AMD全新Vega(织女星)显卡架构首次公开:革命性的四大亮点

Ryzen(Zen)处理器秀了多次之后，终于轮到AMD在显卡方面的重磅新品登场亮相了，这就是全新设计的Vega(织女星)架构，定位高端，将成为AMD未来旗舰和高端显卡的基石。

AMD表示，虽然Vega、Polaris相隔不到一年，但是变化非常大，可以说是GPU图形行业五年来最大的变化，拥有革命性的四大亮点。

不过这一次，率先公开的只是Vega架构上一些整体的设计特点，更深入的技术和规格细节还要再等等。

Vega的设计理念，来源于如今的GPU架构已经不能很高效地处理最新的数据和负载需求，尤其是显存/内存架构远远跟不上计算需求的脚步。

为此，AMD Vega设计了世界上最高效、最灵活的GPU显存/内存架构，不像以往那样暴力提升显存频率或位宽来获得更大带宽，而是改变了GPU对于数据的传输处理方式。

注意，图中的芯片和线路布局只是示意性的，不代表实际芯片的样子。

首先是高带宽缓存(HBC)，主要就是用上了第二代高带宽显存HBM2，单位带宽是第一代的2倍达到2Gbps/pin，堆叠容量则是8倍达到8GB，同样和GPU整合在一块基板上(当然互联层做了升级)，占用面积相比GDDR5小了超过50％。

Vega还特意设计了高带宽缓存控制器(HBCC)，但不仅仅是管理HBM2，还负责沟通系统内存、非易失性存储(NVRAM)、网络存储。

HBCC的最大虚拟寻址空间高达512TB，可以有效管理超大数据集，AMD称之为适应性精细调节数据转移。

AMD还举了两个例子(是游戏而非专业应用)，展示了《巫师3》、《辐射4》的显存占用情况，其中大约一半都被浪费了，也就是管理效率很低，而这正是Vega要解决的。

第二点，Vega拥有新的可编程几何流水线，每时钟周期峰值吞吐量翻了一番，可通过4个几何引擎处理最多11个三角形。

同时，Vega的几何引擎还加入了原语着色器(Primitive Shader)，一个新的着色器阶段，和圆通的顶点、集合着色器引擎路径并行，可以高速抛弃隐藏的、没必要的原语。

载入均衡也得到了改进，Vega通过智能工作组分配器，可以高效率地为计算引擎、几何引擎、像素引擎分派不同的任务负载。

第三点，下一代计算引擎单元(NCU)，这也是GCN架构引入以来最大规模的底层革新，每时钟周期可以处理512个8位或者256个16位或者128个32位操作，尤其是可以在单个FP32 ALU内处理一对FP16浮点操作，如果彼此兼容的话就可以打包到一起作为FP32进行处理，由此带动峰值吞吐能力翻番。

同时，寄存器还可以把一个FP32拆分成两个FP16，载入存储指令也可以转移FP16。

Vega仍然有64个ALU，FP32每时钟周期操作数128个也和GCN一样，但没有介绍具体是如何组织的。

Vega NCU同时针对高频率、高IPC都进行了优化，都有利于提升GPU综合性能。

NCU还可以同时进行计算和图形处理，并且能够根据负载不同而变换SIMD单元宽度，结果就是以往需要多个计算单元才能完成的任务，现在只需一个就能搞定，不会造成浪费。

最后一点是下一代像素引擎，可以提出无效的渲染单元，在片上高速缓存内执行光栅化，同时打破了以往架构像素和纹理访问的不一致，实现硬件存储一致性，也就是各级缓存的数据都是最新的，二级缓存统一为渲染后端服务。

这就是Vega GPU初步披露的架构设计，重点就是革命性的高带宽缓存、新的可编程几何引擎、下一代计算单元、高级像素引擎。

至于更深入的底层架构设计，以及整体规格，以后再说。