Den nya AMD XDNA-arkitekturen kommer att göra det möjligt att köra artificiell intelligensalgoritmer så effektivt som möjligt på framtida Ryzen-processorer.
Den senaste tiden är det svårt att inte märka det AMD hypes XDNA och de berömda NPU-mikroprocessorerna nu inne i Ryzen. Det är förståeligt – företaget vill hitta sin plats i denna nisch. När allt kommer omkring visas AI nu på alla enheter, inklusive datorer, surfplattor och bärbara datorer.
Om vi redan hade nog av RDNA och Zen som arkitektur för processorer, så föddes 2023 ytterligare en, kallad XDNA. AMD har beslutat att starta ny arkitekturutveckling för GPU:er, CPU:er och NPU:er som kommer att köra artificiell intelligensalgoritmer så effektivt som möjligt på framtida Ryzen-processorer. Faktum är att vi ser att dessa komponenter kommer att placeras på samma chip. Låt oss ta en närmare titt på den nya XDNA-arkitekturen för processorer Ryzen från AMD.
Läs också: Allt om Neuralink Telepathy-chippet: vad det är och hur det fungerar
Vad är AMD XDNA?
AMD XDNA är arkitekturen som stöder NPU för AMD Ryzen-processorer, vars chip ansvarar för specifika uppgifter med artificiell intelligens. AMD definierar det som en "spatial dataström NPU-arkitektur som består av en mosaikuppsättning av artificiell intelligensmotorer." Precis som i fallet med Zen eller RDNA, sker utveckling också här: vi har redan XDNA av den första generationen, och ganska nyligen släppte de en uppdatering av XDNA 2-arkitekturen.
Grunden för driften av neurala nätverk är flödet av data från ett lager av neuroner till ett annat. Anta att det finns flera lager av neuroner, där varje "punkt" utför någon beräkningsfunktion - till exempel matrismultiplikation eller faltning, och sedan skickas data till nästa neuron för bearbetning. Det finns ganska mycket sekventiellt beroende från nivå till nivå. För att följa detta fungerar Ryzen AI-motorarkitekturen som en adaptiv dataflödesarkitektur där den faktiskt kan använda en stor mängd beräkningar och överföra data effektivt från array till array. Detta kan göras utan att komma åt externt minne eller ens cachen, vilket ofta förbrukar mer ström och resulterar i längre latens.
AMD har utvecklat en ny XDNA-arkitektur för att ge maximal densitet av beräkningar utan att spendera mycket energi och resurser. I XDNA-arkitekturen kan vi se att IA- eller AI Engine-mekanismerna är organiserade i form av en mosaikmatris.
Själva mosaiken består av följande element:
- VLIW vektorprocessor
- Skalär RISC-processor
- Lokalt minne för lagring av data, aktiveringar och koefficienter
- Lokala data
Konventionella arkitekturer använder vanligtvis cacher för att hämta repetitiva data, men detta är inte fallet med XDNA. I det här fallet använder den neurala processorn NPU sitt eget minne och sin egen dataström för att arbeta med låg strömförbrukning, eftersom åtkomst till cachen ökar processorns strömförbrukning.
Vektorprocessorerna vi ser i varje segment, eller mosaik, används för maskininlärning och avancerade signalbehandlingsapplikationer. De garanterar att varje AI-motor kommer att fungera med en frekvens på mer än 1,3 GHz. Det är detta som säkerställer effektiva funktioner, prestanda och låg latens. Med enkla ord kommer produktiviteten att öka och processorernas energiförbrukning kommer att förbli på en låg nivå.
En skalär processor är en enkel klass av mikroprocessorer. Denna processor bearbetar ett dataelement per instruktion (typiska dataelement kan vara heltal eller flyttal). I vektorprocessorer, till skillnad från skalära processorer, fungerar en instruktion med flera dataelement. I den nya AMD XDNA-arkitekturen kommer en skalär RISC-processor att användas för anslutningslägen och datatypshantering.
Debuten av den nya AMD XDNA-arkitekturen har redan ägt rum med Ryzen 7040, som presenterades i januari 2023.
Modellerna i denna linje är tillverkade enligt 4 nm FinFET tekniska standarder, använder upp till 8 datorkärnor med Zen 4-arkitekturen och fick också ganska kraftfull integrerad RDNA3-grafik. Dessutom var det AMD Ryzen 7040 som blev tillverkarens första processorer med en hårdvaruenhet för att accelerera beräkningar med algoritmer relaterade till artificiell intelligens. AI-motorn heter Ryzen AI och är baserad på den skalbara XDNA-arkitekturen.
Serien av Phoenix mobilchips i början inkluderar tre modeller - 8-kärniga Ryzen 9 7940HS (8/16; 4,0/5,2 GHz), Ryzen 7 7840HS (8/16; 3,8/5,1 GHz) och 6-kärniga Ryzen 5 7640HS (6/12; 4,3/5,0 GHz). Alla chips har en L3-cachebuffert med en kapacitet på 16 MB och en L2-cache på 1 MB per kärna. Den specificerade TDP för alla processorer är konfigurerbar inom 35-54 W.
Den använder arbetet från Xilinx, vars förvärv slutfördes i början av förra året och kostade AMD nästan 50 miljarder dollar. Så den integrerade Ryzen AI-enheten kan betraktas som det första praktiska arbetet i det förstärkta teamet för konsumentlösningar.
Läs också: Kommer vi alla att bli hologram? Utveckling av holografi från teori till praktik
Fördelar med XDNA
Företaget AMD fokuserar själva på fyra fördelar med den nya XDNA-arkitekturen. Först och främst, tack vare den nya arkitekturen, kan NPU:n programmeras och kompileras på några minuter. Dessutom underlättar det arbetsflödet för maskininlärningsutvecklare och gör databehandling för AI mer effektiv.
Det är också värt att förstå att det finns en deterministisk fördel, det vill säga en närmare relation och ömsesidig bestämning av alla fenomen och processer. Utvecklarna säger att DMA-mekanismerna (Direct Memory Access) själva allokerar data och instruktionsminne med hjälp av en die-to-die-anslutning. Detta kommer att göra det möjligt för processorn att arbeta mer effektivt.
Arkitekturen i sig fungerar mer effektivt, eftersom NPU-neuroprocessorn ger hög beräkningstäthet och utmärkt energieffektivitet. Närvaron av NPU-neuroprocessorn kommer nämligen att ligga till grund för utvecklingen av nya Windows 12. Det vill säga att AMD släpper en ny arkitektur för Ryzen-processorer i framtiden.
Den största fördelen med den nya arkitekturen är dess skalbarhet. Eftersom 2D-matriser som består av artificiella intelligensmekanismer tillåter skalning från tiotals till hundratals brickor på en enda enhet. Detta är ett riktigt stort steg upp i processorprestanda.
Också intressant: Om kvantdatorer i enkla ord
Men hur lyckades AMD implementera detta på så kort tid?
Svaret på detta är ganska enkelt: förvärvet av Xilinx. Låt mig påminna om att i februari 2022 slutförde AMD förvärvet av det amerikanska företaget Xilinx för vansinniga 50 miljarder dollar. Detta är den största affären någonsin inom mikrokretsar. Med just detta förvärv expanderar AMD utanför sina CPU:er och GPU:er med en stor portfölj av omprogrammerade chips.
AMD XDNA kommer i huvudsak att vara Xilinx IP-arkitektur för FPGA-ramverk för att påskynda tillämpningar av artificiell intelligens. Tekniken fanns redan, AMD ville bara implementera den i bärbara processorer eller mass-APU:er.
Än så länge talar AMD bara om nya Ryzen 8040 med XDNA 3-arkitektur, eftersom de inte har presenterats än. De har inte kommit ut på marknaden ännu, och vi har inte sett bord med olika modeller eller tillval. Dessutom annonseras de inte ens på företagets officiella hemsida.
AMD:s senaste produkt på marknaden är Ryzen 7040, där vi ser "HS"-varianter och några "HX"-undantag. HS-modeller kombinerar effektivitet och prestanda, och historiskt sett har vi sett H eller HX för maximal kraft.
AMD ändrade kurs på sin linje av bärbara processorer, eliminerade H och HX, vilket bara lämnade utrymme för HS och U. Dessutom släpper varumärket praktiskt taget inte AMD Ryzen 3, som mest ser vi bara ett chip som heter AMD Ryzen 3 7320U, ingenting Mer!
När det gäller tekniska egenskaper ligger de nya AMD Ryzen 8040 (Hawk Point)-processorerna nära de nuvarande Ryzen 7040 (Phoenix)-chipsen. De kommer också att få upp till åtta Zen 4-kärnor med stöd för SMT-teknik och en boostfrekvens på upp till 5,2 GHz, samt en Radeon 740M/760M/780M-grafikenhet på 3:e generationens RDNA-arkitektur.
Enligt rykten har företaget förberett tre separata linjer av Ryzen 8040, som skiljer sig åt vad gäller TDP: Ryzen 8x45HS (35-54 W), Ryzen 8x40HS (20-30 W) och Ryzen 8x40U (15-30 W). Intressant nog saknar de yngre modellerna NPU-enheten för AI-operationer och är förmodligen byggda på det uppdaterade Phoenix2-chippet. Själva NPU-enheten, om man ska tro AMD, har förbättrats och ger nu 40 % mer prestanda.
Lisa Su, president för AMD, lovade att de första enheterna på AMD Ryzen 8040 (Hawk Point)-processorer kommer att börja säljas i slutet av första kvartalet 2024.
Också intressant: Terraforming Mars: Kan den röda planeten förvandlas till en ny jord?
Alternativ till AMD XDNA: Intels Low Power Island
Medan AMD fokuserar på sin NPU, som inkluderar alla element, föredrar Intel att dela upp chippet i 4 delar (grafik, SoC, I/O och dator). Den del vi är intresserade av, och som kan konkurrera med AMD XDNA, finns inne i IO-brickan och kallas Low Power Island.
På Low Power Island hittar vi följande:
- Neuroprocessor NPU
- Minneskontroller
- Två elektroniska kärnor med låg effekt
- Infrastrukturprocessor IPU
- Multimediamotor
- Skärmflyttare
- PUNIT mikroprocessor
- Skalbart tyg
Inte nog med det, Intel inkluderar den så kallade E-Cores Low Power Island (LP) i SoC-mosaiken, som syftar till att spara energi. Dessa kärnor hjälper tråddirektören att köra lätta processer och bakgrundsuppgifter.
Den här funktionen är ny för Intels Core Ultra notebook-processorer, som också introducerades i december 2023. Vi kan hitta dessa chips i butik, och deras pris är så att säga inte särskilt populärt. Tja, det ser ut som att "partiet för artificiell intelligens" kommer att höja priset på marker.
Också intressant: Universum: De mest ovanliga rymdobjekten
Och AMD XDNA 2?
Jag tycker att det är intressant att komma ihåg att AMD för bara två månader sedan tillkännagav XDNA 2. Skulle du kunna tänka dig att Ryzen med Zen 2 och Zen 5 kommer samma år? Kanske kommer något liknande att hända med AMD Ryzen 6 och 8040.
År 2024 har AMD Ryzen 8040 ännu inte dykt upp. Men vid samma Advancing AI-gala har AMD-utvecklare redan annonserat nya Strix Point-processorer baserade på Zen 5, som kommer med den nya XDNA 2-arkitekturen. Om vi inte fick testa AMD Ryzen Hawk Point, tänk vad vi kan säga du om XDNA 2: ingenting. Ja, AMD Ryzen 7040 är utrustad med XDNA, men med färre NPU:er än Ryzen 8040, så vi kan inte ens göra några gissningar förrän de nya processorerna kommer.
Vid presentationen hävdade utvecklarna att processorn på den nya arkitekturen är 3 gånger kraftfullare än XDNA, men vi vet inte hur kraftfull den nämnda NPU-arkitekturen är, så vi kan bara ta deras ord för det. Jag hoppas att AMD inte blåser upp siffrorna i marknadsföringssyfte, för de har försökt ta kronan från Intel tidigare, men inte ens kommit i närheten av den här sektorn. På skrivbordet var det annorlunda.
Läs också: James Webb rymdteleskop: 10 mål att observera
Kan den nya XDNA-arkitekturen användas för spel?
Det är inte klart än, men om de inte tillkännagav det med mycket fanfar... det ser ut som att vi inte kommer att kunna använda den nya XDNA-arkitekturen för spel. Annars skulle de ha skrikit om det direkt, med tanke på AMD:s ansträngningar att erövra spelvärlden. Allt är inriktat på affärs- och AI-maskininlärningsapplikationer, såvida inte grafikmotorn har artificiell intelligens att arbeta med. Där är användningsområdet väldigt stort numera.
Kanske kommer allt att förändras med tiden. Vi kommer att vänta på nya detaljer om XDNA och kommer definitivt att berätta om allt.
Läs också: