Den nye AMD XDNA-arkitekturen vil gjøre det mulig å kjøre kunstig intelligens-algoritmer så effektivt som mulig på fremtidige Ryzen-prosessorer.
I det siste er det vanskelig å ikke legge merke til det AMD hypes XDNA og de berømte NPU-mikroprosessorene nå inne i Ryzen. Det er forståelig – selskapet ønsker å finne sin plass i denne nisjen. Tross alt vises AI nå på alle enheter, inkludert PC-er, nettbrett og bærbare datamaskiner.
Hvis vi allerede hadde nok av RDNA og Zen som en arkitektur for prosessorer, så ble det født en annen i 2023, kalt XDNA. AMD har bestemt seg for å starte ny arkitekturutvikling for GPUer, CPUer og NPUer som vil kjøre kunstig intelligensalgoritmer så effektivt som mulig på fremtidige Ryzen-prosessorer. Faktisk ser vi at disse komponentene vil bli plassert på samme brikke. La oss se nærmere på den nye XDNA-arkitekturen for prosessorer Ryzen fra AMD.
Les også: Alt om Neuralink Telepathy-brikken: hva det er og hvordan det fungerer
Hva er AMD XDNA?
AMD XDNA er arkitekturen som støtter NPU-en til AMD Ryzen-prosessorer, hvis brikke er ansvarlig for spesifikke oppgaver med kunstig intelligens. AMD definerer det som en "romlig datastrøm NPU-arkitektur som består av en mosaikkserie av kunstig intelligensmotorer." Som i tilfellet med Zen eller RDNA, foregår utvikling også her: vi har allerede XDNA av første generasjon, og ganske nylig ble oppdateringen av XDNA 2-arkitekturen utgitt.
Grunnlaget for driften av nevrale nettverk er strømmen av data fra ett lag med nevroner til et annet. Anta at det er flere lag med nevroner, der hvert "punkt" utfører en eller annen beregningsfunksjon - for eksempel matrisemultiplikasjon eller konvolusjon, og deretter sendes dataene til neste nevron for behandling. Det er ganske mye sekvensiell avhengighet fra nivå til nivå. For å følge dette fungerer Ryzen AI-motorarkitekturen som en adaptiv dataflytarkitektur der den faktisk kan bruke et stort utvalg av beregninger og overføre data effektivt fra array til array. Dette kan gjøres uten tilgang til eksternt minne eller til og med cachen, som ofte bruker mer strøm og resulterer i lengre ventetid.
AMD har utviklet en ny XDNA-arkitektur for å gi maksimal tetthet av beregninger uten å bruke mye energi og ressurser. I XDNA-arkitekturen kan vi se at IA- eller AI Engine-mekanismene er organisert i form av en mosaikkmatrise.
Selve mosaikken består av følgende elementer:
- VLIW vektor prosessor
- Skalar RISC-prosessor
- Lokalt minne for lagring av data, aktiveringer og koeffisienter
- Lokale data
Konvensjonelle arkitekturer bruker vanligvis cacher for å hente gjentatte data, men dette er ikke tilfellet med XDNA. I dette tilfellet bruker den nevrale prosessoren NPU sitt eget minne og sin egen datastrøm for å operere med lavt strømforbruk, siden tilgang til hurtigbufferen øker strømforbruket til prosessoren.
Vektorprosessorene vi ser i hver skive, eller mosaikk, brukes til maskinlæring og avanserte signalbehandlingsapplikasjoner. De garanterer at hver AI-motor vil operere med en frekvens på mer enn 1,3 GHz. Det er dette som sikrer effektive funksjoner, ytelse og lav ventetid. Med enkle ord vil produktiviteten øke, og strømforbruket til prosessorer vil forbli på et lavt nivå.
En skalar prosessor er en enkel klasse mikroprosessor. Denne prosessoren behandler ett dataelement per instruksjon (typiske dataelementer kan være heltall eller flytende tall). I vektorprosessorer, i motsetning til skalarprosessorer, fungerer én instruksjon med flere dataelementer. I den nye AMD XDNA-arkitekturen vil en RISC-skalarprosessor bli brukt for tilkoblingsmoduser og datatypebehandling.
Debuten til den nye AMD XDNA-arkitekturen har allerede funnet sted med Ryzen 7040, som ble presentert i januar 2023.
