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AMD presenta la patente para su propia implementación de chiplet GPU

AMD ha solicitado una patente sobre un enfoque basado en chiplet para el diseño de GPU. Uno de los objetivos clave de este enfoque es crear configuraciones de GPU más grandes que las que son posibles con un solo troquel monolítico.

AMD es la tercera empresa que comparte un poco de información sobre cómo podría abordar este problema, aunque probablemente eso esté estirando un poco la definición de “compartir”. Puedes encontrar la patente aquí – Veremos brevemente lo que han propuesto Intel y Nvidia antes de hablar sobre la solicitud de patente de AMD.

Intel ha declarado anteriormente que su GPU de centro de datos Ponte Vecchio usaría una nueva arquitectura de memoria (Xmi-MF), con EMIB y Foveros. EMIB es una técnica para conectar diferentes chips en el mismo paquete, mientras que Foveros usa grandes vías de silicio para conectar bloques de hardware fuera de la matriz con una conectividad efectiva en la matriz. Este enfoque se basa específicamente en la tecnología de interconexión y empaquetado que Intel ha diseñado para su propio uso.

Nvidia propuso lo que llamó una GPU de módulo de chip múltiple, o MC-GPU, que resolvió problemas intrínsecos a la distribución de cargas de trabajo en múltiples GPU mediante el uso de NUMA, con características adicionales destinadas a reducir el uso de ancho de banda en el paquete como una caché L1.5 reconoció las inevitables penalizaciones de latencia al saltar a través de las diversas GPU interconectadas.

El método de AMD prevé un chiplet de GPU organizado de forma algo diferente a lo que hemos visto en las CPU de 7 nm que ha lanzado hasta la fecha. Organizar una GPU en un diseño de chiplet efectivo puede ser difícil debido a las restricciones en el ancho de banda entre chips. Este es un problema menor con las CPU, donde los núcleos no necesariamente comunican tanto, y no hay tantos de ellos. Una GPU tiene miles de núcleos, mientras que incluso las CPU x86 más grandes tienen solo 64.

Uno de los problemas que Nvidia destacó en su documento de 2017 fue la necesidad de reducir la presión sobre el ancho de banda limitado disponible para la comunicación MC-GPU a MC-GPU. La arquitectura de caché L1.5 propuesta que propone la empresa está destinada a aliviar este problema.

La implementación que AMD describe anteriormente es diferente de la que prevé Nvidia. AMD vincula los procesadores de grupo de trabajo (núcleos de sombreado) y GFX (unidades de función fija) directamente a la caché L1. La caché L1 está conectada a un Graphics Data Fabric (GDF), que también conecta L1 y L2. La caché L2 es coherente con cualquier chiplet y cualquier bloque WGP o GFX puede leer datos de cualquier parte de la L2.

Para conectar múltiples chiplets de GPU a un procesador de GPU cohesivo, AMD primero conecta los bancos de caché L2 al enlace cruzado pasivo HPX anterior, utilizando una estructura de datos escalables (SDF). Ese enlace cruzado es lo que maneja el trabajo de la comunicación entre chips. El SDF en cada chiplet está conectado a través del enlace cruzado pasivo HPX; esa es la flecha larga y única que conecta dos chiplets de arriba. Este enlace cruzado también se adjunta a los bancos de caché L3 en cada chiplet. En esta implementación, los carriles GDDR están conectados a la caché L3.

La patente de AMD asume que solo un chiplet de GPU se conecta con la CPU, con la interconexión pasiva uniendo el resto a través de una caché L3 grande y compartida. La MC-GPU de Nvidia no usa una L3 de esta manera.

En teoría, todo esto es muy interesante, y ya hemos visto a AMD enviar una GPU con un gran L3, cortesía de Infinity Cache de RDNA2. Si AMD realmente enviará una pieza usando chiplets de GPU es una cuestión muy diferente de si quiere patentes sobre varias ideas que podría querer usar.

Desacoplar la CPU y la GPU esencialmente invierte el trabajo que se requirió para combinarlas en primer lugar. Uno de los desafíos básicos que debe superar el enfoque de chiplet GPU son las latencias intrínsecamente más altas creadas al alejar estos componentes entre sí.

Las GPU de varios chips son un tema que AMD y Nvidia han estado discutiendo durante años. Esta patente no confirma que ningún producto llegará al mercado a corto plazo, o incluso que AMD alguna vez se acercará a esta tecnología.

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