AMD Vega架构特性全面解读

2017年初始，PC行业的几家大佬们相继发力，前有英特尔、NVIDIA推出新处理器、新显卡，紧接着AMD就在1月6日正式解禁了全新设计的Vega架构，并且相对于Polaris而言，Vega架构整体变化非常明显，且定位高端，将成为AMD未来高端级显卡的核心架构。

在Vega之前，AMD在已经相继公布了全新的显卡驱动套件Radeon Software Crimson ReLive版，随后还公布了致力于人工智能领域的Radeon Instinct加速卡，为用户提供基于GPU加速计算的解决方案，主要用于深度学习推理和训练。此外，AMD还带来了全新架构的Ryzen（Zen）处理器，从软件到硬件，从传统计算领域到新兴人工智能领域，AMD已经完成了华丽的三级跳跃。

而2017年1月6日，AMD Vega架构正式亮相，四大革命性突破使其倍受关注，包括：

其一，提供了革命性的高带宽缓存；

其二，加入了新的可编程几何引擎；

其三，下一代计算单元带来更高计算能力；

其四，高级像素引擎提升渲染效率。

不过，目前曝光的也只是AMD Vega架构的总体改进情况，更多技术细节以及实际性能表现还有待后续产品推出之后，进行深度发掘，不过这并不妨碍我们先来对Vega架构的四大特性做一个先期解读，看看全新Vega架构的四大革命性突破能否让未来的AMD高端显卡具备更强的竞争力。

·四大特性全面解读

Vega架构在正式亮相之前就已倍受期待，AMD铁粉们期望全新的Vega架构能够带来与旗舰级N卡一较高下的绝对性能表现。而AMD在设计Vega架构之初，主要考虑的是“如何去改进目前GPU架构下，不能高效处理数据与负载需求”的问题。所以，Vega架构的出现，将改变GPU对于数据传输处理的方式，而并非像以往那样直接通过拉升显存频率或显存位宽来获得更高性能表现。

在AMD看来，Vega架构将成为世界上最高效、最灵活的GPU显存、内存架构。那么Vega架构是通过哪四项改进来解决问题的呢？

·搭载第二代高带宽显存HBM2

首先，AMD在Vega架构上使用了第二代高带宽显存HBM2，从而使得Vega架构具备了更高带宽的缓存。HBM2相对于HBM而言，单位带宽达到2Gbps/pin，提升2倍之多，堆叠容量达到8GB，相对于第一代HBM四层堆叠最大2GB而言，提升显著。

此外，相对于我们熟悉的GDDR5显存而言，HBM2带宽提升幅度达57%，功耗则会下降48%，是高性能低功耗的代表。

同时，为了在管理HBM2显存的同时，实现沟通系统内存、非易失性存储以及网络存储单元，Vega架构还设计了高带宽缓存控制器，其最大虚拟寻址空间高达512TB，对超大型数据集能够进行有效的管理。

因此，HBM2显存+高带宽缓存控制器，是Vega提升效率的基础。

·加入新的可编程几何引擎

其次，Vega架构设计了新的可编程几何引擎。每时钟周期峰值吞吐量提升2倍之多，可通过四个几何引擎处理最多11个三角形。同时，AMD在新的可编程几何引擎中加入了原语着色单元（Primitive Shader），它可以高速抛弃没必要的原语，带来高效率的计算能力。

·下一代计算单元（NCU）

2011年，AMD推出了第一代28nm工艺制程的GCN架构，在浮点运算能力上取得了巨大突破。而本次Vega架构则引入了下一代计算引擎单元（NCU），这也是继GCN架构之后最大规模的一次底层革新。

NCU为Vega架构每时钟周期处理512个8位或256个16位或128个32位操作带来可能，可以在单个FP32 ALU内处理一对FP16浮点操作，如果兼容性足够的话，可以打包在一起作为FP32进行处理，这是NCU带动峰值吞吐能力翻倍的基本原理。

此外，与GCN一样，Vega仍然有64个ALU，FP32每时钟周期操作数128个。

同时，NCU针对高频率、高IPC进行了优化，有利于GPU综合性能的提升。它还可以同时进行计算和图形处理，且能够根据负载不同而变换SIMD单元宽度，这使得原本需要多个计算单元才能完成的任务，现在只需要一个单元就能完成，提高了整体的效率。

·引入下一代像素引擎

Vega架构第四大革新在于引入了全新的高像素引擎，AMD也把它称作是下一代像素引擎。

全新的高像素引擎主要能够提出无效的渲染单元，在高速缓存内执行光栅化，打破老架构像素和纹理访问不一致，从而实现了硬件存储的一致性。

·结语

通过四大重点革新，AMD Vega架构对GPU能效提升非常明显，虽然目前AMD并未披露更多底层架构信息、以及更多技术方面的细节，但Vega架构对于AMD自身而言，对于GPU发展而言，无疑将会带来一次巨大的推动作用。让我们拭目以待吧！