De nieuwe AMD XDNA-architectuur zal het mogelijk maken om algoritmen voor kunstmatige intelligentie zo efficiënt mogelijk uit te voeren op toekomstige Ryzen-processors.
De laatste tijd is het moeilijk om dat niet op te merken AMD hypes XDNA en de beroemde NPU-microprocessors nu in Ryzen. Het is begrijpelijk: het bedrijf wil zijn plaats in deze niche vinden. AI verschijnt tegenwoordig immers op alle apparaten, inclusief pc's, tablets en laptops.
Als we al genoeg hadden van RDNA en Zen als architectuur voor processors, dan werd er in 2023 nog een geboren, genaamd XDNA. AMD heeft besloten nieuwe architectuurontwikkelingen te starten voor GPU’s, CPU’s en NPU’s die algoritmen voor kunstmatige intelligentie zo efficiënt mogelijk zullen laten draaien op toekomstige Ryzen-processors. Sterker nog, we zien dat deze componenten op dezelfde chip worden geplaatst. Laten we de nieuwe XDNA-architectuur voor processors eens nader bekijken Ryzen van AMD.
Lees ook: Alles over de Neuralink Telepathy-chip: wat het is en hoe het werkt
Wat is AMD XDNA?
AMD XDNA is de architectuur die de NPU van AMD Ryzen-processors ondersteunt, waarvan de chip verantwoordelijk is voor specifieke taken van kunstmatige intelligentie. AMD definieert het als een “ruimtelijke datastroom-NPU-architectuur bestaande uit een mozaïekarray van kunstmatige intelligentie-engines.” Net als in het geval van Zen of RDNA vindt ook hier ontwikkeling plaats: we hebben al XDNA van de eerste generatie en hebben onlangs een update van de XDNA 2-architectuur uitgebracht.
De basis van de werking van neurale netwerken is de gegevensstroom van de ene laag neuronen naar de andere. Stel dat er verschillende lagen neuronen zijn, waarbij elk "punt" een rekenfunctie vervult, bijvoorbeeld matrixvermenigvuldiging of convolutie, en dan worden de gegevens ter verwerking aan het volgende neuron doorgegeven. Er is nogal wat sequentiële afhankelijkheid van niveau tot niveau. Om dit te volgen, werkt de Ryzen AI-enginearchitectuur als een adaptieve datastroomarchitectuur waarbij deze daadwerkelijk een groot aantal berekeningen kan gebruiken en gegevens efficiënt van array naar array kan overbrengen. Dit kan worden gedaan zonder toegang tot extern geheugen of zelfs de cache, wat vaak meer stroom verbruikt en resulteert in een langere latentie.
AMD heeft een nieuwe XDNA-architectuur ontwikkeld om een maximale dichtheid van berekeningen te bieden zonder veel energie en middelen te besteden. In de XDNA-architectuur kunnen we zien dat de IA- of AI Engine-mechanismen zijn georganiseerd in de vorm van een mozaïekmatrix.
Het mozaïek zelf bestaat uit de volgende elementen:
- VLIW-vectorprocessor
- Scalaire RISC-processor
- Lokaal geheugen voor het opslaan van gegevens, activeringen en coëfficiënten
- Lokale gegevens
Conventionele architecturen gebruiken meestal caches om repetitieve gegevens op te halen, maar dit is niet het geval bij XDNA. In dit geval gebruikt de neurale processor NPU zijn eigen geheugen en zijn eigen datastroom om met een laag energieverbruik te werken, aangezien toegang tot de cache het energieverbruik van de processor verhoogt.
De vectorprocessors die we in elk segment of mozaïek zien, worden gebruikt voor machinaal leren en geavanceerde signaalverwerkingstoepassingen. Ze garanderen dat elke AI-motor op een frequentie van meer dan 1,3 GHz zal werken. Dit zorgt voor efficiënte functies, prestaties en lage latentie. Simpel gezegd: de productiviteit zal toenemen en het stroomverbruik van processors zal op een laag niveau blijven.
Een scalaire processor is een eenvoudige klasse microprocessor. Deze processor verwerkt één data-element per instructie (typische data-elementen kunnen gehele getallen of drijvende-kommagetallen zijn). Bij vectorprocessors werkt één instructie, in tegenstelling tot scalaire processors, met meerdere data-elementen. In de nieuwe AMD XDNA-architectuur zal een RISC scalaire processor worden gebruikt voor verbindingsmodi en gegevenstypebeheer.
Het debuut van de nieuwe AMD XDNA-architectuur heeft al plaatsgevonden met de Ryzen 7040, die in januari 2023 werd gepresenteerd.
De modellen van deze lijn zijn vervaardigd volgens 4 nm FinFET-technologische normen, gebruiken tot 8 computerkernen met de Zen 4-architectuur en kregen ook behoorlijk krachtige geïntegreerde RDNA3-graphics. Bovendien was het AMD Ryzen 7040 die de eerste processors van de fabrikant werd met een hardware-eenheid voor het versnellen van berekeningen met algoritmen gerelateerd aan kunstmatige intelligentie. De AI-engine heet Ryzen AI en is gebaseerd op de schaalbare XDNA-architectuur.
De serie mobiele Phoenix-chips aan het begin omvat drie modellen: 8-core Ryzen 9 7940HS (8/16; 4,0/5,2 GHz), Ryzen 7 7840HS (8/16; 3,8/5,1 GHz) en 6-core Ryzen 5 7640HS (6/12; 4,3/5,0 GHz). Alle chips hebben een L3-cachebuffer met een capaciteit van 16 MB en een L2-cache van 1 MB per core. De gespecificeerde TDP van alle CPU's is configureerbaar in het bereik van 35-54 W.
Het maakt gebruik van het werk van Xilinx, waarvan de overname begin vorig jaar werd afgerond en AMD bijna $ 50 miljard kostte, dus de geïntegreerde Ryzen AI-eenheid kan worden beschouwd als het eerste praktische werk van het versterkte team voor consumentenoplossingen.
Lees ook: Zullen we allemaal hologrammen worden? Ontwikkeling van holografie van theorie naar praktijk
Voordelen van XDNA
Het bedrijf AMD richt zich zelf op vier voordelen van de nieuwe XDNA-architectuur. Allereerst kan de NPU dankzij de nieuwe architectuur binnen enkele minuten worden geprogrammeerd en samengesteld. Bovendien vergemakkelijkt het de workflow voor ontwikkelaars van machine learning en wordt de gegevensverwerking voor AI efficiënter.
Het is ook de moeite waard om te begrijpen dat er een deterministisch voordeel is, dat wil zeggen een nauwere relatie en wederzijdse bepaling van alle verschijnselen en processen. De ontwikkelaars zeggen dat de mechanismen voor directe geheugentoegang (DMA) zelf gegevens- en instructiegeheugen toewijzen met behulp van een die-to-die-verbinding. Hierdoor kan de processor efficiënter werken.
De architectuur zelf werkt efficiënter, omdat de NPU-neuroprocessor een hoge rekendichtheid en uitstekende energie-efficiëntie biedt. De aanwezigheid van de NPU-neuroprocessor zal namelijk de basis vormen voor de ontwikkeling van het nieuwe Windows 12. Dat wil zeggen dat AMD in de toekomst een nieuwe architectuur voor Ryzen-processors uitbrengt.
Het grootste voordeel van de nieuwe architectuur is de schaalbaarheid. Omdat 2D-matrices bestaande uit kunstmatige intelligentiemechanismen het schalen van tientallen naar honderden tegels op één apparaat mogelijk maken. Dit is echt een enorme stap voorwaarts in de processorprestaties.
Ook interessant: Over kwantumcomputers in eenvoudige woorden
Maar hoe heeft AMD dit in zo'n korte tijd weten te implementeren?
Het antwoord hierop is vrij simpel: de overname van Xilinx. Ik wil u eraan herinneren dat AMD in februari 2022 de overname van het Amerikaanse bedrijf Xilinx voor een waanzinnige $ 50 miljard heeft afgerond. Dit is de grootste deal ooit op het gebied van microcircuits. Met deze specifieke overname breidt AMD zich uit buiten het bereik van zijn CPU's en GPU's met een groot portfolio aan geherprogrammeerde chips.
AMD XDNA zal in wezen de IP-architectuur van Xilinx zijn voor FPGA-frameworks om toepassingen voor kunstmatige intelligentie te versnellen. De technologie bestond al, AMD wilde deze alleen implementeren in draagbare processors of massa-APU's.
Tot nu toe heeft AMD het alleen over de nieuwe Ryzen 8040 met XDNA 3-architectuur, omdat deze nog niet zijn gepresenteerd. Ze zijn nog niet op de markt en we hebben nog geen tafels met verschillende modellen of opties gezien. Bovendien worden ze niet eens geadverteerd op de officiële website van het bedrijf.
AMD's nieuwste product op de markt is de Ryzen 7040, waarin we ‘HS’-varianten en enkele ‘HX’-uitzonderingen zien. HS-modellen combineren efficiëntie en prestaties, en historisch gezien hebben we H of HX gezien voor maximaal vermogen.
AMD veranderde de koers van zijn lijn van draagbare processors, elimineerde H en HX en liet alleen ruimte over voor HS en U. Bovendien brengt het merk AMD Ryzen 3 praktisch niet uit, hooguit zien we alleen een chip genaamd AMD Ryzen 3 7320U, niets meer!
Qua technische kenmerken liggen de nieuwe AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) processors dicht bij de huidige Ryzen 7040 (Phoenix) chips. Ze krijgen ook maximaal acht Zen 4-cores met ondersteuning voor SMT-technologie en een boostfrequentie tot 5,2 GHz, evenals een Radeon 740M/760M/780M grafische eenheid op de derde generatie RDNA-architectuur.
Volgens geruchten heeft het bedrijf drie afzonderlijke lijnen Ryzen 8040 voorbereid, die qua TDP verschillen: Ryzen 8x45HS (35-54 W), Ryzen 8x40HS (20-30 W) en Ryzen 8x40U (15-30 W). Interessant is dat de jongere modellen de NPU-eenheid voor AI-operaties missen en waarschijnlijk zijn gebouwd op de bijgewerkte Phoenix2-chip. De NPU-eenheid zelf is, als we AMD mogen geloven, verbeterd en levert nu 40% meer prestaties.
Lisa Su, de president van AMD, beloofde dat de eerste apparaten met AMD Ryzen 8040 (Hawk Point)-processors tegen het einde van het eerste kwartaal van 2024 in de verkoop zullen gaan.
Ook interessant: Terraforming Mars: kan de rode planeet veranderen in een nieuwe aarde?
Alternatief voor AMD XDNA: Intel's Low Power Island
Terwijl AMD zich concentreert op zijn NPU, die alle elementen omvat, geeft Intel er de voorkeur aan om de chip in 4 delen te verdelen (graphics, SoC, I/O en compute). Het onderdeel waarin we geïnteresseerd zijn en dat kan concurreren met AMD XDNA, bevindt zich binnen de IO-tegel en wordt het Low Power Island genoemd.
Op Low Power Island vinden we het volgende:
- Neuroprocessor NPU
- Geheugencontroller
- Twee elektronische kernen met laag vermogen
- Infrastructuurprocessor IPU
- Multimedia-motor
- Schermverplaatser
- PUNIT-microprocessor
- Schaalbare stof
Niet alleen dat, Intel neemt het zogenaamde E-Cores Low Power Island (LP) op in het SoC-mozaïek, dat tot doel heeft energie te besparen. Deze kernels helpen de threaddirecteur bij het uitvoeren van lichte processen en achtergrondtaken.
Deze functie is nieuw voor Intel's Core Ultra-notebookprocessors, die ook in december 2023 werden geïntroduceerd. We kunnen deze chips in winkels vinden en hun prijs is om zo te zeggen niet erg populair. Welnu, het lijkt erop dat de "kunstmatige inlichtingenpartij" de prijs van chips gaat verhogen.
Ook interessant: Universum: de meest ongewone ruimtevoorwerpen
En AMD XDNA 2?
Ik denk dat het interessant is om te onthouden dat AMD nog maar twee maanden geleden XDNA 2 aankondigde. Kun je je voorstellen dat Ryzen met Zen 2 en Zen 5 in hetzelfde jaar verschijnen? Misschien zal iets soortgelijks gebeuren met AMD Ryzen 6 en 8040.
Anno 2024 is AMD Ryzen 8040 nog niet verschenen. Maar op hetzelfde Advancing AI-gala hebben AMD-ontwikkelaars al nieuwe Strix Point-processors aangekondigd op basis van Zen 5, die zullen worden geleverd met de nieuwe XDNA 2-architectuur. Als we AMD Ryzen Hawk Point niet hebben kunnen testen, stel je dan voor wat we kunnen vertellen jij over XDNA 2: niets. Ja, de AMD Ryzen 7040 is uitgerust met XDNA, maar met minder NPU's dan de Ryzen 8040, dus we kunnen niet eens raden totdat de nieuwe processors arriveren.
Bij de presentatie beweerden de ontwikkelaars dat de processor op de nieuwe architectuur 3 keer krachtiger is dan XDNA, maar we weten niet hoe krachtig de genoemde NPU-architectuur is, dus we kunnen ze alleen maar op hun woord geloven. Ik hoop dat AMD de cijfers niet opblaast voor marketingdoeleinden, want ze hebben al eerder geprobeerd de kroon van Intel af te pakken, maar kwamen in deze sector niet eens in de buurt. Op het bureaublad waren de zaken anders.
Lees ook: James Webb Space Telescope: 10 doelen om te observeren
Kan de nieuwe XDNA-architectuur worden gebruikt voor gaming?
Het is nog niet duidelijk, maar tenzij ze het met veel tamtam hebben aangekondigd... lijkt het erop dat we de nieuwe XDNA-architectuur niet voor gaming kunnen gebruiken. Anders hadden ze er meteen over geschreeuwd, gezien de inspanningen van AMD om de gamingwereld te veroveren. Alles is gericht op zakelijke en AI-machine learning-toepassingen, tenzij de grafische engine over kunstmatige intelligentie beschikt om mee te werken. Daar is het toepassingsgebied tegenwoordig erg groot.
Misschien zal na verloop van tijd alles veranderen. We wachten op nieuwe details over XDNA en zullen je zeker alles vertellen.
Lees ook: