AMD معماری پردازنده گرافیکی CDNA مخصوص دیتاسنتر را رونمایی کرد

AMD معماری جدیدی برای کارت‌های گرافیک اختصاصی دیتاسنتر رونمایی کرد که به‌نام CDNA در نسل بعدی محصولات شرکت استفاده خواهد شد.

در یک دهه‌ی گذشته، شاهد افزایش شدید تقاضا برای پردازنده‌های گرافیکی در دیتاسنترها بوده‌ایم. پیشرفت‌های سریع در حوزه‌های متنوع شبکه‌های عصبی و یادگیری عمیق و کاربردهای مبتنی‌بر هوش مصنوعی باعث شده است پردازنده‌های گرافیکی به تجهیزات حیاتی در دیتاسنترها تبدیل شوند. افزایش استفاده از این پردازنده‌ها نیز سال‌به‌سال سرعت می‌گیرد و ظاهرا به‌زودی متوقف نخواهد شد.

انفجار تقاضای پردازنده‌های گرافیکی مخصوص دیتاسنتر، برای AMD آن‌چنان سودآور نبود و انویدیا سهم عمده‌‌ای از بازار را دراختیار گرفت. آن‌ها میلیاردها دلار درآمد از جریان جدید کسب کردند. البته تیم قرمز هم با نسل‌های قبلی و کنونی از پردازنده‌های گرافیکی مخصوص دیتاسنتر پیروزی‌هایی در بازار به‌دست آورده‌اند؛ خصوصا سری Radeon Instinct در بازار دیتاسنتر موفقیت‌های بسیاری کسب کرد؛ اما درنهایت سهم AMD بسیار کمتر از رقیب دیرینه، یعنی انویدیا بود.

AMD تصمیم گرفته است هرچه سریع‌تر روند موجود در بازار پردازنده‌های گرافیکی مخصوص دیتاسنتر را تغییر دهد. از مهم‌ترین پیروزی‌های اخیر آن‌ها در بازار حرفه‌ای می‌توان به کسب دو قرارداد مهم ابررایانه‌ای در ایالات متحده اشاره کرد که درمجموع، ارزشی بیش از یک‌میلیارد دلار داشته‌اند. فراموش نکنید AMD یکی از تأمین‌کننده‌های اصلی Cray محسوب می‌شود. موفقیت تیم قرمز در کسب قراردادهای مهم با دولت آمریکا این سؤال را ایجاد می‌کند که آن‌ها چه دستاوردی در حوزه‌ی پردازنده‌ی گرافیکی داشته‌اند که موجب جذب کارشناسان شده است؟ پاسخ را باید در معماری جدید پردازنده‌ی گرافیکی جست‌وجو کرد که AMD برای محصولات مخصوص دیتاسنتر رونمایی کرد: معماری CDNA.

معماری CDNA را می‌توان نسخه‌ای از معماری مخصوص گیمینگ RDNA دانست که به‌صورت اختصاصی برای انجام بهتر وظایف محاسباتی توسعه یافت. این معماری در کاربردهایی که نیاز به محاسبه بیشتر دارند (مانند دیتاسنتر و کاربردهای مشابه) استفاده خواهد شد. خبر جدید AMD درباره‌ی معماری اختصاصی محاسبه‌ای، یکی از مهم‌ترین اخبار آن‌ها محسوب می‌شود که در رویداد Financial Analyst Day منتشر شد. شرکت سازنده ادعا می‌کند که معماری CDNA و RDNA باوجود ریشه‌های یکسان، کارایی و توسعه‌ی منحصربه‌فرد و مستقل دارند.

درک تفاوت دو معماری جدید AMD در دنیای پردازنده و توسعه‌ای که بعدا شاید راه آن‌ها را بیشتر هم جدا کند، هنوز به زمان نیاز دارد. شرکت در مراسم رونمایی معماری جدید عنوان کرد که CDNA «بیت‌های گرافیکی» کمتری از نسخه‌های دیگر خواهد داشت؛ درنتیجه، احتمالا محصولات مبتنی‌بر CDNA از توانایی‌های گرافیکی محدودی بهره خواهند برد و همین توانایی محدود، تفاوت اصلی آن‌ها با RDNA خواهد بود. به‌طور خلاصه، می‌توان پیش‌بینی کرد AMD در مسیری قرار دارد که قبلا تولیدکننده‌های دیگر پردازنده‌ی گرافیکی پیموده‌اند. آن‌ها هم پردازنده‌های گرافیکی با رویکرد پردازشی قوی‌تر را به‌‌صورت خانواده‌های مجزا عرضه می‌کنند؛ خانواده‌ای که تفاوت‌های اساسی با پردازنده‌های گرافیکی مخصوص بازی دارند.

اهداف AMD برای معماری CDNA اکنون کاملا ساده و درک‌کردنی به‌نظر می‌رسد. آن‌ها به‌دنبال توسعه‌ی خانواده‌ای بزرگ و قدرتمند از پردازنده‌های گرافیکی هستند که به‌صورت اختصاصی برای کاربردهای دیتاسنتر و وظایف با نیاز پردازشی بالا توسعه یافته‌اند. AMD مدتی پیش وارد مسیر مذکور شد و با پردازنده‌هایی همچون Vega 20 که در کارت‌ گرافیک Radeon Instinct MI 50/60 به‌کار رفت، به‌خوبی اهداف خود را نشان داد. البته اکنون و با معرفی معماری منحصربه‌فرد، توجه بیشتر و حرفه‌ای‌تر تیم قرمز به این مسیر، مشخص می‌شود.

بخش مهمی از مسیر جدید AMD، در افزایش کارایی در وظایف یادگیری ماشین دیده می‌شود که با سرعت بیشتر در پردازش داده‌های کوچک‌تر (مانند INT4/INT8/FP16) همراه خواهد بود. البته افزایش عملکرد در وظایف مذکور، به‌معنای کاهش توانایی در وظایف سنتی FP32/FP64 نخواهد بود. ابرکامپیوترهایی که از پردازنده‌های گرافیکی AMD استفاده خواهند کرد، فعالیت‌های ریاضی دقیق را نیز در حجم بالا انجام می‌دهند. درنهایت، پردازنده‌ها و معماری جدید AMD باید توانایی انجام هر دو دسته وظایف یادگیری ماشین و پردازش و محاسبه را به‌صورت هم‌زمان داشته باشند و با انواع داده، بهترین عملکرد را نشان دهند.

AMD‌ برای رسیدن به هدف متعالی خود، باید قدرت پردازش به‌ازای توان مصرفی را هم افزایش دهد. چنین حوزه‌ای به فعالیت بیشتر در طراحی و توسعه‌ی شرکت نیاز دارد و رونمایی اخیر جزئیاتی از روند بهبود منتشر نکرد. البته شواهد نشان می‌دهند تیم قرمز از اهمیت این عامل به‌خوبی مطلع است. به‌هرحال، معماری CDNA علاوه‌بر تمرکز بر وظایف محاسبه‌ای، با تعدادی قابلیت منحصربه‌فرد خود را از رقبا متمایز می‌کند. پایداری در سطح بالا و آمادگی برای وظایف بسیار مجازی‌سازی، برخی از قابلیت‌های تمایزی هستند.

یکی از عوامل مهمی که قطعا برای پیروزی CDNA در بازار به‌کار گرفته می‌شود، دارایی اختصاصی AMD یعنی Infinity Fabric است. سیستم انحصاری IF توانایی مقیاس‌دهی بیشتر در کارایی و هماهنگی پردازنده‌ی اصلی و گرافیکی را به روندهای طراحی و توسعه‌ی AMD می‌افزاید. این سیستم بخش مهمی از پیروزی شرکت را در بازار پردازنده‌های گرافیکی باعث شد و اکنون در پردازنده‌های گرافیکی هم به‌کار گرفته می‌شود. AMD در سیستم جدید نه‌تنها IF را برای اتصال پردازنده‌های گرافیکی به یکدیگر به‌کار می‌برد؛ بلکه برای اتصال پردازنده‌ی گرافیکی به پردازنده‌ی مرکزی نیز از آن استفاده خواهد کرد. در ابرکامپیوترهای کنونی که از محصولات AMD استفاده می‌کنند، چنین ساختاری دیده می‌شود و چهار پردازنده‌ی گرافیکی به‌کمک IF به یک پردازنده‌ی مرکزی وصل می‌شوند.

پیروزی بزرگ AMD در بازار دیتاسنترها و ابرکامپیوترها زمانی ممکن می‌شود که نسل سوم Infinity Fabric آماده‌ی بهره‌برداری باشد. شرکت با بهره‌برداری از فناوری جدید می‌تواند فضای حافظه‌ی متحدی را برای پردازنده‌ی گرافیکی و اصلی فراهم کند. با چنین سیستمی، توانایی شرکت برای تأمین هم‌زمان پردازنده‌های گرافیکی و اصلی یک سیستم، چندین برابر خواهد شد. پیاده‌سازی حافظه‌های یکپارچه جزئیات و انواع متعددی دارد و در رونمایی اخیر، اطلاعاتی از آن‌ها منتشر نشد. نکته‌ی مهم آن است که استفاده از حافظه‌ی یکپارچه، سیستم برنامه‌نویسی ناهمگن را آسان‌تر می‌کند و درنهایت، می‌توان پردازنده‌های گرافیکی را به‌عنوان انتخابی مناسب در سرورها در نظر گرفت.

معماری CDNA امروز به‌عنوان شاخه‌ای مستقل از معماری پردازنده‌های گرافیکی AMD شناخته می‌شود. مدیریت طراحی و توسعه‌ی محصولات مرتبط نیز برعهده‌ی مدیر بخش دیتاسنتر شرکت، فارست نوراد، خواهد بود. درنتیجه‌ی ساختاربندی جدید، نقشه‌ی راه پردازنده‌های مبتنی بر CDNA نیز منحصربه‌فرد می‌شود. AMD پردازنده‌ی Vega 20 را به‌عنوان اولین محصول شاخه‌‌ی جدید پردازنده‌های گرافیکی معرفی می‌کند. دو پردازنده‌ی گرافیکی جدید نیز به‌زودی در همین شاخته‌ی جدید معرفی خواهند شد که فعلا با نام‌های CDNA 1 و CDNA 2 شناخته می‌شوند.

پردازنده‌ی گرافیکی CDNA 1 زودتر از محصولات دیگر AMD در دسته‌ی پردازنده‌ی گرافیکی دیتاسنتر معرفی خواهد شد. شرکت سازنده می‌گوید این پردازنده برای کاربردهای یادگیری ماشین و وظایف پردازشی سنگین بهینه‌سازی می‌شود. به‌علاوه، CDNA مجهز به IF هم خواهد بود و به‌احتمال زیاد، از نسل دوم آن بهره می‌برد. هنوز مشخص نیست پردازنده‌ی گرافیکی مذکور در هیچ‌یک از قراردادهای شرکت در حوزه‌ی ابرکامپیوتر استفاده خواهد شد یا خیر. همچنین باتوجه به اینکه ابرکامپیوتر El Capitan مجهز به CDNA 2 خواهد بود، احتمالا CDNA در ابرکامپیوتر Frontier استفاده می‌شود.

پردازنده‌ی گرافیکی CDNA 2 پس از نسخه‌ی اول عرضه خواهد شد که شرکت سازنده فعلا اطلاعاتی زیادی از آن منتشر نمی‌کند. به‌هرحال، هنوز خبری از پردازنده‌ی اول هم نیست و انتظار اطلاعات از پردازنده‌ی دوم، منطقی به‌نظر نمی‌رسد. درنهایت، تنها می‌دانیم CDNA 2 از نسل سوم IF بهره خواهد بود. به‌علاوه، در تولید تراشه‌ی آن نیز از روش تولیدی جدیدی استفاده می‌شود که AMD فعلا آن را Advanced Node می‌نامد. باتوجه به اطلاعات منتشرشده، می‌توان CDNA 2 را محصول بسیار مهم AMD در مسیر برنامه‌های پردازشی ناهمگن دانست که درنهایت به سیستم حافظه‌ی یکپارچه و متحد برای پردازنده‌ی گرافیکی و اصلی ختم خواهد شد.

AMD‌ هیچ اطلاعات دقیق و جزئی درباره‌ی زمان عرضه‌ی پردازنده‌های گرافیکی مبتنی بر CDNA ارائه نکرد. البته نقشه‌ی راه منتشرشده، تنها تا سال ۲۰۲۲ را نشان می‌دهد؛ درنتیجه احتمالا شرکت پیش‌بینی می‌کند که تا سال ۲۰۲۲، پردازنده‌ی CDNA 2 را به تولید انبوه برساند. این برنامه‌ی زمان‌بندی، هماهنگی کاملی با برنامه‌ی رونمایی ابرکامپیوتر El Capitan دارد که در سال ۲۰۲۳ وارد مدار اجرایی خواهد شد.

اطلاعات جدید از AMD نشان می‌دهد که آن‌ها برنامه‌هایی کاملا بلندپروازانه برای آینده‌ی فعالیت در بازار دیتاسنتر دارند. اگرچه آن‌ها هنوز مسیر زیادی تا کسب سهم مناسب از بازار در پیش دارند، نقشه‌ی راه چشمگیری برای رسیدن به هدف ترسیم کرده‌اند. AMD به‌خوبی بازار دیتاسنتر را از دو جنبه‌ی فناوری و درآمدزایی درک می‌کند؛ به‌همین‌دلیل، توسعه‌ی یک خط جدا برای محصولات اختصاصی بازار مذکور، تصمیمی منطقی و عقلانی برای کسب پیروزی‌های آتی به‌نظر می‌رسد.