Modellene til denne linjen er produsert i henhold til 4 nm FinFET teknologiske standarder, bruker opptil 8 datakjerner med Zen 4-arkitekturen, og mottok også ganske kraftig integrert RDNA3-grafikk. I tillegg var det AMD Ryzen 7040 som ble de første prosessorene til produsenten med en maskinvareenhet for å akselerere beregninger med algoritmer knyttet til kunstig intelligens. AI-motoren heter Ryzen AI og er basert på den skalerbare XDNA-arkitekturen.
Serien med Phoenix-mobilbrikker i starten inkluderer tre modeller - 8-kjerners Ryzen 9 7940HS (8/16; 4,0/5,2 GHz), Ryzen 7 7840HS (8/16; 3,8/5,1 GHz) og 6-kjerners Ryzen 5 7640HS (6/12; 4,3/5,0 GHz). Alle brikker har en L3-cachebuffer med en kapasitet på 16 MB og en L2-cache på 1 MB per kjerne. Den spesifiserte TDP for alle CPUer kan konfigureres innenfor 35-54 W.
Den bruker arbeidet til Xilinx, som ble kjøpt opp i begynnelsen av fjoråret og kostet AMD nesten 50 milliarder dollar. Så den integrerte Ryzen AI-enheten kan betraktes som det første praktiske arbeidet til det styrkede teamet for forbrukerløsninger.
Les også: Vil vi alle bli hologrammer? Utvikling av holografi fra teori til praksis
Fordeler med XDNA
Selskapet AMD fokuserer selv på fire fordeler med den nye XDNA-arkitekturen. Først av alt, takket være den nye arkitekturen, kan NPU programmeres og kompileres på få minutter. I tillegg letter det arbeidsflyten for maskinlæringsutviklere og gjør databehandling for AI mer effektiv.
Det er også verdt å forstå at det er en deterministisk fordel, det vil si et nærmere forhold og gjensidig bestemmelse av alle fenomener og prosesser. Utviklerne sier at mekanismene for direkte minnetilgang (DMA) selv tildeler data og instruksjonsminne ved hjelp av en die-to-die-forbindelse. Dette vil gjøre det mulig for prosessoren å jobbe mer effektivt.
Selve arkitekturen fungerer mer effektivt, fordi NPU-nevroprosessoren gir høy beregningstetthet og utmerket energieffektivitet. Tilstedeværelsen av NPU-nevroprosessoren vil nemlig være grunnlaget for utviklingen av nye Windows 12. Det vil si at AMD slipper en ny arkitektur for Ryzen-prosessorer i fremtiden.
Den største fordelen med den nye arkitekturen er dens skalerbarhet. Fordi 2D-matriser som består av kunstig intelligensmekanismer tillater skalering fra titalls til hundrevis av fliser på en enkelt enhet. Dette er et virkelig stort steg opp i prosessorytelse.
Også interessant: Om kvantedatamaskiner i enkle ord
Men hvordan klarte AMD å implementere dette på så kort tid?
Svaret på dette er ganske enkelt: oppkjøpet av Xilinx. La meg minne om at i februar 2022 fullførte AMD oppkjøpet av det amerikanske selskapet Xilinx for vanvittige 50 milliarder dollar. Dette er den største avtalen noensinne innen mikrokretsløp. Med dette spesielle oppkjøpet ekspanderer AMD utenfor rekkevidden til sine CPUer og GPUer med en stor portefølje av omprogrammerte brikker.
AMD XDNA vil i hovedsak være Xilinx sin IP-arkitektur for FPGA-rammeverk for å akselerere kunstig intelligens-applikasjoner. Teknologien eksisterte allerede, AMD ville bare implementere den i bærbare prosessorer eller masse-APUer.
Foreløpig snakker AMD kun om den nye Ryzen 8040 med XDNA 3-arkitektur, fordi de ikke er presentert ennå. De har ikke kommet på markedet ennå, og vi har ikke sett bord med forskjellige modeller eller alternativer. Dessuten er de ikke engang annonsert på selskapets offisielle nettsted.
AMDs siste produkt på markedet er Ryzen 7040, der vi ser «HS»-varianter og noen «HX»-unntak. HS-modeller kombinerer effektivitet og ytelse, og historisk sett har vi sett H eller HX for maksimal kraft.
AMD endret kurs på sin linje med bærbare prosessorer, eliminerte H og HX, og etterlot bare plass til HS og U. Dessuten slipper merket praktisk talt ikke AMD Ryzen 3, på det meste ser vi bare en brikke kalt AMD Ryzen 3 7320U, ingenting mer!
Når det gjelder tekniske egenskaper, er de nye AMD Ryzen 8040 (Hawk Point)-prosessorene nær de nåværende Ryzen 7040 (Phoenix)-brikkene. De vil også motta opptil åtte Zen 4-kjerner med støtte for SMT-teknologi og en boost-frekvens på opptil 5,2 GHz, samt en Radeon 740M/760M/780M grafikkenhet på 3. generasjons RDNA-arkitektur.
Ifølge ryktene har selskapet utarbeidet tre separate linjer av Ryzen 8040, som er forskjellige når det gjelder TDP: Ryzen 8x45HS (35-54 W), Ryzen 8x40HS (20-30 W) og Ryzen 8x40U (15-30 W). Interessant nok mangler de yngre modellene NPU-enheten for AI-operasjoner og er sannsynligvis bygget på den oppdaterte Phoenix2-brikken. Selve NPU-enheten, hvis man skal tro AMD, har blitt forbedret og gir nå 40 % mer ytelse.
Lisa Su, presidenten for AMD, lovet at de første enhetene på AMD Ryzen 8040 (Hawk Point)-prosessorer vil komme i salg innen utgangen av første kvartal 2024.
Også interessant: Terraforming Mars: Kan den røde planeten bli til en ny jord?
Alternativ til AMD XDNA: Intels Low Power Island
Mens AMD fokuserer på sin NPU, som inkluderer alle elementene, foretrekker Intel å dele brikken i 4 deler (grafikk, SoC, I/O og databehandling). Den delen vi er interessert i, og som kan konkurrere med AMD XDNA, er inne i IO-flisen og kalles Low Power Island.
På Low Power Island finner vi følgende:
- Nevroprosessor NPU
- Minnekontroller
- To elektroniske kjerner med lav effekt
- Infrastruktur prosessor IPU
- Multimedia motor
- Skjermflytter
- PUNIT mikroprosessor
- Skalerbart stoff
Ikke nok med det, Intel inkluderer den såkalte E-Cores Low Power Island (LP) i SoC-mosaikken, som har som mål å spare energi. Disse kjernene hjelper tråddirektøren med å kjøre lette prosesser og bakgrunnsoppgaver.
Denne funksjonen er ny for Intels Core Ultra bærbare prosessorer, som også ble introdusert i desember 2023. Disse sjetongene finner vi i butikkene, og prisen er så å si ikke særlig populær. Vel, det ser ut som "partiet for kunstig intelligens" kommer til å heve prisen på sjetonger.
Også interessant: Univers: De mest uvanlige romobjektene
Og AMD XDNA 2?
Jeg synes det er interessant å huske at for bare 2 måneder siden annonserte AMD XDNA 2. Kunne du tenke deg Ryzen med Zen 5 og Zen 6 kommer samme år? Kanskje noe lignende vil skje med AMD Ryzen 8040 og 9040.
I 2024 har AMD Ryzen 8040 ennå ikke dukket opp. Men på samme Advancing AI-galla har AMD-utviklere allerede annonsert nye Strix Point-prosessorer basert på Zen 5, som kommer med den nye XDNA 2-arkitekturen. Hvis vi ikke fikk testet AMD Ryzen Hawk Point, tenk deg hva vi kan fortelle deg om XDNA 2: ingenting. Ja, AMD Ryzen 7040 er utstyrt med XDNA, men med færre NPU-er enn Ryzen 8040, så vi kan ikke engang gjette før de nye prosessorene kommer.
På presentasjonen hevdet utviklerne at prosessoren på den nye arkitekturen er 3 ganger kraftigere enn XDNA, men vi vet ikke hvor kraftig den nevnte NPU-arkitekturen er, så vi kan bare ta deres ord for det. Jeg håper ikke AMD blåser opp tallene for markedsføringsformål, for de har prøvd å ta kronen fra Intel før, men har ikke engang kommet i nærheten av denne sektoren. På skrivebordet var ting annerledes.
Les også: James Webb-romteleskopet: 10 mål å observere
Kan den nye XDNA-arkitekturen brukes til spill?
Det er ikke klart ennå, men med mindre de annonserte det med mye fanfare... ser det ut til at vi ikke vil kunne bruke den nye XDNA-arkitekturen for spill. Ellers ville de ha skreket om det med en gang, gitt AMDs innsats for å erobre spillverdenen. Alt er rettet mot forretnings- og AI-maskinlæringsapplikasjoner, med mindre grafikkmotoren har kunstig intelligens å jobbe med. Der er bruksområdet veldig stort nå for tiden.
Kanskje vil alt endre seg over tid. Vi vil vente på nye detaljer om XDNA og vil definitivt fortelle deg om alt.
Les også: