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“Graphic Core Next”は一般演算をより強く意識したものとなる

2011 - 08/03 [Wed] - 18:00

Next Generation GPUs: AMD's Cray On a Chip?(VR-Zone)

AMDの次世代GPUアーキテクチャ―“Graphic Core Next”は今までよりも一般用途向けベクタプロセッサとしての性格を強く持ったものとなる。GPU演算に対応するアプリケーションが増えることにより、将来のGPUは新たなコプロセッサとしての位置づけを確立するのだろう。
 
今日ではGPUはゲームなどの3D描画だけでなく、それ以外の演算用途にも使われるようになってきた。GPUが占有する広大なメモリ帯域を生かし、研究用途で使われる場面出てきている。WindowsもLinuxもGPU演算を今後積極的にサポートする見込みで、Microsoft C++ AMPはin-line GPU codeを一般の多くのプログラムでサポートさせることができるようにするものである。

しかし、GPUの革新の方向はまだ流動的で、かつての80x86や80x87 FP co-processorのようなco-processorやAcceleratorのような道を進むのか、あるいは“Larrabee”のようなものになるのか、その行く末を論じるにはまだ時期尚早であろう。AMDがFusion Summitで明らかにした時期GPUアーキテクチャ―“Graphic Core Next”は28nmプロセスで製造され、Radeon HD 7000として投入されるだろう。

Microsoftが描く予想図ではGPUはよりCPUの領域に踏み込んでいき、より一般的な用途で使われるようになる。そしてプログラムからのアプローチも容易となる。将来的にはアプリケーションから幅広くアクセスできるものとなる。つまり、Microsoftの予想図ではGPUが行き着く先は一般的なco-processorとしての姿だ。

次のAMDのGPUは“Graphics-enable vector processor”(グラフィック演算が可能なベクタプロセッサ)としての性格をより強く持ったものとなる。たとえるなら小さなCray supercomputerを1つのチップに詰め込んだようなもので、x86互換の64-bit addressingとメモリ管理機能を搭載し、メインのx86 processorと物理メモリも仮想メモリも共有できるようになる。もしGPUがHyperTransportなりQPIなりでCPUと接続されるならば、より強固な結びつきが実現できることになり、現在のようなPCI-Expressのボトルネックは解消される。つまり独自のローカルメモリを有しつつ、CPUのメインメモリに高速に(CPUに近い速さで)アクセスできるような形で繋がることになる。

注釈としてPCI-Express 3.0ではプロトコルの拡張が行われており、CPUとGPU間のやりとりもより高速化され、1スレッドで互いのメモリ空間を参照することができるとしています。ただし、HyperTransportなりQPIなりの方がキャッシュコヒーレンシをとれ、さらに低レイテンシを実現できるようです。

AMDの“Graphic Core Next”のアーキテクチャの重要な点を抜き出すと以下のようになる。

  • Compute unitはベクタプロセッサとスカラプロセッサ、そしてグラフィック機能を有するハードウェアから構成される。
  • それぞれのCompute unitはMIMDが4-thread/cycle。SIMDが4-wayで64 FMAD vector processingを行う。SMTは40-way。
  • Compute unitのキャッシュ構成はCompute unitごとにL1=16kBを搭載。また全Compute unitで共有するL2=64kBを有する。
  • x86互換を有するAddressing, pointersを搭載。CPUとGPU間でキャッシュとメモリのコヒーレンシをとる。



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