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그래픽 | AMD의 차세대 GPU 아키텍처 - VEGA 프리뷰

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작성자 배틀뉴스 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일17-01-05 15:43 조회5,289회 댓글35건

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베가 (VEGA)는, 라데온 테크놀러지 그룹(RTG, Radeon Technology Group) 이 공개한 로드맵에 따라 지난 2016년 여름에 출시된 폴라리스 (Polaris) 아키텍처의 후속 GPU 아키텍처입니다. 폴라리스 아키텍처를 기반으로 한 Radeon RX400 시리즈 이후 약 6개월 정도가 지난 지금의 시점에서 새로운 차기 제품이 이렇게 주목받는 것은 그만큼 큰 기대감을 심어주고 있다는 반증이기도 합니다만, AMD 가 제시한 로드맵을 보면서 조금은 차분하게 출시일을 기다리는 것도 좋겠다는 생각을 말씀드려봅니다.

 

 

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GPU 의 범용성을 활용하여 최근 그 사용 범위가 광범위해지고 있고 다수의 GPU 를 함께 사용하여 고성능 연산 능력을 사용하는 경우가 많아지고 있습니다. 인류가 만들어내고 다뤄야하는 대량의 데이터의 처리는 물론 딥 러닝(Deep Learning) 과 머신 러닝(Machine Learing) 과 같은 AI 분야에서도 GPU 사용이 보편화되고 있으며 이에 따라 GPU 도 진화 혹은 변화하고 있음을 알 수 있게 해주는 제품이 AMD 가 얼마전 발표한 Radeon Instinct 라고 할 수 있겠습니다.

​Radeon Instinct 제품 중 이미 Vega GPU 를 사용한 제품 - MI25 - 가 있었기에 일부 내용들은 오늘의 프리뷰 이전에도 짐작할 수 있었던 부분이 있긴 했습니다만, AMD가 제공한 자료를 통해 그 가면(?)을 조금 더 벗겨볼 수 있을 것이라 봅니다.

High Bandwidth Cache 와 High Bandwidth Cache Controller

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앞서 보여드린 GPU 로드맵에서 AMD 는 차세대 아키텍처에서 HBM2 - 2세대 High Bandwidth Memory - 를 사용할 것임을 이미 예고하고 있었고​ 기존의 Fiji 기반의 GPU 에서 사용된 1세대 HBM 보다 향상된 성능을 보여주리라는 기대를 가져다 주었습니다.  단순한 스펙 비교만으로도 2세대 HBM 는 2Gbps 의 동작클럭(DDR) 과 큐브당 8GB 의 대용량 집적도, 그리고 GPU 와 사용시 최대 1TB/s의 대역폭을 제공할 수 있는 고성능 메모리입니다.

AMD는 이 HBM2 를 보편적으로 GPU 에서 사용하던 프레임버퍼(Framebuffer) 가 아닌 High Bandwidth Cache 라는 명칭을 부여함으로써 그 쓰임새와 역할을 확장시켰습니다. 그리고 HBCC(High Bandwidth Cache Controller) 를 함께 추가하여 ​메모리 아키텍처에 대한 새로운 변화를 진화를 이뤄냈습니다.

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기존의 GPU 는 연결된 물리적 메모리 공간의 제약을 받았지만 HBCC 를 통해 제공되는 최대 512TB 의 가상 주소 공간(Virtual address space) 을 활용할 수 있는 Vega 는 시스템 메모리는 물론 NV(Non-Volitile) RAM, 네트워크 스토리지 등의 이기종 스토리지 공간도 단일 주소 공간(Unified address space) 으로 사용할 수 있게 됩니다. AMD는 Radeon Pro SSG 제품 발표시 실시간 데모를 통해서 1TB 의 낸드플래시 메모리를 VRAM 으로 사용하는 것을 시연한 바 있습니다.

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High Bandwidth Cache 라는 명칭을 얻은 HBM2 가 이름 그대로 캐쉬(Cache) 의 역할로 사용될지 혹은 VRAM 이나 FrameBuffer 로 사용되어 제품화될지는 정해지지 않은 것으로 보입니다.  ​

새로운 프로그래머블 지오메트리 파이프라인 (Programmable Geometry Pipeline )

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​Vega는 기존의 하드웨어 방식으로 처리되어오던 지오메트리(Geometry) 엔진에 새로운 Primitive Shader 라는 파이프라인을 추가하였습니다. 이 Primitive Shader 는 개발자들이 쉐이더 엔진을 통해 지오메트리 연산을 처리할 수 있도록 함으로써 전통적인 DirectX 지오메트리 패스(path) 보다 높은 처리능력을 제공합니다. AMD 에 따르면 Fury X 에 탑재된 4개의 지오메트리 엔진이 클럭당 4개의 폴리곤(Polygon) 을 처리하는 반면, 같은 구성의 Vega 에서 클럭당 11 개의 폴리곤을 처리함으로써 2.6배의 향상을 가져왔다고 밝혔습니다.

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​Primitive Shader 는 추후 설명할 새로운 렌더링 방식과 밀접하게 연관되어 있습니다만, 그에 앞서 다양한 GPU 워크그룹(Workgroup) 의 로드밸런싱(Load Balancing) 을 담당하는 IWD(Intelligent Workgroup Distributor) 가 존재합니다. HWS (Hardware Wavefront Scheduler) 와 함께 IWD 는 일련의 작업들을 지오메트리 엔진에 효율적으로 분산시켜 실행될 수 있도록 하는 역할을 하며 크고 작은 크기의 워크그룹을 재분배하여 파이프라인의 효율성과 전력소모를 최적화하게 됩니다.

NCU, 차세대 컴퓨트 유닛(Next Generation Compute Unit)

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Radeon Instinct MI25 제품명에서 언급되어 회자되기 시작한 NCU (Next Gen. Compute Unit) 은 기존의 라데온 GPU 의 CU(Compute Unit) 이 앞으로 어떻게 진화될 것인가에 대한 약간의 힌트와도 같은 변화를 가지고 왔습니다.

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효율과 성능적인 측면에서 ​클럭당 부동소수점 연산 능력이 최대 2배로 향상되면서 전통적인 32비트 연산을 16비트 연산으로 처리하게 되었습니다. 새로운 NCU - 크게는 Vega 전체 - 는 동작 클럭과 클럭 게이팅(Clock gating) 그리고 전압을 동적으로 조절하게 됩니다. 기본적으로 주어진 워크로드에 따라 CU 의 활용이 달라지게 되는 알고리즘이 사용되며 패치(fetch) 및 디코딩(decoding) 유닛과의 커뮤니케이션을 통해 SIMD 유닛의 효율을 극대화하게 됩니다.

AMD 는 NCU 의 이러한 변화가 클럭당 처리대역폭을 높이고 보다 높은 동작클럭에 최적화될 수 있도록 하기 위함이라고 전하고 있습니다.

​진보된 픽셀 엔진,  Advanced Pixel Engine

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​모바일 그래픽에서 가장 먼저 사용되기 시작한 Tile Based Deferred Rasterization (TBDR) 이  Immediate Rendering (IMR) 을 사용하던 데스크탑 GPU 에서 사용되기 시작한 이유는 역시나 메모리 대역폭의 절약은 물론 전력소모를 크게 줄일 수 있다는 장점 때문입니다. 특히, 배터리 수명에 제약을 받는 모바일 GPU, 예를 들면  PowerVR 은 일찍부터 사용해오고 있습니다.

AMD 가 사용하고 있는 Binning 알고리즘은 기본적으로 TBDR 과 유사하나 일련의 Primitive 리스트 (On-chip bin cache) 를 유지하고 Rasterization 과정 이후 최종 프레임에 포함되지 않는 Primitive 는 쉐이더 파이프라인 (Pixel 레벨) 에서 제외(Hidden Space Removal) 되는 과정을 거치는 반면, TBR 은 지오메트리 처리 과정을 거친 Primitive 가 타일(Tile) 과 연계된 리스트로 유지되었다가 각 타일 별로 Rasterization 이 이뤄지게 되는 차이점을 가지고 있습니다.

기본적으로 TBDR 이나 Binning Rasterization 은 전체 프레임을 한 번에 그려야(draw) 하는 IMR 방식에 비해 파이프 라인 효율 향상은 물론 성능 상에서도 잇점을 가지고 있습니다.

Vega 의 시작

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작년 12월에 있었던 AMD Tech Summit 에서 라데온 GPU 아키텍처 설계를 맡고 있는 Mike Mentor 씨를 만날 수 있었습니다. 그가 했던 말을 빌리면 5년전부터 시작한 Vega GPU 는 200 여가지의 변화가 있었고, 그 중 4가지만을 소개한 것이라고 말했습니다. 그 시간 동안 그와 RTG 팀이 작업했던 내용들을 모두 알 수는 없었지만 프리뷰만으로도 Vega 는 인상적이었습니다.

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[  AMD Tech Summit 에서 시연된 Vega  + Radeon Pro SSG 의 조합 시스템. High bandwidth cache controller 가 1TB 의 SSD 를 VRAM 으로 사용할 수 있게 해줍니다. ] 

​이번에 소개된 Vega 프리뷰의 내용 중, 개인적으로 가장 주목할만한 점을 꼽으라고 한다면 HBCC(High bandwidth cache controller) 입니다. 512TB 의 가상 주소 공간을 제공한다는 점은 경쟁사의 GP100 GPU 와 동일합니다만, 다양한 이기종 메모리를 단일 주소 공간에서 손쉽게 사용할 수 있게 해준다는 점은 올여름 출시될 실제 Vega 탑재 제품이 가질 유연한 확장성에 대한 상상을 불러 일으키기 때문입니다.   

감사합니다,​

Fin.

------​

보너스. AMD Tech Summit 에서 공개되었던 Vega 의 Doom 의 Vulkan 모드 플레이 영상입니다.

자세한 스펙은 역시나 공개되지 않았으나 사용된 Vega 샘플은 초기 실리콘 덩어리를 그냥 박아넣은 수준의 것으로

드라이버나 소프트웨어의 최적화는 이루어지지 않은 샘플입니다.

DOOM 의 옵션은 4K + 울트라 + 나이트메어 추가 설정 상태입니다.​

 

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댓글목록

블러디루나님의 댓글

블러디루나 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일
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멋지군요~;ㅂ;
그나저나........... 베가가 폴라리스랑 다른 라인업으로 나가는 줄 알았는데, 후속이라........ 흠........
그럼 2017년엔 베가의 네이밍으로 하이엔드가 출시되고, 메인스트림은 그대로 폴라리스로 나가려나요~:ㅂ;

보라카이님의 댓글

보라카이 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일
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역시 하배답습니다. 이 시간에 이런 글이라니...

올 한해 베가가 무지하게 뜨거운 감자일거 같네요. 대박입니다. 암드 라이젠과 베가 기대가 만빵!

스태그헬름님의 댓글

스태그헬름 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일
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막 자려던 참이었는데 프리뷰 올라온 거 보고 바로 클릭했네요.
스트리트 파이터2(월드판) 베가 초상화 올리신 거 보고 살짝 웃었습니다.
 
단순화한 레딧발 개념도를 보니 효율적인 CU 활용을 통한 SIMD 처리가 극대화됐다는 표현이 딱 어울리더군요.
개념 자체는 생각보다 단순한데 그걸 어떻게 기술적으로 처리했는지 저로선 상상이 안 갑니다.
"5년 전부터 시작한 Vega GPU"라는 문구에서도 AMD가 이를 위해 얼마나 열심히 경주했는지를 재삼 느낍니다.

빌기사야님의 댓글

빌기사야 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일
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프리뷰를 보고있자면
웍스 계열로도  많은 성능 향상이 있겠네요  퓨리X처럼  이쁘게 나왔으면 좋겠습니다 ㅎ

배틀천칭님의 댓글

배틀천칭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일
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폴라리스는 400번대 그대로 끝나나 보군요. 올해는 베가가 메인과 하이엔드를 이끌어 나갈건지 어떨지 궁금합니다.

이야압얍얍님의 댓글

이야압얍얍 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일
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가상메모리 땡껴쓰듯이 베가도 할수있다는 소린가요?? 제가 제대로 이해한게 맞나 모르겟네요 ;;;

그럼 스스디는 빠르면 빠를수록 좋다는 이야기???

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