Attualmente le schede grafiche si dividono in due tipi, quelle progettate per i giochi e quelle utilizzate per altre applicazioni di valore superiore. Cioè, per simulazioni scientifiche e militari, tra molte altre cose. Tuttavia, c'è un'unità che è stata con noi sin dalla prima carta 3D di successo, l'unità raster, che potrebbe scomparire e con essa l'organizzazione o l'architettura delle future GPU. Le conseguenze? La fine della separazione tra i modelli solo per il gaming e quelli utilizzati in altri ambiti.
I giochi 3D in tempo reale oggi sono il 99% dei giochi, ma sui computer sono arrivati grazie alla popolare grafica Voodoo ai suoi tempi e al fatto di avere un chip che si occupava di una funzione comune. Stiamo parlando dell'unità raster, che si trova oggi in tutti i chip grafici, ma che col tempo scomparirà. Quali conseguenze avrà questo sull'hardware del futuro?
Le GPU stanno cambiando
Le GPU sono processori grafici specializzati, con una certa capacità di lavorare in generale. Questo perché i loro nuclei hanno cessato da tempo di essere destinati a compiti specializzati da utilizzare per compiti generali. Pertanto, molti dei più grandi supercomputer del mondo li usano oggi per simulazioni scientifiche e militari su larga scala, nonché per altre applicazioni in forte espansione come l'intelligenza artificiale.
Tuttavia, esistono ancora una serie di unità che svolgono compiti specifici, ma che sono necessari per poter generare la grafica. Il loro compito non è solo liberarne i nuclei principali, ma lavorare in parallelo. Il suo più grande vantaggio è che avendo un'attività fissa o specifica da svolgere, richiedono meno transistor per la costruzione e, quindi, sono meno costosi e consumano meno rispetto a quando il core principale si occupa dell'attività.
Tuttavia, può accadere che un componente hardware specializzato diventi obsoleto, perché non tiene il passo con i progressi prestazionali di altri dispositivi o perché funziona in modo non ideale. Bene, stiamo scoprendo che nel chip principale delle schede grafiche appare un tipo specifico di unità e un altro tipo sta scomparendo.
Addio all'unità raster
Se guardi le specifiche di qualsiasi scheda grafica, vedrai che quella che è sempre meno importante è quella che parla di "triangoli al secondo". Molte persone pensano che sia la quantità di questi che viene messa sullo schermo e altri crederanno che sia la quantità che viene calcolata. Entrambi sono falsi a causa del fatto che questo dipende dall'applicazione che stiamo eseguendo. Inoltre, è una velocità fissa e se notiamo è sempre la velocità di clock per il numero di unità raster. Almeno oggi.
Queste unità stavano avanzando in termini di prestazioni, dal richiedere diversi cicli di clock per rasterizzare un triangolo, a farlo alla velocità attuale, ma non si sono evolute per dieci anni. Il suo lavoro? Proietta il mondo 3D calcolato in vertici su una superficie 2D composta da pixel, lo schermo, su cui successivamente verrà calcolato il colore. Pertanto, è un'unità essenziale, poiché quando realizziamo una scena 3D, ognuno dei triangoli finisce per diventare pixel; tuttavia, detta unità potrebbe presto dire addio.
La ragione? I tuoi limiti
Il problema con le unità raster è che non sono progettate per funzionare con triangoli molto piccoli, cioè rasterizzati in pochi pixel. Inoltre, quando un oggetto è composto solo da pochi pixel, ciò che fa il rasterizzatore è concludere che è troppo lontano e contrassegnarlo per l'eliminazione. Ovviamente prima di controllare la sua distanza dalla telecamera con il depth buffer per eliminarla dalla scena e che non debba essere calcolata. Questo viene fatto anche con oggetti dietro uno più grande, il che causa problemi quando l'oggetto in primo piano è trasparente in una certa misura. Il che causa problemi, ma questa è tutta un'altra questione.
