Nova arhitektura AMD XDNA bo omogočila čim bolj učinkovito izvajanje algoritmov umetne inteligence na prihodnjih procesorjih Ryzen.
Zadnje čase je tega težko ne opaziti AMD hypes XDNA in slavni mikroprocesorji NPU, ki so zdaj v Ryzenu. Razumljivo je - podjetje želi najti svoje mesto v tej niši. Navsezadnje se AI zdaj pojavlja na vseh napravah, vključno z osebnimi računalniki, tablicami in prenosniki.
Če smo že imeli dovolj RDNA in Zena kot arhitekture za procesorje, se je leta 2023 rodila še ena, imenovana XDNA. AMD se je odločil začeti z razvojem nove arhitekture za GPU-je, CPE-je in NPE-je, ki bodo čim bolj učinkovito izvajali algoritme umetne inteligence na prihodnjih procesorjih Ryzen. Pravzaprav vidimo, da bodo te komponente nameščene na istem čipu. Oglejmo si podrobneje novo arhitekturo XDNA za procesorje Ryzen proizvajalca AMD.
Preberite tudi: Vse o čipu Neuralink Telepathy: kaj je in kako deluje
Kaj je AMD XDNA?
AMD XDNA je arhitektura, ki podpira NPU procesorjev AMD Ryzen, katerih čip je odgovoren za specifične naloge umetne inteligence. AMD ga opredeljuje kot "arhitekturo toka prostorskih podatkov NPU, sestavljeno iz mozaičnega niza motorjev umetne inteligence." Tako kot pri Zen ali RDNA tudi tukaj poteka razvoj: že imamo XDNA prve generacije, pred kratkim pa so izdali posodobitev arhitekture XDNA 2.
Osnova delovanja nevronskih mrež je pretok podatkov iz ene plasti nevronov v drugo. Recimo, da obstaja več plasti nevronov, kjer vsaka "točka" opravlja neko računsko funkcijo - na primer množenje matrike ali konvolucijo, nato pa se podatki posredujejo naslednjemu nevronu v obdelavo. Obstaja precejšnja zaporedna odvisnost od nivoja do nivoja. Da bi sledil temu, arhitektura mehanizma Ryzen AI deluje kot prilagodljiva arhitektura pretoka podatkov, kjer lahko dejansko uporablja veliko paleto izračunov in učinkovito prenaša podatke iz polja v polje. To je mogoče storiti brez dostopa do zunanjega pomnilnika ali celo predpomnilnika, kar pogosto porabi več energije in povzroči daljšo zakasnitev.
AMD je razvil novo arhitekturo XDNA, da bi zagotovil maksimalno gostoto izračunov brez porabe veliko energije in virov. V arhitekturi XDNA lahko vidimo, da sta mehanizma IA ali AI Engine organizirana v obliki mozaične matrike.
Sam mozaik je sestavljen iz naslednjih elementov:
- Vektorski procesor VLIW
- Skalarni RISC procesor
- Lokalni pomnilnik za shranjevanje podatkov, aktivacij in koeficientov
- Lokalni podatki
Običajne arhitekture običajno uporabljajo predpomnilnike za pridobivanje ponavljajočih se podatkov, vendar to ne velja za XDNA. V tem primeru nevronski procesor NPU uporablja lasten pomnilnik in lasten podatkovni tok za delovanje z nizko porabo energije, saj dostop do predpomnilnika poveča porabo energije procesorja.
Vektorski procesorji, ki jih vidimo v vsaki rezini ali mozaiku, se uporabljajo za strojno učenje in aplikacije za napredno obdelavo signalov. Zagotavljajo, da bo vsak motor AI deloval na frekvenci nad 1,3 GHz. To je tisto, kar zagotavlja učinkovite funkcije, zmogljivost in nizko zakasnitev. Preprosto povedano, produktivnost se bo povečala, poraba energije procesorjev pa bo ostala na nizki ravni.
Skalarni procesor je preprost razred mikroprocesorjev. Ta procesor obdela en podatkovni element na ukaz (tipični podatkovni elementi so lahko cela števila ali števila s plavajočo vejico). Pri vektorskih procesorjih za razliko od skalarnih procesorjev en ukaz deluje z več podatkovnimi elementi. V novi arhitekturi AMD XDNA bo za načine povezave in upravljanje tipov podatkov uporabljen skalarni procesor RISC.
Prvenec nove arhitekture AMD XDNA se je že zgodil z Ryzen 7040, ki je bil predstavljen januarja 2023.
