„Nvidia RT“ branduoliai ir „AMD Ray Accelerators“ - paaiškinta

2018 m. Sukūrusi pirmosios kartos „RTX Graphics“ korteles, „Nvidia“ pristatė pasauliui visiškai naują funkciją, kuri turėjo pakeisti žaidimų kraštovaizdį, kaip mes jį žinome. Pirmosios kartos „RTX 2000“ serijos vaizdo plokštės buvo pagrįstos nauja „Turing“ architektūra ir leido palaikyti realaus laiko „Ray Tracing“ žaidimus. „Ray Tracing“ jau egzistavo profesionalioje 3D animacijoje ir sintetiniuose laukuose, tačiau „Nvidia“ palaikė realaus laiko žaidimų perteikimą naudojant „Ray Tracing“ technologiją, o ne tradicinį rastravimą, kuris turėjo pakeisti žaidimą. Rasterizavimas yra tradicinė technika, per kurią žaidimai perteikiami, o „Ray Tracing“ naudoja sudėtingus skaičiavimus, kad tiksliai parodytų, kaip šviesa sąveikautų ir elgtųsi žaidimo aplinkoje, kaip tai būtų realiame gyvenime. Galite sužinoti daugiau apie spindulių sekimą ir rastravimą šiame turinio kūrinyje .

„Ray Traced Reflections“ gali būti maloniausia akims pritaikyti „Ray Tracing“ žaidimuose - Paveikslėlis: „Nvidia“

Dar 2018 m. AMD neturėjo atsakymo į „Nvidia“ grafikos plokščių „RTX“ seriją ir jų „Ray Tracing“ funkciją. Raudonoji komanda paprasčiausiai nebuvo pasirengusi naujoviškam „Nvidia“ pristatymui, o tai padėjo jų geriausiems pasiūlymams būti nepalankioje padėtyje, palyginti su „Team Green“. „AMD RX 5700 XT“ buvo fantastiška vaizdo plokštė už 399 USD kainą, kuri prilygo 499 USD kainuojančiai „RTX 2070 Super“. Didžiausia AMD problema buvo tai, kad konkurse buvo pasiūlyta technologija, kurios jie neturėjo. Tai kartu su įvairiu funkcijų rinkiniu, DLSS palaikymu, stabiliais tvarkyklėmis ir visuotiniu puikiu našumu „Nvidia“ pasiūla tapo reikšmingu pranašumu kalbant apie „Turing“ ir „RDNA“ kartas.

„AMD RX 6000“ serija su spindulių sekimu

Greitas į priekį iki 2020 m., O AMD pagaliau atnešė kovą į populiariausius „Nvidia“ pasiūlymus. AMD ne tik pristatė realaus laiko spindulių sekimo žaidimuose palaikymą, bet ir išleido 3 vaizdo plokštes, kurios yra itin konkurencingos geriausioms „Nvidia“ vaizdo plokštėms. „AMD RX 6800“, „RX 6800 XT“ ir „RX 6900 XT“ kovoja vienas su kitu su „Nvidia RTX 3070“, „RTX 3080“ ir „RTX 3090“. AMD pagaliau vėl konkuruoja pačiame aukščiausiame produktų paketo gale, o tai perspektyvi naujiena ir vartotojams.

Spindulių sekimas yra viena iš pagrindinių savybių, kurias AMD pristatė šiai kartai - „Image: AMD“

Tačiau viskas nėra visiškai teigiama ir AMD. Nors AMD pristatė realaus laiko spindulių sekimo žaidimuose palaikymą, jų spindulių atsekamumas sulaukė drungno atsiliepimų tiek iš apžvalgininkų, tiek iš visų vartotojų. Tai suprantama, nes kadangi tai yra pirmasis AMD bandymas atlikti „Ray Tracing“, todėl būtų šiek tiek nesąžininga tikėtis, kad jie per pirmąjį bandymą užtikrins geriausią „Ray Tracing“ našumą. Tačiau tai kelia klausimų, kaip veikia AMD „Ray Tracing“ diegimas, palyginti su „Nvidia“ diegimu, kurį matėme su Tiuringo ir dabar „Ampere“ architektūra.

„Nvidia“ „RTX Technologies“ komplektas

Pagrindinė priežastis, kodėl AMD bandymas yra pribloškiantis, palyginti su „Nvidia“, yra tas, kad AMD iš esmės žaidė „Nvidia“ pasivijimą ir turėjo daugiau ar mažiau tik 2 metus laiko sukurti ir tobulinti „Ray Tracing“ įgyvendinimą. Kita vertus, „Nvidia“ šią technologiją kūrė kur kas ilgiau, nes neturėjo su kuo konkuruoti pačiame produkto paketo viršuje. „Nvidia“ ne tik teikė „Ray Tracing“ palaikymą prieš AMD, bet ir turėjo geresnę palaikymo ekosistemą, sukurtą aplink šią technologiją.

„Nvidia“ sukūrė savo RTX 2000 grafikos plokščių seriją, kurios pagrindinis akcentas buvo „Ray Tracing“. Tai akivaizdu per visą Tiuringo architektūros projektą. „Nvidia“ ne tik padaugino CUDA branduolių skaičių, bet ir pridėjo specialių „Ray Tracing“ branduolių, vadinamų „RT Core“, kurie apdoroja didžiąją dalį spindulių sekimui reikalingų skaičiavimų. „Nvidia“ taip pat sukūrė technologiją, žinomą kaip „Deep Learning Super Sampling arba DLSS“, kuri yra fantastiška technologija, kuri naudoja gilųjį mokymąsi ir dirbtinį intelektą, kad atliktų didinimo ir atstatymo užduotis, taip pat kompensuoja spindulių sekimo praradimą. „Nvidia“ taip pat pristatė specialias „Tensor Core“ „GeForce“ serijos kortelėse, kurios yra skirtos giliam mokymuisi ir AI užduotims, tokioms kaip DLSS. Be to, „Nvidia“ taip pat dirbo su žaidimų studijomis, siekdama optimizuoti būsimus „Ray Tracing“ žaidimus specialiai „Nvidia“ aparatinei įrangai, kad būtų galima maksimaliai padidinti jų našumą.

„Ray Tracing“ žaidime šviesa žaidime elgiasi taip, kaip elgtųsi realiame gyvenime - Paveikslėlis: Nvidia

„Nvidia“ RT šerdys

RT arba „Ray Tracing Cores“ yra „Nvidia“ skirti aparatinės įrangos branduoliai, specialiai sukurti skaičiavimo darbo krūviui, susijusiam su realaus laiko spindulių sekimu žaidimuose, tvarkyti. Turėdami specializuotus „Ray Tracing“ branduolius, „CUDA“ branduoliai, kurie yra skirti standartiniam žaidimų atvaizdavimui, iškrauna daug darbo krūvio, kad per daug nepakenktų našumui dėl pagrindinio panaudojimo prisotinimo. „RT“ branduoliai aukoja universalumą ir įdiegia aparatūrą su specialia architektūra specialiems skaičiavimams ar algoritmams pasiekti didesniam greičiui.

Dažniau žinomi spindulių sekimo pagreičio algoritmai, kurie yra plačiai žinomi, yra BVH ir „Ray Packet Tracing“, o Turingo architektūros schemoje taip pat minimas BVH („Bounding Volume Hierarchy“) skersinis. „RT Core“ sukurtas komandoms, susijusioms su „Ray Traced“ perteikimu žaidimuose, nustatyti ir pagreitinti.

„RT Core Explained“ - atvaizdas: „Nvidia“

Pasak buvusio „Nvidia“ vyresniojo GPU architekto Yubo Zhango:

„[Išversta] RT šerdis iš esmės prideda specialų vamzdyną (ASIC) prie SM, kad apskaičiuotų spindulių ir trikampių sankirtą. Jis gali pasiekti BVH ir sukonfigūruoti kai kuriuos L0 buferius, kad sumažintų BVH ir trikampio duomenų prieigos vėlavimą. Prašymą pateikia SM. Nurodymas išduodamas, o rezultatas grąžinamas į SM vietos registrą. Sukaupta instrukcija ir kitos aritmetinės arba atminties IO instrukcijos gali būti kartu. Kadangi tai yra ASIC specifinė grandinės logika, našumą / mm2 galima padidinti dydžiu, palyginti su šešėlių kodo naudojimu sankryžoje. Nors išėjau iš NV, dalyvavau kuriant Tiuringo architektūrą. Aš buvau atsakingas už kintančio dažymo spalvą. Džiaugiuosi matydamas leidimą dabar “.

„iTunes“ biblioteka užrakinta

„Nvidia“ Turingo architektūros baltojoje knygoje taip pat teigia, kad „RT Core“ veikia kartu su pažangiu denoising filtravimu, labai efektyvia NVIDIA tyrimų sukurta BVH pagreičio struktūra ir su RTX suderinamomis API, kad būtų galima realiuoju laiku stebėti spindulius viename Turingo GPU. RT šerdys kerta BVH autonomiškai, o pagreitindami perėjimo ir spindulių / trikampio sankirtos testus, jie iškrauna SM, leidžiantį tvarkyti kitą viršūnę, pikselį ir apskaičiuoti šešėlinį darbą. Funkcijas, tokias kaip BVH kūrimas ir montavimas, tvarko vairuotojas, o spindulių generavimą ir šešėliavimą programa valdo naudodama naujo tipo šešėlius. Tai atlaisvina SM padalinius atlikti kitus grafinius ir skaičiavimo darbus.

„AMD“ spindulių greitintuvai

AMD pateko į „Ray Tracing“ lenktynes ​​su savo „RX 6000“ serija ir kartu pristatė keletą pagrindinių RDNA 2 architektūrinio dizaino elementų, kurie padeda naudoti šią funkciją. Siekdama pagerinti AMD RDNA 2 GPU „Ray Tracing“ našumą, „AMD“ įtraukė „Ray Accelerator“ komponentą į savo pagrindinį „Compute Unit Design“. Manoma, kad šie spindulių greitintuvai padidins standartinių skaičiavimo vienetų efektyvumą skaičiavimo darbo krūviuose, susijusiuose su spindulių sekimu.

„Ray Accelerators“ veikimo mechanizmas vis dar yra gana miglotas, tačiau AMD pateikė tam tikrą įžvalgą apie tai, kaip šie elementai turėtų veikti. Pasak AMD, šie spindulių greitintuvai turi aiškų tikslą pereiti ribotos apimties hierarchijos (BVH) struktūrą ir efektyviai nustatyti spindulių ir dėžučių (ir galiausiai trikampių) sankirtas. Dizainas visiškai palaiko „DirectX Ray Tracing“ („Microsoft“ DXR), kuris yra pramonės standartas „PC Gaming“. Be to, AMD naudoja kompiuteriu pagrįstą denazerį, kad išvalytų spindulių atsekamų scenų spekuliacinius efektus, o ne pasikliauja specialiai sukurta aparatine įranga. Tai greičiausiai sukels papildomą spaudimą mišraus tikslumo naujųjų skaičiavimo vienetų galimybėms.

Spindulių greitintuvai paaiškinti - paveikslėlis: AMD

„Ray Accelerator“ taip pat sugeba apdoroti keturias apribotas tūrinių dėžių sankryžas arba vieną trikampio sankirtą per sekundę, o tai yra daug greičiau nei „Ray Traced“ scenos pateikimas be specialios aparatūros. Yra didelis „AMD“ požiūrio privalumas, kad „RDNA 2“ „RT Accelerators“ gali sąveikauti su kortelės „Infinity Cache“. Talpykloje vienu metu galima laikyti daugybę susietų tūrio struktūrų, todėl tam tikrą apkrovą galima pašalinti nuo duomenų tvarkymo ir atminties skaitymo ląstelių.

Pagrindinis skirtumas

Didžiausias skirtumas, kuris iš karto akivaizdus lyginant RT branduolius ir spindulių greitintuvus, yra tas, kad nors abu jie savo funkcijas atlieka gana panašiai, RT branduoliai yra skirti atskiros aparatinės įrangos branduoliai, turintys pavienę funkciją, o spindulių greitintuvai yra jų dalis. standartinę „Compute Unit“ struktūrą RDNA 2 architektūroje. Maža to, „Nvidia“ „RT“ branduoliai yra antros kartos su „Ampere“ su daugybe techninių ir architektūrinių patobulinimų po gaubtu. Tai daro „Nvidia“ RT Core diegimą daug efektyvesniu ir galingesniu spindulių sekimo metodu nei AMD įgyvendinimas naudojant „Ray Accelerators“.

Kadangi kiekviename skaičiavimo įrenginyje yra vienas spindulių greitintuvas, „AMD RX 6900 XT“ gauna 80, „6800 XT“ - 72, o „RX 6800“ - 60 spindulių greitintuvų. Šie skaičiai nėra tiesiogiai palyginami su „Nvidia“ „RT Core“ numeriais, nes tai yra skirti branduoliai, sukurti atsižvelgiant į vieną funkciją. „RTX 3090“ gauna 82 2^nd„Gen RT“ šerdys, RTX 3080 gauna 60 2^nd„Gen RT“ branduoliai ir „RTX 3070“ gauna 46 2^nd„Gen RT“ šerdys. „Nvidia“ taip pat turi atskiras „Tensor“ šerdis visose šiose kortelėse, kurios padeda mokytis mašinoje ir dirbtinio intelekto programose, tokiose kaip DLSS, apie kurias galite sužinoti daugiau šiame straipsnyje .

Kiekviename RDNA 2 skaičiavimo įrenginyje yra vienas spindulių greitintuvas - paveikslėlis: AMD

Ateities optimizavimas

Šiuo metu sunku pasakyti, kokia yra „Nvidia“ ir „AMD“ spindulių sekimo ateitis, tačiau analizuojant esamą situaciją galima padaryti keletą išsilavinusių spėjimų. Rašymo metu „Nvidia“ užima gana reikšmingą „Ray Tracing“ našumo rodiklį, lyginant tiesiogiai su AMD pasiūlymais. Nors AMD padarė įspūdingą RT pradžią, mokslinių tyrimų, plėtros, palaikymo ir optimizavimo prasme jie vis dar atsilieka nuo „Nvidia“. „Nvidia“ dabar, 2020 m., Užblokavo daugumą „Ray Tracing“ pavadinimų, kad galėtų naudoti skirtą „Nvidia“ aparatinę įrangą geriau nei tai, ką sukūrė AMD. Tai kartu su tuo, kad „Nvidia“ „RT“ branduoliai yra labiau subrendę ir galingesni nei „AMD“ „Ray Accelerators“, daro AMD nepalankioje padėtyje, kai kalbama apie dabartinę „Ray Tracing“ situaciją.

Tačiau AMD čia tikrai nesustoja. AMD jau paskelbė, kad jie kuria AMD alternatyvą DLSS, kuri yra didžiulė pagalba gerinant „Ray Tracing“ našumą. AMD taip pat dirba su žaidimų studijomis, siekdama optimizuoti būsimus žaidimus savo aparatinei įrangai, kuri rodo tokius pavadinimus kaip „GodFall“ ir „Dirt 5“, kur AMD RX 6000 serijos kortelės veikia stebėtinai gerai. Todėl galime tikėtis, kad AMD „Ray Tracing“ palaikymas taps vis geresnis, kai atsiras būsimų pavadinimų ir kuriant būsimas technologijas, tokias kaip „DLSS Alternative“.

Tai sakant, „Nvidia RTX Suite“ rašymo metu yra tiesiog per galinga ignoruoti tuos, kurie ieško rimtų „Ray Tracing“ rezultatų. Mūsų standartinė rekomendacija bus nauja „Nvidia“ grafikos kortelių „RTX 3000“ serija, palyginti su „AMD RX 6000“ serija, tiems, kurie „Ray Tracing“ laiko svarbiu pirkimo sprendimo veiksniu. Tai gali ir turėtų pasikeisti būsimi AMD pasiūlymai, taip pat tobulėjant tvarkyklėms ir žaidimų optimizavimui, laikui bėgant.

Būsimi žaidimai, palaikantys ir RTX, ir DLSS - Paveikslėlis: „Nvidia“

Paskutiniai žodžiai

AMD pagaliau peršoko į „Ray Tracing“ sceną, pristatydama savo RX 6000 vaizdo plokščių seriją, pagrįstą RDNA 2 architektūra. Nors „AMD“ pasiūlymai nepralenkia „Nvidia“ RTX 3000 serijos kortelių pagal tiesioginius „Ray Tracing“ etalonus, jie siūlo ypač konkurencingą rastravimo efektyvumą ir įspūdingą vertę, kuri gali patikti žaidėjams, kuriems „Ray Tracing“ taip nerūpi. Tačiau AMD sėkmingai siekia pagerinti „Ray Tracing“ našumą, atlikdamas kelis pagrindinius žingsnius greitai vienas po kito.

„Nvidia“ ir „AMD“ požiūris į „Ray Tracing“ yra gana panašus, tačiau tam abi įmonės naudoja skirtingus aparatūros metodus. Pirminis bandymas parodė, kad specialūs „Nvidia“ RT branduoliai pranoksta AMD „Ray Accelerator“, kurie įmontuoti pačiuose „Compute Units“. Tai gali nesukelti daug rūpesčių galutiniam vartotojui, tačiau yra svarbus dalykas, kurį reikia apsvarstyti ateityje, nes žaidimų kūrėjai dabar turi sprendimą optimizuoti savo RT funkcijas, atsižvelgdami į bet kurį iš šių būdų.