AMD大爆發(fā) Vega GPU架構技術(shù)要點(diǎn)總結

　　幾何渲染引擎：更靈活、更快速

　　幾何計算是3D渲染的基礎，在AMD的GPU中，幾何渲染還是由固定的幾何著(zhù)色引擎來(lái)完成。專(zhuān)屬硬件的優(yōu)點(diǎn)是運行效率高、速度快，缺點(diǎn)是硬件處理缺乏靈活性，每一次幾何計算都必須機械化地執行，而很難進(jìn)行優(yōu)化。

　　我們舉一個(gè)例子，右邊兩張圖片分別是PC游戲《殺出重圍：人類(lèi)分裂》中的巨像之城(Golem City)的場(chǎng)景和該場(chǎng)景的幾何線(xiàn)框圖。AMD介紹說(shuō)，這幅場(chǎng)景有多達2.2億個(gè)多邊形需要進(jìn)行計算，但最終輸出的畫(huà)面其實(shí)只有 0.02 億個(gè)多邊形，也就是大多數的多邊形，其實(shí)都是后臺計算、不需要被顯示出來(lái)，但它們耗費了超過(guò)98%的計算資源。

　　《殺出重圍：人類(lèi)分裂》游戲中的場(chǎng)景

　　《殺出重圍：人類(lèi)分裂》游戲場(chǎng)景對應的幾何線(xiàn)框圖

　　有鑒于此，越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)者拋棄了傳統的幾何單元，改用靈活的計算著(zhù)色器來(lái)進(jìn)行幾何處理—通過(guò)對算法的優(yōu)化，可以將大量的中間計算省略，達到節省硬件資源、提高游戲性能的目的。

　　AMD在Vega架構中，也引入了這套機制——Vega GPU的幾何流水線(xiàn)中新增了名為 Primitive Shader(圖元著(zhù)色器)的新型計算單元，這個(gè)新的著(zhù)色器可以舍棄大量的無(wú)效幾何計算，從而精簡(jiǎn)、快速地完成任務(wù)。AMD的最終目標是徹底拋棄傳統的幾何單元、以這套靈活的著(zhù)色器來(lái)代替它。

　　此外，為了持續提升幾何處理性能，AMD還引入了名為“Intelligent Workgroup Dostributor(智能工作組分發(fā)器)”的計算單元，它可以支持更多的著(zhù)色器引擎，并且可以根據負載情況智能地在各引擎間分配幾何計算任務(wù)。而當前AMD的GCN架構最多只支持4個(gè)幾何著(zhù)色引擎，沒(méi)有增強的潛力。而即便在同樣4個(gè)著(zhù)色引擎的情況下，Vega GPU每周期也能處理11個(gè)多邊形、相當于現有產(chǎn)品的兩倍。

　　Vega中的智能工作組分發(fā)器，允許支持更多的幾何引擎。

　　Vega的幾何效率提升了兩倍

　　下一代像素引擎

　　Vega的像素著(zhù)色引擎同樣進(jìn)行大量的優(yōu)化，AMD將它稱(chēng)為Draw-streaming binning rasterizer(簡(jiǎn)稱(chēng) DSBR，渲染流分倉光柵器)。

　　DSBR引擎在執行效率上獲得質(zhì)的飛躍，我們知道，復雜的3D畫(huà)面，需要進(jìn)行大量的渲染，而其中絕大多數的工作都是位于后臺，真正展現出最終畫(huà)面的有效渲染只占據極小的部分—這與我們前面說(shuō)的幾何渲染類(lèi)似。之前AMD GPU對此并沒(méi)有很好的優(yōu)化，都是直接進(jìn)入到渲染環(huán)節。而DSBR引擎則對工作流程作了優(yōu)化：它會(huì )先在一個(gè)高速緩存中對3D場(chǎng)景給定的對象預先處理，然后GPU清空掉這個(gè)緩存、再拾取起其余的數據。而DSBR就可以讓GPU抓取出有效渲染和非可視像素的無(wú)效渲染，并將無(wú)效的渲染操作省略掉，只專(zhuān)注于可視部分的像素渲染。

　　DSBR引擎同樣通過(guò)優(yōu)化、顯著(zhù)提升執行效率

　　換言之，DSBR并不直接提升硬件的能力，而是通過(guò)削減無(wú)效渲染、減輕硬件負擔，同樣達到提升像素渲染性能的效果。這套機制同時(shí)也意味著(zhù)，節省功耗、降低發(fā)熱量，具備更高的性能提升潛力。

　　為配合DSBR的運作，AMD對Vega的緩存架構進(jìn)行重大改進(jìn)，GPU的后端單元可以直接訪(fǎng)問(wèn)到片上的二級高速緩存，數據的訪(fǎng)問(wèn)、操作動(dòng)作直接在此實(shí)現。而傳統的GPU中，紋理和像素的內存讀取操作并不一致，比如渲染紋理操作時(shí)，數據要先寫(xiě)到顯存中、然后再被讀取到紋理緩存里，也就是每一次數據都要來(lái)回搬動(dòng)、效率低下。而如果開(kāi)發(fā)者要執行紋理、像素同步渲染時(shí)，程序指令與硬件工作流程就會(huì )出現沖突，增加了編程的難度。顯然，Vega的改進(jìn)要渲染流程簡(jiǎn)單了許多，大量的數據訪(fǎng)問(wèn)都可以在片內二級緩存高效率地完成，對性能的增益顯而易見(jiàn)。

　　Vega的后端渲染單元可直接訪(fǎng)問(wèn)二級緩存

　　不過(guò)，DSBR只是Vega像素渲染的一個(gè)可選項，實(shí)際的任務(wù)還是根據游戲的情況來(lái)完成，有的游戲還是對傳統架構進(jìn)行編程，那DSBR暫時(shí)還無(wú)用武之地。但對支持該特性的新游戲而言，DSBR可以帶來(lái)顯著(zhù)的效能提升。