Pe 1 septembrieSf, 2020 Nvidia a anunțat noua sa serie de plăci grafice RTX 3000 care promitea niveluri de performanță fără precedent nu numai în randarea tradițională rasterizată, ci și în raytracing. Seria de cărți RTX 3000 va deveni una dintre cele mai rapide cărți de pe piață care concurează cu cele mai bune oferte ale AMD din seria RX 6000. GPU-ul bazat pe Ampere, care se afla în interiorul acestor carduri, a fost foarte rapid pe cont propriu, dar performanța extrem de superioară a fost de fapt și rezultatul unei alte îmbunătățiri.
GDDR6X promite să aducă niveluri de lățime de bandă și viteză fără precedent - Imagine: Micron Technology
O mare parte din acea performanță a venit din memoria care se afla la bordul acestor carduri. Primele două carduri din seria RTX 3000, RTX 3080 și RTX 3090 au purtat un tip de memorie nou-nouț care nu a mai fost folosit anterior pe cardurile grafice de calitate pentru jocuri, cunoscut sub numele de GDDR6X. Acest nou tip de memorie promitea dublul lățimii de bandă în comparație cu GDDR6 standard care a fost găsit pe seria RTX 2000 și pe cardurile din seria AMD RX 6000. Să vedem ce face GDDR6X atât de special.
Ce face mai exact VRAM?
Cea mai mare parte a „greutății ridicate” în ceea ce privește procesarea grafică este realizată de miezul plăcii grafice, cunoscut sub numele de GPU. GPU este o bucată de siliciu foarte puternică, proiectată și optimizată pentru a procesa sarcini grafice, cum ar fi jocurile. Se ocupă de cea mai mare parte a procesării necesare pentru a împinge cadrele afișate de monitor. Dar, pentru a procesa cantități mari de date și a pregăti cadrele suficient de repede, GPU are nevoie de ceva la care să lucreze. Aici intervine VRAM.
VRAM sau Video Memory este o formă de memorie de mare viteză care este stocată pe placa grafică, astfel încât GPU să aibă acces direct la aceasta. VRAM stochează elementele și texturile necesare jocului, astfel încât GPU să poată lucra la ele atunci când este necesar și să pregătească cadrele care trebuie afișate. Dacă VRAM nu poate livra aceste active și alte date cruciale către GPU suficient de repede, utilizatorul poate experimenta încetiniri, bâlbâi sau chiar blocări. În general, rezoluțiile mai mari, cum ar fi 1440p și 4K, cu setări grafice ridicate necesită mai multă VRAM pentru a gestiona și stoca acele active de calitate superioară, ceea ce înseamnă că aveți nevoie de o capacitate mai mare de VRAM dacă doriți să jucați la aceste setări la aceste rezoluții. În același timp, aveți nevoie de memorie cu viteză mai mare pentru a muta datele pe GPU de pe VRAM suficient de repede. Aici tehnologiile de memorie precum GDDR6X se dovedesc utile.
Mecanism din spatele GDDR6X
Micron Technology (compania care produce și furnizează memoria GDDR6X către Nvidia și alți parteneri) a lansat recent câteva detalii despre mecanismul din spatele memoriei GDDR6X. Acest lucru ne oferă o idee mai bună despre modul în care această tehnologie este capabilă să obțină un număr extrem de mare de lățime de bandă.
Semnalizare PAM4
Spre deosebire de căile de date tipice numite „autobuze” care mută datele 1 bit la un moment dat, GDDR6X folosește o tehnică numită PAM4 (Modulație de amplitudine a impulsurilor cu patru niveluri), care este o metodă care poate trimite 1 din 4 niveluri de putere discrete la un moment dat din 2. Aceasta înseamnă că GDDR6X poate deplasa 2 biți la un moment dat, ceea ce crește dramatic lățimea de bandă. Micron are o istorie de inovații interesante ca aceasta, deoarece a adus la producția în serie primele cipuri GDDR5, GDDR5X și acum GDDR6X din industrie. Micron a fost singurul producător de GDDR5X și este acum producătorul exclusiv de GDDR6X. Micron a spus următoarele despre dezvoltarea GDDR6X folosind PAM4:
„La Micron, am avut oameni de știință care să caute cum să utilizeze PAM4 în memorie încă din 2006”, a spus Ralf Ebert, directorul segmentului grafic al Micron. „Am spus intenționat oamenii de știință pentru că aș face diferența între dezvoltatori și oameni de știință. Aceștia au fost băieții care au făcut cu adevărat bazele inovației. Practic au luat această tehnologie PAM4 și au încercat să-și dea seama cum putem folosi asta în DRAM. Oamenii de știință au trebuit să lucreze cot la cot cu dezvoltatorii GDDR, tipii care au semnat cipul ”, a spus Ebert. „De asemenea, au colaborat foarte strâns cu inginerii de sistem și produse care înțeleg provocările din perspectiva sistemului și a fabricării în masă.”
Există însă o limitare care vine cu această nouă tehnologie interesantă. GDDR6 are o lungime de rafală de 16 octeți (BL16), ceea ce înseamnă că fiecare dintre cele două canale de 16 biți poate livra 32 de octeți pe operație. GDDR6X are o lungime de rafală de 8 octeți (BL8), dar datorită semnalizării PAM4, fiecare dintre canalele sale de 16 biți va livra, de asemenea, 32 de octeți pe operație. Aceasta înseamnă că GDDR6X nu este mai rapid decât GDDR6 la aceleași viteze de ceas. Acest lucru înseamnă, de asemenea, că GDDR6X poartă de două ori mai multe semnale decât GDDR6 în timpul fiecărui ciclu, este, de asemenea, mult mai eficient. GDDR6X este cu 15% mai eficientă din punct de vedere energetic decât GDDR6 (7,25 pj / bit vs 7,5 pj / bit) la nivelul dispozitivului, potrivit Micron.
Semnalizarea PAM4 este o tehnică revoluționară în tehnologia memoriei - Imagine: Micron Technology
Închideți colaborarea cu Nvidia
O mare forță motrice în spatele apăsării pentru lățime de bandă mai mare și viteze mai mari a fost Nvidia însăși, care a colaborat îndeaproape cu Micron în timpul fazelor de dezvoltare și testare a memoriei GDDR6X. Nvidia este singurul partener de lansare al Micron în ceea ce privește memoria GDDR6X, ceea ce înseamnă că noul tip de memorie va fi exclusiv pentru cardurile Nvidia de ceva timp. Nvidia a instalat deja noua memorie pe plăcile lor grafice de gaming GeForce; RTX 3090 și RTX 3080, care au ajuns astfel salturi enorme în lățimea de bandă peste GDDR6 de ultimă generație.
Specificațiile complete ale memoriei GDDR6X - Imagine: Micron Technology
Nvidia a proiectat, de asemenea, un nou controler de memorie și PHY pentru GDDR6X, deoarece folosește semnalizarea PAM4 și, prin aspectul său, totul a fost proiectat intern de Nvidia însăși. Tehnologia GDDR6X ar trebui, de asemenea, să vină la mai multe carduri de către Nvidia, în special seriile TITAN și Quadro, care ar putea beneficia foarte mult de lățimea de bandă crescută a GDDR6X împreună cu capacități mai mari. Micron a confirmat, de asemenea, că Nvidia nu este un partener exclusiv pentru GDDR6X și că mai multe companii vor primi, de asemenea, noul standard de memorie mai târziu. Aceasta înseamnă că ne putem aștepta ca cardurile AMD Radeon să aibă și un fel de aplicație GDDR6X atunci când vor fi lansate mai multe dintre aceste carduri în viitor.
GDDR6X cu PAM4 vs HBM2
Deși GDDR6X, cu noua sa tehnologie PAM4, este încă mai scump de fabricat decât GDDR6, nici măcar nu se apropie de costul de fabricație HBM2. HBM sau High Bandwidth Memory părea cu adevărat viitorul tehnologiei de memorie a plăcilor grafice acum câteva generații. AMD a făcut presiuni foarte mari pentru a aduce HBM pe piața de masă și au lansat o serie de GPU-uri cu adevărat dezamăgitoare și cu HBM la bord. Linia de plăci grafice Fury și Vega foloseau memorie cu lățime de bandă mare, dar, din păcate, nucleele GPU nu erau suficient de rapide pentru a le oferi un fel de avantaj față de Nvidia.
Memoria strălucitoare HBM2 a fost din nou readusă în Radeon VII, noua placă grafică de ultimă generație a AMD bazată pe arhitectura Vega, dar acum construită pe procesul de 7nm. HBM2 din interiorul cardurilor Vega a fost extrem de scump de fabricat și a avut randamente mici, ducând la o ofertă redusă și chiar la o cerere mai mică. Radeon VII nu s-a putut apropia de flagship-ul Nvidia, RTX 2080Ti, și s-a confruntat cu EOL în termen de un an de la lansare. Amiralul Nvidia mult mai rapid folosește GDDR6 standard.
AMD însăși s-a îndepărtat de eforturile lor HBM după o schimbare în ierarhia companiei și mai mulți membri de rang înalt au fost eliberați de atribuțiile lor. Noul AMD Radeon s-a îndepărtat rapid de obsesia memoriei HBM și a luat opțiuni de memorie mult mai realiste, cum ar fi memoria GDDR6 din RX 5000 și Seria de GPU-uri RX 6000 . Principala problemă cu HBM2 este fabricarea sa. Procesul este extrem de plictisitor și costisitor, deoarece HBM2 KGSD-uri (matrițe stivuite cunoscute) trebuie să fie asamblate la un fabricant de semiconductori și apoi plasate pe un interpozitor lângă un GPU într-o cameră curată a altui fab. Acest lucru face ca producția să fie mult mai costisitoare și mai laborioasă decât GDDR6 sau chiar GDDR6X, deoarece GDDR6X nu necesită stivuire și este livrat sub formă de cipuri discrete care pot fi lipite la fabrică.
GDDR6X oferă niveluri de lățime de bandă de top în industrie - Imagine: Micron Technology
Totuși, există o avertizare care trebuie menționată aici. Cipurile GDDR6X au nevoie de un semnal foarte curat și stabil, motiv pentru care controlerul de memorie Nvidia de pe GPU-ul GA102 care alimentează cipurile de memorie se află acum pe o șină de alimentare separată. Acest lucru asigură faptul că cipurile primesc puterea lor curată și stabilă necesară de care au nevoie pentru a funcționa corect.
PAM4 pentru viitor
Semnalizarea PAM4 este un nou proces interesant și cu adevărat interesant, care își poate găsi aplicațiile în mai multe domenii ale hardware-ului computerului. Deși chiar acum este limitată la aplicația GDDR6X pentru plăci grafice, tehnica de semnalizare poate avea mult mai multe utilizări în alte procese în viitor. Micron crede că viitorul memoriei este tehnica PAM 4.
„Așadar, GDDR6X este locul în care am introdus PAM4 și cu siguranță putem vedea că merge mai departe”, a spus directorul de memorie grafică al Micron. „Potențial, PAM4 poate fi utilizat în alte standarde de memorie. Este posibil sau probabil ca acest tip de tehnologie să fie folosit de corporații cu procesoare sau cu ceilalți procesoare ai noștri. ”
O altă aplicație viitoare interesantă a standardului de semnalizare PAM4 este PCIe Gen 6.0, care va avea loc în 2021. Folosește semnalizarea PAM4 pentru a extrage mai multă eficiență și rate de date mai mari. Întrucât PCIe are o gamă foarte largă de adopții, companiile CPU și ASIC vor trebui să adopte PAM4 și PCIe 6.0 la un moment dat. Poate că într-o zi va fi folosit și în memoria HBM2 pentru a oferi lățime de bandă și viteză ireale, dar asta este doar speculații din partea noastră.
Unde este utilizat GDDRX?
Chiar dacă lăsăm viitorul deoparte pentru o secundă, GDDR6X este încă folosit în multe aplicații importante astăzi. Unele dintre cele mai importante includ:
- Jocuri: Cea mai mare și mai populară utilizare a memoriei GDDR6X este, desigur, în jocuri. Micron a furnizat modulelor GDDR6X către Nvidia pentru integrarea în noile lor plăci grafice RTX 3080 și RTX 3090. Această memorie le va permite să obțină numere fără precedent în ceea ce privește lățimea de bandă și viteza memoriei. Prima generație de GDDR6X poate atinge rate de transmisie a datelor de până la 1 TB / s. Acest lucru se poate dovedi extrem de benefic în ceea ce privește jocurile de generație următoare.
- HPC: Tehnologia GDDRX este utilizată în HPC sau în calculul de înaltă performanță. Se caracterizează prin calcule foarte paralele care execută programe avansate de aplicații în mod fiabil, eficient și cât mai rapid posibil. Aceste soluții de calcul sunt utilizate de oamenii de știință, cercetători, ingineri și instituții academice pentru a rezolva probleme complexe.
- Virtualizare profesională: Industrii precum asistența medicală și medicina, postprocesarea video profesională, simulările financiare, prognoza meteo sau petrolul și gazele se bazează pe stații de lucru cu adevărat de ultimă generație care pot folosi puterea memoriei GDDR6X pentru a-și eficientiza și optimiza fluxul de lucru. Aceste stații de lucru performante reprezintă un caz de utilizare cheie pentru noul GDDR6X.
- Inteligență artificială: Tehnologiile de memorie GDDRX sunt utilizate în inteligența artificială și în derivatele sale, cum ar fi Deep Learning. Aceste sarcini de lucru devin din ce în ce mai importante, precum și prevalente, iar soluțiile de calcul de mare viteză, cum ar fi GDDRX, pot ajuta cu siguranță în acest sens.
GDDR6X își va găsi aplicațiile în multe alte domenii ale industriei - Imagine; Tehnologie Micron
Cuvinte finale
GDDR6X este un nou tip de memorie care a fost dezvoltat de Micron în strânsă colaborare cu Nvidia. Memoria utilizează o nouă tehnologie numită semnalizare PAM4, care este un proces arhitectural foarte inovator în care rata efectivă de transmisie a datelor este dublată. Tehnica de semnalizare scade, de asemenea, consumul de energie și, astfel, face memoria mai eficientă.
Nvidia a implementat memoria în noile sale carduri RTX 3080 și RTX 3090, iar acesta este doar începutul lansării eventuale a memoriei GDDR6X pe piața jocurilor. Memoria este mai ușoară și mai ieftină de fabricat decât HBM2 și oferă rezultate extrem de promițătoare, așa că se pare că întreaga industrie va adopta acest standard mai devreme sau mai târziu. În acest moment, tehnologiile GDDRX se găsesc în multe sectoare, inclusiv jocuri, HPC, virtualizare profesională și AI.
