Noua arhitectură AMD XDNA va face posibilă rularea algoritmilor de inteligență artificială cât mai eficient posibil pe viitoarele procesoare Ryzen.
În ultima vreme, este greu să nu observi asta AMD hypes XDNA și faimoasele microprocesoare NPU acum în interiorul Ryzen. Este de înțeles - compania vrea să-și găsească locul în această nișă. La urma urmei, AI apare acum pe toate dispozitivele, inclusiv pe PC-uri, tablete și laptopuri.
Dacă deja ne-am săturat de RDNA și Zen ca arhitectură pentru procesoare, atunci în 2023 s-a născut o alta, numită XDNA. AMD a decis să înceapă noi dezvoltări de arhitectură pentru GPU-uri, procesoare și NPU-uri care vor rula algoritmi de inteligență artificială cât mai eficient posibil pe viitoarele procesoare Ryzen. De fapt, vedem că aceste componente vor fi plasate pe același cip. Să aruncăm o privire mai atentă la noua arhitectură XDNA pentru procesoare Ryzen de la AMD.
Citeste si: Totul despre cipul Neuralink Telepathy: ce este și cum funcționează
Ce este AMD XDNA?
AMD XDNA este arhitectura care acceptă NPU-ul procesoarelor AMD Ryzen, al căror cip este responsabil pentru sarcini specifice ale inteligenței artificiale. AMD îl definește ca o „arhitectură NPU a fluxului de date spațiale constând dintr-o gamă mozaică de motoare de inteligență artificială”. Ca și în cazul Zen sau RDNA, și aici are loc dezvoltarea: avem deja XDNA de prima generație și destul de recent au lansat o actualizare a arhitecturii XDNA 2.
Baza funcționării rețelelor neuronale este fluxul de date de la un strat de neuroni la altul. Să presupunem că există mai multe straturi de neuroni, în care fiecare „punct” îndeplinește o anumită funcție de calcul - de exemplu, multiplicarea matricei sau convoluția, iar apoi datele sunt transmise următorului neuron pentru procesare. Există destul de multă dependență secvențială de la nivel la nivel. Pentru a urmări acest lucru, arhitectura motorului Ryzen AI funcționează ca o arhitectură adaptivă a fluxului de date în care poate utiliza de fapt o gamă largă de calcule și poate transfera datele eficient de la o matrice la alta. Acest lucru se poate face fără accesarea memoriei externe sau chiar a memoriei cache, care adesea consumă mai multă energie și are ca rezultat o latență mai mare.
AMD a dezvoltat o nouă arhitectură XDNA pentru a oferi densitate maximă de calcule fără a cheltui multă energie și resurse. În arhitectura XDNA, putem vedea că mecanismele IA sau AI Engine sunt organizate sub forma unei matrice mozaic.
Mozaicul în sine este format din următoarele elemente:
- Procesor vectorial VLIW
- Procesor scalar RISC
- Memorie locală pentru stocarea datelor, activărilor și coeficienților
- Date locale
Arhitecturile convenționale folosesc de obicei cache-urile pentru a prelua date repetitive, dar acest lucru nu este cazul cu XDNA. În acest caz, procesorul neuronal NPU utilizează propria memorie și propriul flux de date pentru a funcționa cu un consum redus de energie, deoarece accesarea memoriei cache crește consumul de energie al procesorului.
Procesoarele vectoriale pe care le vedem în fiecare felie, sau mozaic, sunt folosite pentru învățarea automată și aplicații avansate de procesare a semnalului. Acestea garantează că fiecare motor AI va funcționa la o frecvență mai mare de 1,3 GHz. Acesta este ceea ce asigură funcții eficiente, performanță și latență scăzută. Cu cuvinte simple, productivitatea va crește, iar consumul de energie al procesoarelor va rămâne la un nivel scăzut.
Un procesor scalar este o clasă simplă de microprocesoare. Acest procesor procesează un element de date per instrucțiune (elementele de date tipice pot fi numere întregi sau numere în virgulă mobilă). În procesoarele vectoriale, spre deosebire de procesoarele scalare, o instrucțiune funcționează cu mai multe elemente de date. În noua arhitectură AMD XDNA, un procesor scalar RISC va fi utilizat pentru modurile de conexiune și managementul tipurilor de date.
Debutul noii arhitecturi AMD XDNA a avut deja loc cu Ryzen 7040, care a fost prezentat în ianuarie 2023.
