HBM2 i GDDR5X: nowe pamięci zwiększą wydajność grafiki

Nowe standardy pamięci HBM2 i GDDR5X zostały oficjalnie zatwierdzone. Oznacza to, że wkrótce nastąpi znaczne zwiększenie wydajności systemów graficznych wykorzystywanych w komputerach.

Coraz bardziej wyrafinowane gry komputerowe, aplikacje oferujące wirtualną rzeczywistość, ale także wymagania stawiane przez oprogramowanie uruchamiane w systemach HPC (High Performance Computing) uświadomiły wszystkim, że wąskim gardłem komputerów stają się zbyt wolno pracujące układy grafiki, do czego istotnie przyczyniają się instalowane w nich układy pamięci. Właśnie dlatego szereg firm i organizacji podjęło trud opracowania kolejnych, nowych standardów, dzięki którym pamięci współpracujące z procesorami GPU będą pracować znacznie wydajniej niż obecnie, a dodatkowo użytkownicy komputerów będą mieli pewność, że kupowane przez nich karty grafiki są ze sobą zgodne i nie będą powodowały problemów z instalacją i współpracą z aplikacjami.

Kilka tygodni temu JEDEC Solid State Technology Association (organizacja rozwijająca i promująca technologie używane do budowanie pamięci instalowanych w pecetach) zaakceptowała dwa nowe standardy: GDDR5X i HBM 2.0. Ten drugi znany jest też pod nazwą HBM2. Jak na razie trudno powiedzieć, który z tych standardów zdecydują się poprzeć wiodący dostawcy układów pamięciowych, co ma duże znaczenie dla ich popularyzacji. Wiadomo jednak, że Intel, AMD i Nvidia (a wszystkie trzy należą do JEDEC) zadeklarowały, że będą wspierać oba te standardy.

Ale AMD, będzie najprawdopodobniej wspierać przede wszystkim standard HBM2, do opracowania którego przyczyniła się sama. Warto przypomnieć, że firma oferuje obecnie układy grafiki bazujące na standardzie HBM, który jest poprzednikiem HBM2, czego przykładem mogą być karty Radeon R9 Fury X. Jednocześnie wydaje się, że AMD chce obecnie na dobre zrezygnować ze stosowania w kartach graficznych pamięci standardu DRAM i zastąpić je właśnie układami HBM2.

Warto zauważyć, że Samsung, największy dostawca układów pamięci komputerowych na świecie, podjął już produkcję modułów HBM2. Dlatego wydaje się, że to właśnie ten standard pamięci będzie w najbliższym czasie królować na rynku układów grafiki, chociaż sprawa nie jest do końca przesądzona.

Karta grafiki Nvidia GeForce GTX Titan X, na której producent instaluje pamięci GDDR5

Karta grafiki Nvidia GeForce GTX Titan X, na której producent instaluje pamięci GDDR5

Standard HBM2 jest na swój sposób rewolucyjny, gdyż zmienia w istotny sposób to, jak dane są przesyłane między poszczególnymi elementami kart graficznej. Przez ostatnie lata kolejne generacje układów do przetwarzania grafiki pracowały coraz wydajniej głównie dzięki modyfikacjom wprowadzanym do interfejsów pamięci. Standard HBM2 wnosi istotną zmianę, bo wykorzystuje pamięci 3D nowej generacji. A komórki takich układów nie dość że pracują szybciej, to oparte na nich pamięci mogą wymieniać dane z otoczeniem przez interfejsy o znacznie większej przepustowości, dzięki czemu system graficzny pracuje znacznie bardziej wydajnie pomimo tego, że częstotliwość taktującego zegara pozostaje taka sama.

Specjaliści zwracają uwagę na fakt, że standard GDDR5X, oferujący przepustowość rzędu 10 do 14 gigabitów na sekundę, góruje pod jednym względem nad standardem HBM 2.0. Chodzi o to, że producentom kart graficznych będzie dużo łatwiej przejść ze standardu GDDR5 na GDDR5X, niż ze standardu HBM na HBM2. Wynika to z podobnej architektury układów bazujących na standardach GDDR5X i GDDR5X, czego nie można powiedzieć o HBM i HBM2.

Stąd wniosek, że niektórym firmom – takim jak Gigabyte, MSI i EVGA, produkującym karty graficzne oparte na technologiach opracowanych przez AMD czy Nvidia – łatwiej będzie wprowadzić nowe karty graficzne wykorzystujące pamięci standardu GDDR5X. Natomiast układy HBM2 komunikują się z zewnętrznymi urządzeniami przez interfejsy zintegrowane w procesorach GPU. Choć dzięki temu pracują one rzeczywiście zdecydowanie szybciej, ale dla producentów zewnętrznych kart grafiki rozwiązanie takie wymaga opracowania nowej architektury i jest dużo trudniejsze do wdrożenia.

Micron, obecnie główny rywal firmy Samsung, opowiada się za standardem GDDR5X i zapowiada, że zacznie produkować pamięci GDDR5X na skalę przemysłową już w drugiej połowie tego roku.

Na koniec warto wspomnieć o trzecim standardzie, kryjącym się za skrótem HMC (Hybrid Memory Cube). To technologia wspierana przez firmę Micron, a jej twórcą jest organizacja Hybrid Memory Cube Consortium. Architektura tych układów została opracowana z myślą o zastosowaniach w wydajnych systemach obliczeniowych typu HPC (High-Performance Computing).

Schemat pamięci HMB pierwszej generacji zaprojektowanej przez AMD, której firma nadała nazwę 2.5D

Schemat pamięci HMB pierwszej generacji zaprojektowanej przez AMD, której firma nadała nazwę 2.5D

Jeśli chodzi o Intel, to wydaje się on być poważnie zainteresowany również standardem HMC. Firma zaprezentowała niedawno najnowszą wersję super procesora Xeon Phi (oznaczony symbolem X200 i znany pod kodową nazwą Knights Landing), który współpracuje z układami graficznymi wykorzystującymi pamięci 3D HMC.

Warto przypomnieć, że pierwszy superkomputer, który będzie zawierać 9300 procesorów Knights Landing to Cori. Maszyna ma pracować w National Energy Research Scientific Computing Center (Berkeley, Kalifornia, USA). Pisaliśmy o tym – jak i o innych wersjach tego procesora – tutaj.

Jest więc możliwe, że kolejne wersje procesora Xeon Phi będą wspierać pamięci pracujące zgodnie ze standardem HMC, chociaż oficjalnie Intel nie chce tego na razie potwierdzić.


TOP 200