Modeli te linije so izdelani po 4 nm tehnoloških standardih FinFET, uporabljajo do 8 računalniških jeder z arhitekturo Zen 4 in so prejeli tudi precej zmogljivo integrirano grafiko RDNA3. Poleg tega je AMD Ryzen 7040 postal prvi procesor proizvajalca s strojno enoto za pospeševanje izračunov z algoritmi, povezanimi z umetno inteligenco. Motor AI se imenuje Ryzen AI in temelji na razširljivi arhitekturi XDNA.
Serija mobilnih čipov Phoenix na začetku vključuje tri modele - 8-jedrni Ryzen 9 7940HS (8/16; 4,0/5,2 GHz), Ryzen 7 7840HS (8/16; 3,8/5,1 GHz) in 6-jedrni Ryzen 5 7640HS (6/12; 4,3/5,0 GHz). Vsi čipi imajo predpomnilnik L3 s kapaciteto 16 MB in predpomnilnik L2 1 MB na jedro. Navedeni TDP vseh procesorjev je nastavljiv v območju 35–54 W.
Uporablja delo Xilinxa, katerega prevzem je bil zaključen v začetku lanskega leta in je AMD stal skoraj 50 milijard dolarjev, zato lahko integrirano enoto Ryzen AI štejemo za prvo praktično delo okrepljene ekipe za potrošniške rešitve.
Preberite tudi: Bomo vsi postali hologrami? Razvoj holografije od teorije do prakse
Prednosti XDNA
Samo podjetje AMD se osredotoča na štiri prednosti nove arhitekture XDNA. Prvič, zahvaljujoč novi arhitekturi je NPU mogoče programirati in prevesti v nekaj minutah. Poleg tega olajša potek dela za razvijalce strojnega učenja in naredi obdelavo podatkov za AI učinkovitejšo.
Prav tako je vredno razumeti, da obstaja deterministična prednost, to je tesnejša povezanost in medsebojna determiniranost vseh pojavov in procesov. Razvijalci pravijo, da mehanizmi neposrednega dostopa do pomnilnika (DMA) sami dodeljujejo pomnilnik podatkov in navodil z uporabo povezave die-to-die. To bo omogočilo učinkovitejše delovanje procesorja.
Sama arhitektura deluje bolj učinkovito, saj nevroprocesor NPU zagotavlja visoko gostoto izračuna in odlično energetsko učinkovitost. Namreč, prisotnost nevroprocesorja NPU bo osnova za razvoj novega Windows 12. To pomeni, da AMD v prihodnosti izda novo arhitekturo za procesorje Ryzen.
Največja prednost nove arhitekture je njena razširljivost. Ker 2D matrike, sestavljene iz mehanizmov umetne inteligence, omogočajo skaliranje od deset do sto ploščic na eni napravi. To je res velik napredek pri zmogljivosti procesorja.
Zanimivo tudi: O kvantnih računalnikih z enostavnimi besedami
Toda kako je AMD-ju uspelo to izvesti v tako kratkem času?
Odgovor na to je povsem preprost: nakup Xilinxa. Naj vas spomnim, da je AMD februarja 2022 zaključil nakup ameriškega podjetja Xilinx za norih 50 milijard $.Gre za največji posel na področju mikrovezij doslej. S to posebno pridobitvijo se AMD širi izven pristojnosti svojih CPE in GPE z velikim portfeljem reprogramiranih čipov.
AMD XDNA bo v bistvu Xilinxova IP arhitektura za ogrodja FPGA za pospeševanje aplikacij umetne inteligence. Tehnologija je že obstajala, AMD jo je le želel implementirati v prenosne procesorje ali masovne APU-je.
AMD zaenkrat govori le o novem Ryzen 8040 z arhitekturo XDNA 3, ker še niso bili predstavljeni. Na trg še niso prišli in miz z različnimi modeli ali možnostmi še nismo videli. Poleg tega se ne oglašujejo niti na uradni spletni strani podjetja.
Najnovejši izdelek AMD na trgu je Ryzen 7040, pri katerem vidimo različice »HS« in nekaj izjem »HX«. Modeli HS združujejo učinkovitost in zmogljivost, v preteklosti pa smo videli H ali HX za največjo moč.
AMD je spremenil svojo linijo prenosnih procesorjev, odstranil H in HX ter pustil le prostor za HS in U. Poleg tega znamka praktično ne izda AMD Ryzen 3, kvečjemu vidimo samo čip z imenom AMD Ryzen 3 7320U, nič več!
Po tehničnih lastnostih so novi procesorji AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) blizu trenutnim čipom Ryzen 7040 (Phoenix). Prejeli bodo tudi do osem jeder Zen 4 s podporo za tehnologijo SMT in frekvenco pospeševanja do 5,2 GHz ter grafično enoto Radeon 740M/760M/780M na 3. generaciji arhitekture RDNA.
Po govoricah je podjetje pripravilo tri ločene linije Ryzen 8040, ki se razlikujejo glede na TDP: Ryzen 8x45HS (35-54 W), Ryzen 8x40HS (20-30 W) in Ryzen 8x40U (15-30 W). Zanimivo je, da mlajši modeli nimajo enote NPU za operacije AI in so verjetno zgrajeni na posodobljenem čipu Phoenix2. Sama enota NPU je, če gre verjeti AMD-ju, izboljšana in sedaj zagotavlja 40% večjo zmogljivost.
Lisa Su, predsednica AMD, je obljubila, da bodo prve naprave na procesorjih AMD Ryzen 8040 (Hawk Point) naprodaj do konca prvega četrtletja 2024.
Zanimivo tudi: Teraformiranje Marsa: Ali se lahko Rdeči planet spremeni v novo Zemljo?
Alternativa AMD XDNA: Intelov Low Power Island
Medtem ko se AMD osredotoča na svoj NPU, ki vključuje vse elemente, Intel raje razdeli čip na 4 dele (grafika, SoC, I/O in računalništvo). Del, ki nas zanima in se lahko kosa z AMD XDNA, je znotraj ploščice IO in se imenuje Low Power Island.
Na otoku Low Power Island najdemo naslednje:
- Nevroprocesor NPU
- Krmilnik pomnilnika
- Dve elektronski jedri majhne moči
- Infrastrukturni procesor IPU
- Multimedijski motor
- Premikalnik zaslona
- Mikroprocesor PUNIT
- Razširljiva tkanina
Ne le to, Intel v mozaik SoC vključuje tako imenovani E-Cores Low Power Island (LP), katerega cilj je varčevanje z energijo. Ta jedra pomagajo direktorju niti izvajati lahke procese in opravila v ozadju.
Ta funkcija je nova pri Intelovih procesorjih za prenosnike Core Ultra, ki so bili prav tako predstavljeni decembra 2023. Te čipe najdemo v trgovinah, njihova cena pa je tako rekoč premalo priljubljena. No, kot kaže, bo »stranka umetne inteligence« podražila čipe.
Zanimivo tudi: Vesolje: najbolj nenavadni vesoljski objekti
In AMD XDNA 2?
Mislim, da se je zanimivo spomniti, da je pred samo 2 mesecema AMD napovedal XDNA 2. Si lahko predstavljate, da bi Ryzen z Zen 5 in Zen 6 prišel istega leta? Morda se bo nekaj podobnega zgodilo z AMD Ryzen 8040 in 9040.
Leta 2024 se AMD Ryzen 8040 še ni pojavil. Toda na isti gala prireditvi Advancing AI so razvijalci AMD že napovedali nove procesorje Strix Point, ki temeljijo na Zen 5, ki bodo prišli z novo arhitekturo XDNA 2. Če nismo uspeli preizkusiti AMD Ryzen Hawk Point, si predstavljajte, kaj lahko rečemo ti o XDNA 2: nič. Da, AMD Ryzen 7040 je opremljen z XDNA, vendar z manj NPU kot Ryzen 8040, tako da ne moremo niti ugibati, dokler ne pridejo novi procesorji.
Razvijalci so ob predstavitvi trdili, da je procesor na novi arhitekturi 3-krat močnejši od XDNA, vendar ne vemo, kako zmogljiva je omenjena NPU arhitektura, zato jim lahko le verjamemo na besedo. Upam, da AMD ne napihuje številk v marketinške namene, ker so Intelu že prej poskušali vzeti krono, a se v tem sektorju niso niti približali. Na namizju so bile stvari drugačne.
Preberite tudi: Vesoljski teleskop James Webb: 10 ciljev za opazovanje
Ali je mogoče novo arhitekturo XDNA uporabiti za igranje iger?
Ni še jasno, toda razen če tega niso objavili z veliko pompa … zdi se, da nove arhitekture XDNA ne bomo mogli uporabljati za igre. V nasprotnem primeru bi glede na prizadevanja AMD-ja, da bi osvojil igričarski svet, o tem takoj kričali. Vse je namenjeno poslovnim aplikacijam in aplikacijam za strojno učenje AI, razen če ima grafični motor umetno inteligenco za delo. Tam je področje uporabe dandanes zelo veliko.
Morda se bo čez čas vse spremenilo. Počakali bomo na nove podrobnosti o XDNA in vam bomo zagotovo povedali o vsem.
Preberite tudi: