AMD HSA 異構運算計畫最後一塊拼圖: hUMA 統一記憶體存取

2013.05.27 01:07PM
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雖然 HSA 異質運算系統架構這個名詞是在 2013 年 1 月由包括 AMD 、 ARM 、 Imagination Technologies 、聯發科、高通、三星、德儀等共同倡導的 HSA 聯盟後才開始被提及,不過 AMD 在很早之前就以經開始提出 HSA 的概念,所謂的 GPGPU 也是一種 HSA ,而後的 APU 更是 AMD 對於 HSA 的體現。

然而對於 AMD 而言, APU 雖然滿足了讓 CPU 與 GPU 直接透過整合在 DIE 層次的超高速通道溝通,但仍少了點什麼? AMD 在上週以電話會議的形式由遊戲、軟體與異質運算總監楚含進向媒體介紹 AMD HSA 架構最後一塊拼圖, hUMA "異質運算系統架構統一記憶體存取"

APU 是 AMD 首度將 CPU 與 GPU整合在同一顆 DIE 上的新一代處理器計畫,而今年甫發表的新一代兩款 APU ,包括 Kabini 與 Temash 則更進一步的融合 I/O 通道;不過 AMD 也承認對於目前於手持設備炙手可熱的 ARM 陣營,如此的高整合卻是常態,但對於 x86 陣營則只是個開始。

雖然已經進入高整合的 SoC ,已經實現單一處理器具備 HSA 異質運算架構,然而現階段 APU 在異質運算仍面臨相當困擾的情形,就是對於記憶體的使用;在多核 CPU 架構,已經可對使用的記憶體內的資料進行統一式的存取( UMA ) ,並且彼此共享記憶體資訊。而進入整合式顯示階段,則更進一步讓 CPU 跟整合 GPU 可共享實體記憶體( NUMA )。

但是 APU 的 GPU 與 CPU 的記憶體仍是獨立分配,兩方雖然共用同樣的實體記憶體,卻必須進行實質的切割與分配,兩方的資訊並無法共用,以至於兩者的計算結果必須複製一份到另一方所使用的記憶體區塊,導致整個異質運算的流程變得瑣碎而繁複。

是故, AMD 推出全新的 hUMA 技術,讓原本 CPU 與 GPU 無法共享的實體記憶體也可進行共享,記憶體不再需要針對 CPU 與 GPU 所使用的資源進行切割分配,並且處理器本身可更彈性的調配 CPU 與 GPU 所使用的記憶體資源。

在統一記憶體的加持下, CPU 與 GPU 存放在記憶體的運算結果不再需要重新複製一份到彼此的區塊,所有的資訊可相互的直接存取,可減少記憶體空間的使用,並且大幅加速雙分運算結果的共享,提昇 HSA 異質運算的效能並且節省功耗。

在 hUMA 的加持下,可想而知對於設備導入 HSA 有相當大的幫助,舉凡伺服器、傳統電腦、平板電腦、嵌入試設備、遊戲機等都能夠獲得更高的平行運算效能,兩款甫發表的新一代遊戲機 Playstation 4 以及 Xbox One 的核心除了為 AMD 半客製計畫的客戶外,也都導入 hUMA 技術。

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