Modelele acestei linii sunt fabricate conform standardelor tehnologice FinFET de 4 nm, folosesc până la 8 nuclee de calcul cu arhitectura Zen 4 și au primit, de asemenea, grafică integrată RDNA3 destul de puternică. În plus, AMD Ryzen 7040 a devenit primele procesoare ale producătorului cu o unitate hardware pentru accelerarea calculelor cu algoritmi legați de inteligența artificială. Motorul AI se numește Ryzen AI și se bazează pe arhitectura scalabilă XDNA.
Seria de cipuri mobile Phoenix include la început trei modele - Ryzen 8 9HS cu 7940 nuclee (8/16; 4,0/5,2 GHz), Ryzen 7 7840HS (8/16; 3,8/5,1 GHz) și Ryzen 6 5HS cu 7640 nuclee (6/12; 4,3/5,0 GHz). Toate cipurile au un buffer cache L3 cu o capacitate de 16 MB și un cache L2 de 1 MB per nucleu. TDP-ul specificat al tuturor procesoarelor este configurabil între 35-54 W.
Utilizează munca Xilinx, a cărei achiziție a fost finalizată la începutul anului trecut și a costat AMD aproape 50 de miliarde de dolari.Așa că unitatea integrată Ryzen AI poate fi considerată prima lucrare practică a echipei consolidate pentru soluții de consum.
Citeste si: Vom deveni cu toții holograme? Dezvoltarea holografiei de la teorie la practică
Avantajele XDNA
Compania AMD însăși se concentrează pe patru avantaje ale noii arhitecturi XDNA. În primul rând, datorită noii arhitecturi, NPU-ul poate fi programat și compilat în câteva minute. În plus, ușurează fluxul de lucru pentru dezvoltatorii de învățare automată și face procesarea datelor pentru AI mai eficientă.
De asemenea, merită să înțelegem că există un avantaj determinist, adică o relație mai strânsă și o determinare reciprocă a tuturor fenomenelor și proceselor. Dezvoltatorii spun că mecanismele de acces direct la memorie (DMA) în sine alocă datele și memoria de instrucțiuni folosind o conexiune die-to-die. Acest lucru va permite procesorului să funcționeze mai eficient.
Arhitectura în sine funcționează mai eficient, deoarece neuroprocesorul NPU oferă o densitate mare de calcul și o eficiență energetică excelentă. Și anume, prezența neuroprocesorului NPU va sta la baza dezvoltării noului Windows 12. Adică, AMD lansează în viitor o nouă arhitectură pentru procesoarele Ryzen.
Cel mai mare avantaj al noii arhitecturi este scalabilitatea acesteia. Deoarece matricele 2D constând din mecanisme de inteligență artificială permit scalarea de la zeci la sute de plăci pe un singur dispozitiv. Acesta este un pas foarte mare în performanța procesorului.
Interesant de asemenea: Despre calculatoarele cuantice în cuvinte simple
Dar cum a reușit AMD să implementeze acest lucru într-o perioadă atât de scurtă?
Răspunsul la aceasta este destul de simplu: achiziția Xilinx. Permiteți-mi să vă reamintesc că, în februarie 2022, AMD a finalizat achiziția companiei americane Xilinx pentru o nebunie de 50 de miliarde de dolari. Aceasta este cea mai mare afacere vreodată în domeniul microcircuitelor. Cu această achiziție specială, AMD se extinde dincolo de sfera procesoarelor și GPU-urilor sale cu un portofoliu mare de cipuri reprogramate.
AMD XDNA va fi în esență arhitectura IP a Xilinx pentru cadrele FPGA pentru a accelera aplicațiile de inteligență artificială. Tehnologia exista deja, AMD dorea doar să o implementeze în procesoare portabile sau APU-uri de masă.
Până acum, AMD vorbește doar despre noul Ryzen 8040 cu arhitectură XDNA 3, deoarece acestea nu au fost încă prezentate. Încă nu au ieșit pe piață și nu am văzut mese cu modele sau opțiuni diferite. Mai mult, nici măcar nu sunt făcute publicitate pe site-ul oficial al companiei.
Cel mai recent produs AMD de pe piață este Ryzen 7040, în care vedem variante „HS” și unele excepții „HX”. Modelele HS combină eficiența și performanța, iar din trecut am văzut H sau HX pentru putere maximă.
AMD și-a schimbat cursul pe linia sa de procesoare portabile, eliminând H și HX, lăsând doar spațiu pentru HS și U. Mai mult, marca practic nu lansează AMD Ryzen 3, cel mult, vedem doar un cip numit AMD Ryzen 3 7320U, nimic Mai mult!
În ceea ce privește caracteristicile tehnice, noile procesoare AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) sunt apropiate de actualele cipuri Ryzen 7040 (Phoenix). De asemenea, vor primi până la opt nuclee Zen 4 cu suport pentru tehnologia SMT și o frecvență de amplificare de până la 5,2 GHz, precum și o unitate grafică Radeon 740M/760M/780M pe arhitectura RDNA de a treia generație.
Potrivit zvonurilor, compania a pregătit trei linii separate de Ryzen 8040, care diferă în ceea ce privește TDP: Ryzen 8x45HS (35-54 W), Ryzen 8x40HS (20-30 W) și Ryzen 8x40U (15-30 W). Interesant este că modelelor mai tinere le lipsește unitatea NPU pentru operațiunile AI și probabil sunt construite pe cipul Phoenix2 actualizat. Unitatea NPU în sine, dacă este de crezut AMD, a fost îmbunătățită și oferă acum cu 40% mai multă performanță.
Lisa Su, președintele AMD, a promis că primele dispozitive pe procesoare AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) vor fi puse în vânzare până la sfârșitul primului trimestru al anului 2024.
Interesant de asemenea: Terraformarea lui Marte: s-ar putea planeta roșie să se transforme într-un nou Pământ?
Alternativă la AMD XDNA: Insula de putere scăzută a Intel
În timp ce AMD se concentrează pe NPU-ul său, care include toate elementele, Intel preferă să împartă cipul în 4 părți (grafică, SoC, I/O și calcul). Partea care ne interesează și care poate concura cu AMD XDNA se află în interiorul plăcii IO și se numește Low Power Island.
Pe Insula Low Power găsim următoarele:
- Neuroprocesor NPU
- Controler de memorie
- Două nuclee electronice de putere redusă
- Procesor de infrastructură IPU
- Motor multimedia
- Mutator de ecran
- microprocesor PUNIT
- Țesătură scalabilă
Nu numai asta, Intel include așa-numita E-Coes Low Power Island (LP) în mozaicul SoC, care își propune să economisească energie. Aceste nuclee ajută directorul de fir să ruleze procese ușoare și sarcini de fundal.
Această caracteristică este nouă pentru procesoarele pentru notebook-uri Intel Core Ultra, care au fost introduse și în decembrie 2023. Aceste chipsuri le găsim în magazine, iar prețul lor este, ca să spunem așa, nu foarte popular. Ei bine, se pare că „partidul inteligenței artificiale” va crește prețul cipurilor.
Interesant de asemenea: Univers: Cele mai neobișnuite obiecte spațiale
Și AMD XDNA 2?
Cred că este interesant să ne amintim că acum doar 2 luni AMD a anunțat XDNA 2. Vă puteți imagina Ryzen cu Zen 5 și Zen 6 să vină în același an? Poate că ceva similar se va întâmpla cu AMD Ryzen 8040 și 9040.
În 2024, AMD Ryzen 8040 nu a apărut încă. Dar la aceeași gală Advancing AI, dezvoltatorii AMD au anunțat deja noi procesoare Strix Point bazate pe Zen 5, care vor veni cu noua arhitectură XDNA 2. Dacă nu am apucat să testăm AMD Ryzen Hawk Point, imaginați-vă ce putem spune tu despre XDNA 2: nimic. Da, AMD Ryzen 7040 este echipat cu XDNA, dar cu mai puține NPU decât Ryzen 8040, așa că nici măcar nu putem face nicio presupunere până la sosirea noilor procesoare.
La prezentare, dezvoltatorii au susținut că procesorul de pe noua arhitectură este de 3 ori mai puternic decât XDNA, dar nu știm cât de puternică este arhitectura NPU menționată, așa că nu putem decât să ne credem pe cuvânt. Sper că AMD nu umflă cifrele în scopuri de marketing, pentru că au mai încercat să ia coroana de la Intel, dar nici măcar nu s-au apropiat în acest sector. Pe desktop, lucrurile au stat altfel.
Citeste si: Telescopul spațial James Webb: 10 ținte de observat
Noua arhitectură XDNA poate fi folosită pentru jocuri?
Nu este clar încă, dar dacă nu l-au anunțat cu multă fanfară... se pare că nu vom putea folosi noua arhitectură XDNA pentru jocuri. Altfel, ar fi țipat imediat despre asta, având în vedere eforturile AMD de a cuceri lumea jocurilor. Totul este destinat aplicațiilor de business și de învățare automată AI, cu excepția cazului în care motorul grafic are inteligență artificială cu care să lucreze. Acolo, domeniul de aplicare este foarte mare în zilele noastre.
Poate că în timp totul se va schimba. Vom aștepta noi detalii despre XDNA și cu siguranță vă vom spune despre tot.
Citeste si: