مارک دیانا (Marc Diana) مدیر ارشد بخش بازاریابی AMD، چندی پیش و در مراسم Gamescom امسال اعلام کرد که کنسول PlayStation 4 از فناوری hUMA استفاده خواهد کرد که موجب برتری پردازش این کنسول نسبت به کنسول رقیب، Xbox One خواهد شد چرا که Xbox One از این فناوری نسل بعدی استفاده نمی کند.
hUMA سرنام عبارت heterogeneous Unified Memory Architecture و به معنای معماری ناهمگون و متحد حافظه می باشد که انحصارا توسط AMD طراحی شده است. دو فناوری hUMA و HSA پاییز امسال و برای اولین بار در PS4 قدرت نمایی خواهد کرد. این فناوری هم چنین در ساخت APU های Kaveri نیز استفاده شده است که در سال ۲۰۱۴ برای دو بازار دسکتاپ و موبایل عرضه خواهد شد.
فناوری hUMA بخشی از فناوری HSA (یا Heterogeneous System Architecture) می باشد که به CPU و GPU اجازه می دهد ظرفیت حافظه موجود را بین یکدیگر به اشتراک قرار دهند. در پردازنده های کنونی، GPU به CPU احتیاج دارد تا محتوای یک آدرس را در حافظه مربوط به GPU بنویسد، این کار زمان بر است و بار پردازشی زیادی را بر دوش چیپست های مجتمع سیستم می اندازد. البته این مسئله در پردازشگرهای گرافیک جداگانه که در انواع PC ها استفاده می شود آن چنان مطرح نیست، ولی در زمینه SoC ها و پردازشگرهای APU علت اصلی برنامه نویسی پیچیده و ناکارآمد محسوب می شود. تخصیص حافظه جداگانه برای گرافیک مجتمع روش گرانقیمتی است و برای انجام محاسبات کافی این حافظه باید به گونه ای و از طریق جریانی به اشتراک گذارده شود. یک معماری حافظه جدید و اصطلاحا به هم چسبیده/متحد نه تنها توسعه کنسول ها و رایانه های مبتنی بر SoC/APU را آسان تر می کند بلکه موجب افزایش کارایی گرافیکی در نتیجه محاسبات بهتر و رندرینگ سریعتر می شود.
توضیح ملموس تری از ناکارآمدی مسیر حافظه جداگانه توسط وبسایت PCPer آورده شده است که در زیر ملاحظه می کنید.
CPU و GPU حافظه در دسترس را به اشتراک قرار نمی دهند. در برنامه نویسی به جای استفاده از اشاره گرها جهت اطلاع دادن محل ذخیره دیتا در حافظه به هر جزء منحصر به فرد، از CPU برای نوشتن آدرس این محتواها در حافظه رم GPU استفاده می شود. این روش زمان بر بوده و چرخه ها را به هدر می دهد. این روش هم چنین پیچیدگی برنامه نویسی برای هموار کردن پردازش با چنین شرایطی را هم افزایش می دهد. به همین دلیل فقط برنامه نویسان بسیار حرفه ای و با تجربه می توانند محاسبات کارآمد رادر حضور چنین محدودیت هایی خلق کنند. چنین محدودیت و کمبودهایی ایده به اشتراک گذاری حافظه بین CPU و GPU را مطرح کرد که موجب می شود از توانایی های پردازش موازی GPU به بالاترین حد ممکن استفاده شود.
شرکت اینتل از eDRAM های جداگانه (همان ماژول های رم خودمان!) در پردازشگرهای Haswell خود استفاده می کند. این در حالی است که APU موجود در Xbox One علاوه بر ۸ گیگابایت رم DDR3 از ۳۲ مگابایت eSRAM نیز بهره می برد. شاید ایده eSRAM به نظر جالب بیاید ولی همه اینها مسیرهای جداگانه می باشند و پتانسیل واقعی GPU را آزاد نمی کنند. فناوری AMD hUMA که در ساخت PlayStation 4 به کار رفته است نه تنها حافظه رم را بین CPU و GPU به اشتراک می گذارد بلکه به دلیل GDDR5 بودن کارایی بسیار بهتر و پردازش سریعتری را در زمینه بازی به نمایش می گذارد. با این که حافظه DDR3 کنسول Xbox One برای سیستم عامل آن بهتر است ولی در زمینه بازی نمی تواند به خوبی یک حافظه GDDR5 ظاهر شود و این نقطه ضعف DDR3 محسوب می شود. GGDR5 (یا Graphical Dual Data V5) پهنای باند و زمان تاخیر پیشتری را ارائه می دهد در صورتی که DDR3 پهنای باند و زمان تاخیر به نسبت کم تری را عرضه می کند. زمان تاخیر پایید تر موجب پاسخ گویی بهتر سیستم می شود ولی در زمینه بازی GDDR5 می توانست انتخاب بهتری برای مایکروسافت باشد.
hUMA چطور می تواند در بازار PC تاثیرگذار باشد؟ اینتل به دنبال به کارگیری حافظه های DDR4 با پلتفرم های Haswell-E در سال ۲۰۱۴ و Skylake در ۲۰۱۵ می باشد. در بخش موبایل هم با اضافه کردن چیپ های eDRAM آنبرد به ساخت پردازشگرهای Broadwell قصد افزایش کارایی در زمینه GPU را دارد. با این که روش آن ها به اندازه hUMA موثر نیست ولی برای گرافیک مجتمع آن تقریبا کافی می باشد. با وارد کار شدن حافظه های DDR4 شاهد پهنای باند بیشتر و زمان تاخیر بسیار کم تری خواهیم بود و امید میورد اینتل هم از چنین مسیر حافظه ای در SoC های خود استفاده کند.
در سمت دیگر AMD در اواخر سال جاری و با عرضه APU های Kaveri فناوری HSA کارآمد تری را معرفی خواهد کرد. فناوری hUMA برای پردازشگرهای Kaveri هم می تواند مناسب باشد چرا که این پردازشگرها از گرافیک مجتمع سریعتری بر پایه معماری GCN استفاده می کنند. مسیر دو طرفه حافظه در حضور حافظه های رم با فرکانس بالا طبیعتا پهنای باند بیشتر و تاخیر کمتری را ارائه می کند. این روش نو می تواند پتانسیل گرافیک مجتمع AMD را در همه زمینه ها آزاد کند.
نظرات