Nová architektúra AMD XDNA umožní čo najefektívnejšie spúšťať algoritmy umelej inteligencie na budúcich procesoroch Ryzen.
V poslednej dobe je ťažké si to nevšimnúť AMD hypes XDNA a slávne mikroprocesory NPU teraz vnútri Ryzen. Je to pochopiteľné - spoločnosť chce nájsť svoje miesto v tomto výklenku. Koniec koncov, AI sa teraz objavuje na všetkých zariadeniach vrátane počítačov, tabletov a notebookov.
Ak sme už mali dosť RDNA a Zen ako architektúry pre procesory, tak v roku 2023 sa zrodila ďalšia s názvom XDNA. AMD sa rozhodla začať s vývojom novej architektúry pre GPU, CPU a NPU, ktoré budú čo najefektívnejšie spúšťať algoritmy umelej inteligencie na budúcich procesoroch Ryzen. V skutočnosti vidíme, že tieto komponenty budú umiestnené na rovnakom čipe. Poďme sa bližšie pozrieť na novú XDNA architektúru pre procesory Ryzen od AMD.
Prečítajte si tiež: Všetko o čipe Neuralink Telepathy: čo to je a ako to funguje
Čo je AMD XDNA?
AMD XDNA je architektúra podporujúca NPU procesorov AMD Ryzen, ktorých čip je zodpovedný za špecifické úlohy umelej inteligencie. AMD ho definuje ako „architektúru NPU toku priestorových údajov pozostávajúcu z mozaikového poľa motorov umelej inteligencie“. Rovnako ako v prípade Zen alebo RDNA, aj tu prebieha vývoj: už máme XDNA prvej generácie a nedávno sme vydali aktualizáciu architektúry XDNA 2.
Základom fungovania neurónových sietí je tok dát z jednej vrstvy neurónov do druhej. Predpokladajme, že existuje niekoľko vrstiev neurónov, kde každý „bod“ vykonáva nejakú výpočtovú funkciu – napríklad násobenie matice alebo konvolúciu, a potom sa údaje prenesú na ďalší neurón na spracovanie. Existuje pomerne veľa sekvenčných závislostí od úrovne k úrovni. Aby to bolo možné sledovať, architektúra motora Ryzen AI funguje ako adaptívna architektúra toku údajov, kde môže skutočne využívať veľké množstvo výpočtov a efektívne prenášať údaje z poľa do poľa. Dá sa to urobiť bez prístupu k externej pamäti alebo dokonca vyrovnávacej pamäti, čo často spotrebúva viac energie a vedie k dlhšej latencii.
AMD vyvinulo novú XDNA architektúru s cieľom poskytnúť maximálnu hustotu výpočtov bez vynaloženia veľkého množstva energie a zdrojov. V architektúre XDNA môžeme vidieť, že mechanizmy IA alebo AI Engine sú organizované vo forme mozaikovej matice.
Samotná mozaika pozostáva z nasledujúcich prvkov:
- vektorový procesor VLIW
- Skalárny RISC procesor
- Lokálna pamäť na ukladanie dát, aktivácií a koeficientov
- Miestne údaje
Konvenčné architektúry zvyčajne používajú vyrovnávacie pamäte na získavanie opakujúcich sa údajov, ale to nie je prípad XDNA. V tomto prípade neurónový procesor NPU využíva svoju vlastnú pamäť a vlastný dátový tok na prevádzku s nízkou spotrebou energie, pretože prístup k vyrovnávacej pamäti zvyšuje spotrebu energie procesora.
Vektorové procesory, ktoré vidíme v každom reze alebo mozaike, sa používajú na strojové učenie a pokročilé aplikácie na spracovanie signálu. Zaručujú, že každý motor AI bude pracovať na frekvencii vyššej ako 1,3 GHz. To zaisťuje efektívne funkcie, výkon a nízku latenciu. Jednoducho povedané, produktivita sa zvýši a spotreba energie procesorov zostane na nízkej úrovni.
Skalárny procesor je jednoduchá trieda mikroprocesorov. Tento procesor spracováva jeden dátový prvok na inštrukciu (typické dátové prvky môžu byť celé čísla alebo čísla s pohyblivou rádovou čiarkou). Vo vektorových procesoroch na rozdiel od skalárnych procesorov jedna inštrukcia pracuje s viacerými dátovými prvkami. V novej architektúre AMD XDNA bude pre režimy pripojenia a správu dátových typov použitý skalárny procesor RISC.
Debut novej architektúry AMD XDNA už prebehol s Ryzenom 7040, ktorý bol predstavený v januári 2023.
Modely tejto rady sú vyrábané podľa technologických štandardov 4 nm FinFET, využívajú až 8 výpočtových jadier s architektúrou Zen 4 a dostali aj celkom výkonnú integrovanú grafiku RDNA3. Navyše to boli AMD Ryzen 7040, ktoré sa stali prvými procesormi výrobcu s hardvérovou jednotkou na zrýchlenie výpočtov s algoritmami súvisiacimi s umelou inteligenciou. Umelá inteligencia sa nazýva Ryzen AI a je založená na škálovateľnej architektúre XDNA.
Séria mobilných čipov Phoenix na začiatku zahŕňa tri modely – 8-jadrový Ryzen 9 7940HS (8/16; 4,0/5,2 GHz), Ryzen 7 7840HS (8/16; 3,8/5,1 GHz) a 6-jadrový Ryzen 5 7640HS (6/12; 4,3/5,0 GHz). Všetky čipy majú vyrovnávaciu pamäť L3 s kapacitou 16 MB a vyrovnávaciu pamäť L2 1 MB na jadro. Uvedené TDP všetkých CPU je konfigurovateľné v rozsahu 35-54 W.
Využíva prácu spoločnosti Xilinx, ktorej akvizícia bola dokončená začiatkom minulého roka a stála AMD takmer 50 miliárd dolárov.Integrovanú AI jednotku Ryzen teda možno považovať za prvú praktickú prácu posilneného tímu pre spotrebiteľské riešenia.
Prečítajte si tiež: Staneme sa všetci hologrammi? Vývoj holografie od teórie k praxi
Výhody XDNA
Samotná spoločnosť AMD sa zameriava na štyri výhody novej architektúry XDNA. Po prvé, vďaka novej architektúre je možné NPU naprogramovať a skompilovať v priebehu niekoľkých minút. Okrem toho zjednodušuje pracovný postup pre vývojárov strojového učenia a zefektívňuje spracovanie údajov pre AI.
Tiež stojí za to pochopiť, že existuje deterministická výhoda, to znamená užší vzťah a vzájomná determinácia všetkých javov a procesov. Vývojári tvrdia, že samotné mechanizmy priameho prístupu do pamäte (DMA) prideľujú dáta a pamäť inštrukcií pomocou pripojenia die-to-die. To umožní procesoru pracovať efektívnejšie.
Samotná architektúra funguje efektívnejšie, pretože neuroprocesor NPU poskytuje vysokú hustotu výpočtov a vynikajúcu energetickú účinnosť. Totiž prítomnosť neuroprocesora NPU bude základom pre vývoj nového Windows 12. Teda AMD v budúcnosti vydáva novú architektúru pre procesory Ryzen.
Najväčšou výhodou novej architektúry je jej škálovateľnosť. Pretože 2D matice pozostávajúce z mechanizmov umelej inteligencie umožňujú škálovanie od desiatok až po stovky dlaždíc na jednom zariadení. Ide o skutočne obrovský krok nahor vo výkone procesora.
Tiež zaujímavé: O kvantových počítačoch jednoduchými slovami
Ale ako to AMD dokázalo implementovať v tak krátkom čase?
Odpoveď na to je celkom jednoduchá: akvizícia Xilinx. Pripomínam, že AMD vo februári 2022 dokončilo akvizíciu americkej spoločnosti Xilinx za šialených 50 miliárd dolárov, čo je doteraz najväčší obchod v oblasti mikroobvodov. Touto konkrétnou akvizíciou AMD expanduje za hranice svojich CPU a GPU s veľkým portfóliom preprogramovaných čipov.
AMD XDNA bude v podstate IP architektúra Xilinx pre rámce FPGA na urýchlenie aplikácií umelej inteligencie. Technológia už existovala, AMD ju len chcelo implementovať do prenosných procesorov alebo masových APU.
AMD zatiaľ hovorí len o nových Ryzenoch 8040 s architektúrou XDNA 3, pretože tie ešte neboli predstavené. Zatiaľ sa nedostali na trh a nevideli sme stoly s rôznymi modelmi alebo možnosťami. Navyše nie sú ani inzerované na oficiálnych stránkach spoločnosti.
Posledným produktom AMD na trhu je Ryzen 7040, v ktorom vidíme „HS“ varianty a niektoré „HX“ výnimky. Modely HS kombinujú efektivitu a výkon a historicky sme videli H alebo HX pre maximálny výkon.
AMD zmenilo kurz na svojom rade prenosných procesorov, vyradilo H a HX, ponechalo len priestor pre HS a U. Navyše značka AMD Ryzen 3 prakticky nevydáva, maximálne vidíme len čip s názvom AMD Ryzen 3 7320U, nič viac!
Z hľadiska technických charakteristík sa nové procesory AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) blížia súčasným čipom Ryzen 7040 (Phoenix). Dostanú tiež až osem jadier Zen 4 s podporou technológie SMT a boost frekvenciou až 5,2 GHz a tiež grafickú jednotku Radeon 740M/760M/780M na architektúre RDNA 3. generácie.
Podľa klebiet spoločnosť pripravila tri samostatné rady Ryzen 8040, ktoré sa líšia TDP: Ryzen 8x45HS (35-54 W), Ryzen 8x40HS (20-30 W) a Ryzen 8x40U (15-30 W). Zaujímavé je, že mladším modelom chýba jednotka NPU pre operácie AI a sú pravdepodobne postavené na aktualizovanom čipe Phoenix2. Samotná jednotka NPU, ak sa dá veriť AMD, bola vylepšená a teraz poskytuje o 40% vyšší výkon.
Lisa Su, prezidentka AMD, sľúbila, že prvé zariadenia s procesormi AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) sa začnú predávať do konca prvého štvrťroka 2024.
Tiež zaujímavé: Terraformovanie Marsu: Mohla by sa červená planéta zmeniť na novú Zem?
Alternatíva k AMD XDNA: Low Power Island od Intelu
Kým AMD sa zameriava na svoj NPU, ktorý zahŕňa všetky prvky, Intel preferuje rozdelenie čipu na 4 časti (grafika, SoC, I/O a výpočtová). Časť, ktorá nás zaujíma a ktorá môže konkurovať AMD XDNA, sa nachádza vo vnútri IO dlaždice a nazýva sa Low Power Island.
Na ostrove Low Power Island nájdeme nasledovné:
- Neuroprocesor NPU
- Pamäťový ovládač
- Dve elektronické jadrá s nízkym výkonom
- Infraštruktúrny procesor IPU
- Multimediálny motor
- Presúvač obrazovky
- mikroprocesor PUNIT
- Škálovateľná tkanina
A nielen to, Intel do mozaiky SoC zahŕňa takzvaný ostrov E-Cores Low Power Island (LP), ktorého cieľom je šetriť energiu. Tieto jadrá pomáhajú riaditeľovi vlákien spúšťať ľahké procesy a úlohy na pozadí.
Táto funkcia je novinkou pre procesory Intel Core Ultra pre notebooky, ktoré boli tiež predstavené v decembri 2023. Tieto chipsy nájdeme v obchodoch a ich cena nie je takpovediac ľudová. No vyzerá to tak, že „strana umelej inteligencie“ sa chystá zvýšiť cenu čipsov.
Tiež zaujímavé: Vesmír: Najneobvyklejšie vesmírne objekty
A AMD XDNA 2?
Myslím, že je zaujímavé pripomenúť si, že len pred 2 mesiacmi AMD oznámilo XDNA 2. Vedeli by ste si predstaviť, že Ryzen so Zen 5 a Zen 6 prídu v rovnakom roku? Možno sa niečo podobné stane s AMD Ryzen 8040 a 9040.
V roku 2024 sa AMD Ryzen 8040 ešte neobjavil. Ale na rovnakom galavečere Advancing AI vývojári AMD už oznámili nové procesory Strix Point založené na Zen 5, ktoré prídu s novou architektúrou XDNA 2. Ak by sme sa nedostali na testovanie AMD Ryzen Hawk Point, predstavte si, čo môžeme povedať ty o XDNA 2: nič. Áno, AMD Ryzen 7040 je vybavený XDNA, ale s menším počtom NPU ako Ryzen 8040, takže nemôžeme ani len hádať, kým neprídu nové procesory.
Na prezentácii vývojári tvrdili, že procesor na novej architektúre je 3x výkonnejší ako XDNA, no nevieme, aká výkonná je spomínaná architektúra NPU, takže ich môžeme len brať za slovo. Dúfam, že AMD nenafukuje čísla pre marketingové účely, pretože sa už predtým pokúšali zobrať Intelu korunu, ale v tomto sektore sa ani len nepriblížili. Na pracovnej ploche bolo všetko inak.
Prečítajte si tiež: Vesmírny teleskop Jamesa Webba: 10 cieľov na pozorovanie
Dá sa nová architektúra XDNA použiť na hranie hier?
Zatiaľ to nie je jasné, ale pokiaľ to neoznámia s veľkou fanfárou... zdá sa, že novú architektúru XDNA nebudeme môcť použiť na hranie hier. Inak by z toho hneď kričali, vzhľadom na snahu AMD dobyť herný svet. Všetko je zamerané na biznis a aplikácie strojového učenia AI, pokiaľ grafický engine nemá na prácu umelú inteligenciu. Tam je oblasť použitia v súčasnosti veľmi široká.
Možno sa časom všetko zmení. Počkáme si na nové podrobnosti o XDNA a určite vám o všetkom povieme.
Prečítajte si tiež: