動作できるようになります。
NPU ニューロプロセッサが高い計算密度と優れたエネルギー効率を提供するため、アーキテクチャ自体はより効率的に動作します。つまり、NPU ニューロプロセッサの存在は、新しい Windows 12 の開発の基礎となるでしょう。つまり、AMD は将来、Ryzen プロセッサ用の新しいアーキテクチャをリリースする予定です。
新しいアーキテクチャの最大の利点は、その拡張性です。人工知能メカニズムで構成される 2D マトリックスを使用すると、単一デバイス上で数十から数百のタイルまで拡張できるためです。これはプロセッサのパフォーマンスにおいて非常に大きな進歩です。
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しかし、AMD はどのようにしてこれほど短期間でこれを実装できたのでしょうか?
これに対する答えは非常に簡単です。ザイリンクスの買収です。 2022 年 50 月に、AMD が米国企業ザイリンクスの買収を 億ドルという法外な額で完了したことを思い出してもらいたいが、これはマイクロサーキットの分野では史上最大の取引となる。この特定の買収により、AMD は、再プログラムされたチップの大規模なポートフォリオにより、CPU と GPU の範囲を超えて拡大しています。
AMD XDNA は基本的に、人工知能アプリケーションを高速化するための FPGA フレームワーク用のザイリンクスの IP アーキテクチャになります。このテクノロジーはすでに存在しており、AMD はそれをポータブル プロセッサーまたは大容量 APU に実装したかっただけです。
これまでのところ、AMD は XDNA 8040 アーキテクチャを搭載した新しい Ryzen 3 についてのみ話しています。なぜなら、それらはまだ発表されていないからです。まだ市場には出回っておらず、さまざまなモデルやオプションを備えたテーブルは見たことがありません。さらに、それらは会社の公式ウェブサイトにも宣伝されていません。
市場にある AMD の最新製品は Ryzen 7040 で、「HS」バリアントと一部の「HX」例外が見られます。 HS モデルは効率とパフォーマンスを兼ね備えており、これまで最大のパワーを得るには H または HX が使用されてきました。
AMDはポータブルプロセッサのラインを変更し、HとHXを排除し、HSとUのためのスペースだけを残しました。さらに、このブランドは事実上AMD Ryzen 3をリリースしておらず、せいぜいAMD Ryzen 3 7320Uというチップしか見られず、何もありません。もっと！
技術的特性の点では、新しい AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) プロセッサは現在の Ryzen 7040 (Phoenix) チップに似ています。また、SMT テクノロジーと最大 4 GHz のブースト周波数をサポートする最大 5,2 つの Zen 740 コア、および第 760 世代 RDNA アーキテクチャ上の Radeon 780M/3M/M グラフィックス ユニットも搭載されます。
噂によると、同社はTDPの点で異なる8040つのRyzen 8ライン、Ryzen 45x35HS (54-8 W)、Ryzen 40x20HS (30-8 W)、およびRyzen 40x15U (30-2 W)を用意しているとのことです。興味深いことに、若いモデルには AI 操作用の NPU ユニットがなく、おそらく更新された Phoenix40 チップに基づいて構築されています。 AMD の言うことを信じれば、NPU ユニット自体が改良されており、パフォーマンスが % 向上しています。
AMD社長のリサ・スー氏は、AMD Ryzen 8040（ホークポイント）プロセッサーを搭載した最初のデバイスが2024年第四半期末までに発売されると約束した。
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AMD XDNAの代替: Intelの低電力アイランド
AMDはすべての要素を含むNPUに焦点を当てていますが、Intelはチップを4つの部分（グラフィックス、SoC、I/O、およびコンピューティング）に分割することを好みます。私たちが興味を持っており、AMD XDNA と競合できる部分は、IO タイル内にあり、低電力アイランドと呼ばれます。
Low Power Island では次のことがわかります。
- ニューロプロセッサNPU
- メモリーコントローラー
- 低電力の 2 つの電子コア
- インフラストラクチャプロセッサIPU
- マルチメディアエンジン
- スクリーンムーバー
- PUNITマイクロプロセッサ
- スケーラブルなファブリック
それだけでなく、インテルは、エネルギー節約を目的とした、いわゆる E コア低電力アイランド (LP) を SoC モザイクに組み込んでいます。これらのカーネルは、スレッド ディレクターが軽いプロセスやバックグラウンド タスクを実行するのに役立ちます。
この機能は、同じく 2023 年 月に導入されたインテルの Core Ultra ノートブック プロセッサーの新機能です。これらのチップは店頭で見つけることができますが、その価格はいわばあまり人気がありません。さて、「人工知能の党」がチップの価格を値上げするつもりのようです。
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そしてAMD XDNA 2?
わずか 2 か月前に AMD が XDNA 2 を発表したことを思い出すのは興味深いことだと思います。Zen 5 と Zen 6 を搭載した Ryzen が同じ年に登場することを想像できますか?おそらく、AMD Ryzen 8040および9040でも同様のことが起こるでしょう。
2024年になってもAMD Ryzen 8040はまだ登場していません。しかし、同じ Advancing AI 祝賀会で、AMD 開発者は、新しい XDNA 5 アーキテクチャを搭載する、Zen 2 ベースの新しい Strix Point プロセッサをすでに発表しています。 XDNA 2 については何もありません。はい、AMD Ryzen 7040 には XDNA が搭載されていますが、NPU の数が Ryzen 8040 よりも少ないため、新しいプロセッサが到着するまでは推測することさえできません。
プレゼンテーションで開発者は、新しいアーキテクチャのプロセッサは XDNA の 3 倍強力であると主張しましたが、言及された NPU アーキテクチャがどれほど強力であるかは不明なので、彼らの言葉を信じることしかできません。 AMDがマーケティング目的で数字を水増ししていないことを祈ります。なぜなら、AMDは以前にもIntelから王座を奪おうとしたが、この分野では及ばなかったからだ。デスクトップでは状況が異なりました。
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新しい XDNA アーキテクチャはゲームに使用できますか?
まだ明確ではありませんが、大々的に発表しない限り…新しい XDNA アーキテクチャをゲームに使用することはできなさそうです。そうでなければ、ゲーム世界を征服しようとするAMDの努力を考えると、彼らはすぐにそれについて叫んだでしょう。グラフィックス エンジンに人工知能が搭載されていない限り、すべてはビジネスおよび AI 機械学習アプリケーションを目的としています。現在、その応用分野は非常に広いです。
おそらく時間が経てばすべてが変わるでしょう。私たちは XDNA に関する新たな詳細を待ち、すべてについて必ずお伝えします。
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