Heterogénna systémová architektúra - Čo je to vlastne Hardwareluxx

AMD stále hovorí o HSA, ale čo je HSA? Heterogénna systémová architektúra bola spoločnosťou AMD oficiálne oznámená na AFDS (AMD Fusion Developer Summit) 2011 s cieľom urýchliť budúci softvér so súčasným využitím grafickej jednotky a procesora. Existujú úlohy, ktoré CPU dokáže prevziať efektívnejšie, a sú ďalšie úlohy, ktoré dokáže GPU zvládnuť lepšie. Odvtedy sa toho udialo veľa, pretože AMD je o štyri generácie pred APU (Accelerated Processing Unit). Čipy „Llano“ a „Bobcat“ patria k prvej generácii APU, ktoré sú v klasickom ponímaní jednoducho CPU a GPU na rovnakej matrici. Tieto majú alebo nemali žiadne funkcie HSA. Napriek tomu boli pre AMD dôležitým krokom.

architektúra

Druhá generácia sa skladá z APU „Trinity“ a „Richland“ založených na jadrách „Piledriver“. Tieto už ponúkajú jednoduché funkcie HSA, ale stále nie sú koncom príbehu. Ďalšia vyššia úroveň bola dosiahnutá iba s „Jaguar“ a technológiou HUMA vrátane grafickej časti GCN. Shadery GCN je možné programovať pomocou jazyka C ++, a preto ich možno programovať časovo efektívnejším spôsobom, ako keby softvéroví inžinieri museli používať komplikované jazyky shaderov. So spoločnosťami „Kaveri“ a nástupcom spoločnosti „Jaguar“ „Puma“ dosiahla AMD súčasnú fázu vývoja v oblasti súpravy funkcií HSA.

HSA Foundation je združenie výrobcov čipov, vývojárov mikročipov a vývojárov softvéru z celého sveta. Medzi najznámejšie mená patria samozrejme zakladatelia Advanced Micro Devices (AMD) z Kalifornie, ARM Limited z Anglicka, ARM heavyweight Qualcomm, tiež z Kalifornie, a ďalšie spoločnosti, ktoré sa spoliehajú predovšetkým na ARM, ako sú Samsung a MediaTek.

S týmto základom chcú AMD a ďalší členovia ďalej optimalizovať svoje vlastné čipy so zdieľaným know-how a ako hlavný nástroj v ťažkej váhe presunúť softvérový priemysel k optimalizácii pre HSA. Je to predovšetkým nevyhnutné pre AMD na jednej strane a tiež príležitosť, pretože CPU od Intelu sú jednoznačne lepšie, čo sa týka čistého výpočtového výkonu x86. Spoločnosti tiež spolupracujú s mnohými univerzitami, ktoré ich podporujú know-how.

Nadácia HSA sa snaží pomocou spoločne vyvinutých vývojárskych nástrojov dosiahnuť, aby programovanie pre tento prístup architektúry bolo pre vývojárov čo najjednoduchšie a multiplatformové. Keď sú nástroje úplne vyvinuté, nemalo by záležať na tom, či je program neskôr kompilovaný pre procesory s architektúrou ARM alebo pre APU s architektúrou x86. Kompilátor potom vykoná optimalizácie špecifické pre architektúru. Okrem toho, za predpokladu zodpovedajúcich inštrukčných sád, by bolo možné poslať inštrukcie RISC priamo do jadier, pretože po mnoho generácií, dokonca aj v procesoroch x86, bola zložitá sada inštrukcií CISC preložená do sady inštrukcií RISC cez viac či menej rýchle dekodéry. Tento krok možno vynechať, a tak najskôr opäť zjednodušiť súčasné programovanie pre procesory ARM a x86 a odpadol by čas potrebný na preklad cez dekodér.

hUMA je technológia, ktorá umožňuje CPU a GPU prístup do rovnakej oblasti pamäte. Predtým to nebolo možné, pretože CPU aj GPU si každý vyhradili pamäťovú oblasť v RAM a tá už pre druhú jednotku nebola prístupná. S hUMA je možné, že CPU a GPU môžu pristupovať k rovnakým súborom bez časovo náročného kopírovania tam a späť a v prípade pochybností bude vyťažený trochu vyšší výkon. To sa môže stať, iba ak to softvér výslovne podporuje. Iba prostredníctvom hUMA bolo možné prekonať abstrakčné vrstvy, ako je DirectCompute alebo OpenCL, a programovať priamo v jazyku C ++ na vysokej úrovni.

Programy ako Photoshop alebo programy všeobecne, ktoré sa zaoberajú procesmi vykresľovania alebo grafikou, by z tejto technológie mohli mať obrovský úžitok, pretože tu by úlohy, ktoré shader dokáže v skutočnosti lepšie ako jadro CPU, nemuseli zvládať výlučne CPU. Filtre Adobe Photoshop sú už dnes k dispozícii a urýchľujú ich OpenCL alebo CUDA na grafickej karte. Ale nie všetky, pretože podľa Adobe kopírovanie údajov stiera (čas) zisk, ktorý sa dosahuje výpočtom na grafickej karte.

[h3] hQ (heterogénne radenie) [/ h3]

Hlavné sídlo spoločnosti AMD oznámilo iba nedávno. Táto technológia, ktorá sa bude používať iba v procesoroch „Kaveri“, ktoré majú byť uvedené na trh v januári, umožňuje CPU a GPU spracovávať úlohy rovnakým spôsobom. Predtým CPU vždy prideľoval úlohy GPU. Bola teda pánom medzi týmito dvoma jednotkami. Aj tu musí softvér podporovať ústredie, pretože distribuuje úlohy bez priameho zásahu operačného systému. Program takzvané fronty úloh vykonáva priamo v užívateľskom režime, čo predovšetkým skracuje čas, ktorý by bol potrebný, keby sa úlohy vykonávali iba prostredníctvom operačného systému v režime jadra. Samotný Microsoft má v rukáve podobné rozhranie, konkrétne C ++ AMP, ale beží cez DirectCompute a Microsoft takmer zastavil ďalší vývoj.

Stratégia AMD je jasná: Aj keď sa súčasné APU na prvý pohľad zdajú menej rýchle ako konkurencia, sú pre určité úlohy vhodnejšie, ako sa zdá. Iba vhodne optimalizovaný softvér môže plne využiť tento potenciál a spoločnosť AMD sa tu snaží priniesť rôzne technológie lepšie na trh interakciou s inými veľkosťami firmy. Či sa to podarí, bude musieť povedať čas.

Naše rady týkajúce sa nákupu súčasných procesorov Intel a AMD vám pomôžu nestratiť prehľad. Tam ukážeme, ktoré procesory sú momentálne najlepšou voľbou - bez ohľadu na to, či ide o čistý výkon alebo pomer ceny a výkonu.