GPU s viacčipovými modulmi (MCM) by mohli byť budúcnosťou grafiky

GPU sú monolitické; výrobcovia vytvárajú celé GPU ako jeden veľký čip. Vytváranie menších tranzistorov je čoraz ťažšie, takže dni masívnych GPU čipov môžu čoskoro skončiť. Namiesto toho môže byť budúcnosť s viacčipovým modulom (MCM).

Čo je to MCM GPU?

Koncept MCM GPU je jednoduchý. Namiesto jedného veľkého čipu GPU obsahujúceho všetky prvky spracovania máte viacero menších jednotiek GPU navzájom prepojených pomocou systému pripojenia s extrémne vysokou šírkou pásma, niekedy označovaného ako „látka“. To umožňuje modulom komunikovať medzi sebou, ako keby boli súčasťou monolitického GPU.

Vytváranie menších modulov GPU a ich spojenie je výhodnejšie ako monolitický prístup. Na začiatok by ste očakávali lepšie výnosy z každého kremíkového plátku, pretože chyba by zničila iba jeden modul a nie celý GPU. To by mohlo viesť k lacnejším GPU a výrazne zjednodušiť škálovanie výkonu. Ak chcete rýchlejšiu grafickú kartu, stačí pridať ďalšie moduly!

Pamätá si niekto SLI a Crossfire?

Myšlienka použitia viacerých žetónov na zvýšenie nie je nová. Možno si pamätáte časy, keď najrýchlejšie herné počítače používali viacero vzájomne prepojených grafických kariet. Riešenie NVIDIA bolo známe ako SLI (Scalable Link Interface) a AMD malo Crossfire.

Škálovanie výkonu nebolo nikdy dokonalé, pričom druhá karta pridávala v priemere možno 50 – 70 % výkonu. Hlavným problémom bolo nájsť spôsob, ako rozdeliť vykresľovacie zaťaženie medzi dva alebo viac GPU. Ide o komplexnú úlohu a SLI aj Crossfire boli obmedzené na šírku pásma.

Vyskytli sa tiež rôzne grafické chyby a problémy s výkonom, ktoré vyplynuli z tohto prístupu. V časoch rozkvetu SLI zúrili mikro-stuttery. V súčasnosti túto funkciu nenájdete na spotrebiteľských GPU a vďaka tomu, ako fungujú renderovacie kanály v hrách, už SLI nie je možné. Špičkové karty, ako je RTX 3090, stále majú NVLink na prepojenie viacerých kariet, ale je to skôr pre špeciálne pracovné zaťaženie GPGPU než pre vykresľovanie v reálnom čase.

MCM GPU predstavujú softvér, ako sú hry alebo grafický softvér, ako jeden monolitický GPU. Všetko vyvažovanie záťaže a koordinácia sa rieši na hardvérovej úrovni, takže staré zlé časy SLI by sa už nemali vrátiť.

S CPU sa to už stalo

Ak vám myšlienka MCM znie povedome, je to preto, že tento typ technológie je už bežný v CPU. Konkrétne je spoločnosť AMD známa priekopníckymi „čipovými“ dizajnmi, kde sú ich CPU vyrobené z viacerých modulov spojených „nekonečnou tkaninou“. Intel tiež od roku 2016 vytvára produkty na báze čipov.

Má Apple Silicon GPU MCM?

Najnovšie čipy Apple Silicon obsahujú viacero nezávislých GPU, takže nie je nesprávne považovať ich za príklad technológie GPU MCM. Zoberme si Apple M1 Ultra, čo sú doslova dva čipy M1 Max zlepené dohromady prepojením s vysokou šírkou pásma. Hoci Ultra obsahuje dva GPU M1 Max, predstavujú jeden GPU pre akýkoľvek softvér, ktorý beží na vašom Macu.

Tento prístup výroby väčších a lepších čipov zlepením viacerých modulov SoC (System on a Chip) sa pre Apple ukázal ako celkom efektívny!

Technológia MCM je na nás

V čase písania tohto článku je nadchádzajúcou generáciou GPU RDNA 3 od AMD a séria RTX 40 od NVIDIA. Úniky a zvesti naznačujú veľkú šancu, že RDNA 3 bude GPU MCM a rovnaké klebety sa šíria aj o budúcich GPU NVIDIA.

To znamená, že môžeme byť na pokraji veľkého skoku vo výkone GPU spojeného s potenciálnym poklesom ceny, keďže výnosy sa zlepšujú, čo znižuje cenu vlajkových alebo špičkových kariet.