Il problema? Ci stiamo muovendo in un mondo in cui la geometria viene utilizzata a livelli estremi per dettagliare personaggi, oggetti e ambientazioni. Il che significa tassi triangolari che le attuali unità raster non possono supportare. Il che è un collo di bottiglia, ma il problema è che non possono funzionare bene con triangoli piccoli. Nel senso che se abbiamo 100 triangoli di 50 pixel, questo non si traduce in 200 di 25 pixel. Pertanto, la sua efficienza diminuisce man mano che i poligoni con cui lavora sono più piccoli.
Qual'è la soluzione?
Tanto che le persone di Epic Games di fronte alla creazione di Unreal Engine 5 hanno dovuto creare unità raster utilizzando gli shader del computer. Questo è il GPU i core svolgono molto meglio il lavoro di un'unità funzionale specializzata. Che mette in pericolo il suo futuro. Al momento non è da escludere, però, abbia già sopra la spada di Damocle, così come l'unità di tassellatura o suddivisione superficiale.
In un'intervista condotta nel maggio 2020 con Brian Karis , il programmatore grafico ha dichiarato di aver sviluppato due tipi di rasterizzatori di triangoli software per Unreal Engine 5. Ciò presuppone che il nuovo motore di Epic, che verrà utilizzato da dozzine di giochi nell'industria, abbia già la capacità di fare a meno dell'unità raster. Cioè, sostituisci uno dei core della GPU per sostituire ciascuna di queste unità e ottenere maggiori prestazioni con esso.
La stragrande maggioranza dei triangoli viene rasterizzata da software che utilizza shader di computer altamente specializzati, progettati per sfruttare ciò di cui possiamo beneficiare. Di conseguenza, siamo stati in grado di lasciare i rasterizzatori hardware nella polvere per questo compito specifico. La rasterizzazione del software è un elemento importante di Nanite che ci consente di fare ciò che fa. Non possiamo battere i rasterizzatori hardware in ogni caso, quindi li useremo quando determineremo che è il percorso più veloce.
Bianco e in bottiglia, come si legge. Scompariranno a causa del fatto che sono transistor che NVIDIA, Intel ed AMD può sfruttare per altre cose che diventeranno più importanti in futuro.
Perché cambierà l'organizzazione delle schede grafiche?
Se guardi i diagrammi di qualsiasi GPU vedrai che i core sono disposti in blocchi attorno a un rasterizzatore. Questo perché inviano entrambi i dati a queste unità e li ricevono, a seconda della fase della pipeline 3D di cui stiamo parlando. Quindi rimuoverlo è una riorganizzazione. Attualmente, la dimensione ideale per un'efficienza del 100% delle unità raster è di 48 pixel per NVIDIA e 64 per AMD. Ciò limita anche il numero di core nei modelli progettati per i giochi. Cosa che, nel caso del brand in verde, si vede confrontando i suoi chip per computing e gaming ad alte prestazioni.
Come si può vedere, l'H100 GPC non ha un Raster Engine, il che gli permette di non avere un'organizzazione così fissa e, quindi, limitata. Questa modifica consentirà a NVIDIA, e anche ad AMD, di non dover progettare due diversi design per HPC e Gaming, ma sarà invece in grado di attingere da un modello base universale in termini di design. Da cui puoi iterare. Oggi, indipendentemente dal fatto che si parli di un processore centrale o di un processore grafico, troviamo che l'intercomunicazione è tra i 2/3 e i 3/4 del chip totale e il fatto di dover lavorare su due chip diversi è scoraggiante.
Non dimentichiamo che ogni nuovo nodo è più transistor, questo è più parti e più ingegneri da assumere. Raggiungerà il punto in cui le stesse schede grafiche offerte per il lavoro scientifico saranno la fascia alta per i giochi, poiché non sarà redditizio realizzare due modelli diversi e l'eliminazione dell'unità raster sarà fondamentale in tutto questo processo di sviluppo. unificazione.
