3D-spel i realtid är idag 99 % av spelen, men till datorer kom de tack vare den populära Voodoo Graphics på sin tid och faktumet att ha ett chip som hade ansvaret för en gemensam funktion. Vi pratar om rasterenheten, som idag finns i alla grafikkretsar, men som kommer att försvinna med tiden. Vilka konsekvenser kommer detta att få på framtidens hårdvara?
GPU:er förändras
GPU:er är specialiserade grafikprocessorer, med viss förmåga att fungera i allmänna syften. Detta beror på att deras kärnor för länge sedan har upphört att vara för specialiserade uppgifter som ska användas för allmänna uppgifter. Därför använder många av världens stora superdatorer dem idag för storskaliga vetenskapliga och militära simuleringar, såväl som andra blomstrande applikationer som artificiell intelligens.
Det finns dock fortfarande en rad enheter som utför specifika uppgifter, men som är nödvändiga för att kunna generera grafiken. Deras jobb är inte bara att free huvudkärnorna från dem, men att arbeta parallellt. Dess största fördel är att genom att ha en fast eller specifik uppgift att utföra, kräver de färre transistorer att bygga och är därför billigare och förbrukar mindre än att få huvudkärnan att ta hand om uppgiften.
Det kan dock hända att en specialiserad hårdvara blir föråldrad, antingen för att den inte hänger med i prestandaframstegen för andra föremål eller för att den fungerar på ett mindre idealiskt sätt. Tja, vi upptäcker att i grafikkortens huvudchip dyker det upp en specifik typ av enhet och en annan typ försvinner.
Farväl till rasterenheten
Om du tittar på specifikationerna för ett grafikkort kommer du att se att ett som är mindre och mindre viktigt är det som talar om “trianglar per sekund”. Många tror att det är mängden av dessa som sätts på skärmen och andra kommer att tro att det är mängden som räknas ut. Båda är falska på grund av att detta beror på applikationen som vi kör. Dessutom är det en fast hastighet och om vi märker är det alltid klockhastigheten för antalet rasterenheter. Åtminstone idag.
Dessa enheter utvecklades i prestanda, från att kräva flera klockcykler för att rastrera en triangel, till att göra det med nuvarande hastighet, men de har inte utvecklats på tio år. Hans arbete? Projicera 3D-världen beräknad i hörn till en 2D-yta som består av pixlar, skärmen, till vilken färgen senare kommer att beräknas. Därför är det en väsentlig enhet, eftersom när vi gör en 3D-scen, slutar var och en av trianglarna med att bli pixlar; emellertid kunde nämnda enhet snart säga adjö.
Anledningen? Dina begränsningar
Problemet med rasterenheterna är att de inte är designade för att fungera med väldigt små trianglar, det vill säga de som är rastrerade i några få pixlar. Dessutom, när ett objekt består av endast ett fåtal pixlar, är vad rasterizern gör att dra slutsatsen att det är för långt borta och markera det för radering. Naturligtvis innan du kontrollerar dess avstånd till kameran med djupbufferten för att eliminera det från scenen och att det inte behöver beräknas. Detta görs även med föremål bakom ett större, vilket orsakar problem när det främre föremålet är genomskinligt till viss del. Vilket orsakar problem, men det är en helt annan sak.
Problemet? Vi rör oss in i en värld där geometri används på extrema nivåer för att detaljera karaktärer, objekt och inställningar. Vilket betyder triangelhastigheter som nuvarande rasterenheter inte kan stödja. Vilket är en flaskhals, men problemet är att de inte kan fungera bra med små trianglar. I den meningen att om vi har 100 trianglar på 50 pixlar översätts detta inte till 200 av 25 pixlar. Därför minskar dess effektivitet när polygonerna som den arbetar med är mindre.
Vad är lösningen?
Så mycket att människorna på Epic Games inför skapandet av Unreal Engine 5 har varit tvungna att skapa rasterenheter med hjälp av datorshaders för det. Det vill säga att GPU-kärnorna gör jobbet som en specialiserad funktionsenhet mycket bättre. Vilket äventyrar dess framtid. För tillfället har det inte uteslutits, men det har redan Damokles svärd på sig, liksom tessellations- eller ytindelningsenheten.
I en intervju genomförd i maj 2020 med Brian Karis , uppgav grafikprogrammeraren att de har utvecklat två typer av mjukvarutriangelrasterare för Unreal Engine 5. Detta förutsätter att Epics nya motor, som kommer att användas av dussintals spel i industrin, redan har förmågan att avstå från rasterenheten. Det vill säga, byt ut en av GPU-kärnorna för att ersätta var och en av dessa enheter och få mer prestanda med den.
De allra flesta trianglar rastreras av programvara som använder mycket specialiserade datorshaders, som har utformats för att dra nytta av det vi kan dra nytta av. Som ett resultat har vi kunnat lämna hårdvara rasteriserare i dammet på denna specifika uppgift. Mjukvarasterisering är en viktig del av Nanite som gör att vi kan göra vad den gör. Vi kan inte slå hårdvaru-rastrare i alla fall, så vi kommer att använda dem när vi avgör att det är den snabbaste vägen.
Vit och på flaska, som ni kan läsa. De kommer att försvinna på grund av att det är transistorer som NVIDIA, Intel och AMD kan dra nytta av till annat som kommer att bli viktigare i framtiden.
Varför kommer organisationen av grafikkort att förändras?
Om du tittar på diagrammen för någon GPU kommer du att se att kärnorna är ordnade i block runt en rasteriserare. Det beror på att de skickar både data till dessa enheter och även tar emot dem, beroende på vilket stadium av 3D-pipeline vi talar om. Så att ta bort det är en omorganisation. För närvarande är den idealiska storleken för 100 % effektivitet hos rasterenheter 48 pixlar för NVIDIA och 64 för AMD. Detta begränsar också antalet kärnor i modeller designade för spel. Vilket, när det gäller märket i grönt, kan ses genom att jämföra dess marker för högpresterande datorer och spel.
Som kan ses har H100 GPC ingen Raster Engine, vilket gör att den inte har en så fast organisation och därför begränsad. Denna förändring kommer att tillåta NVIDIA, och även AMD, att inte behöva designa två olika designs för HPC och Gaming, utan istället kunna dra från en universell basmodell designmässigt. Från vilket du kan iterera. Idag, oavsett om vi pratar om en central processor eller en grafikprocessor, finner vi att interkommunikationen är mellan 2/3 och 3/4 av det totala chippet och det faktum att behöva arbeta på två olika chip är skrämmande.
Låt oss inte glömma att varje ny nod är fler transistorer, detta är fler delar och fler ingenjörer att anställa. Det kommer att nå den punkt där samma grafikkort som erbjuds för vetenskapligt arbete kommer att vara high-end för spel, på grund av det faktum att det inte kommer att vara lönsamt att göra två olika modeller och elimineringen av rasterenheten kommer att vara nyckeln i hela denna utvecklingsprocess. enande.
