AMD大爆發 Vega GPU架構技術要點總結

　　幾何渲染引擎：更靈活、更快速

　　幾何計算是3D渲染的基礎，在AMD的GPU中，幾何渲染還是由固定的幾何著色引擎來完成。專屬硬件的優點是運行效率高、速度快，缺點是硬件處理缺乏靈活性，每一次幾何計算都必須機械化地執行，而很難進行優化。

　　我們舉一個例子，右邊兩張圖片分別是PC游戲《殺出重圍：人類分裂》中的巨像之城(Golem City)的場景和該場景的幾何線框圖。AMD介紹說，這幅場景有多達2.2億個多邊形需要進行計算，但最終輸出的畫面其實只有 0.02 億個多邊形，也就是大多數的多邊形，其實都是后臺計算、不需要被顯示出來，但它們耗費了超過98%的計算資源。

　　《殺出重圍：人類分裂》游戲中的場景

　　《殺出重圍：人類分裂》游戲場景對應的幾何線框圖

　　有鑒于此，越來越多的開發者拋棄了傳統的幾何單元，改用靈活的計算著色器來進行幾何處理—通過對算法的優化，可以將大量的中間計算省略，達到節省硬件資源、提高游戲性能的目的。

　　AMD在Vega架構中，也引入了這套機制——Vega GPU的幾何流水線中新增了名為 Primitive Shader(圖元著色器)的新型計算單元，這個新的著色器可以舍棄大量的無效幾何計算，從而精簡、快速地完成任務。AMD的最終目標是徹底拋棄傳統的幾何單元、以這套靈活的著色器來代替它。

　　此外，為了持續提升幾何處理性能，AMD還引入了名為“Intelligent Workgroup Dostributor(智能工作組分發器)”的計算單元，它可以支持更多的著色器引擎，并且可以根據負載情況智能地在各引擎間分配幾何計算任務。而當前AMD的GCN架構最多只支持4個幾何著色引擎，沒有增強的潛力。而即便在同樣4個著色引擎的情況下，Vega GPU每周期也能處理11個多邊形、相當于現有產品的兩倍。

　　Vega中的智能工作組分發器，允許支持更多的幾何引擎。

　　Vega的幾何效率提升了兩倍

　　下一代像素引擎

　　Vega的像素著色引擎同樣進行大量的優化，AMD將它稱為Draw-streaming binning rasterizer(簡稱 DSBR，渲染流分倉光柵器)。

　　DSBR引擎在執行效率上獲得質的飛躍，我們知道，復雜的3D畫面，需要進行大量的渲染，而其中絕大多數的工作都是位于后臺，真正展現出最終畫面的有效渲染只占據極小的部分—這與我們前面說的幾何渲染類似。之前AMD GPU對此并沒有很好的優化，都是直接進入到渲染環節。而DSBR引擎則對工作流程作了優化：它會先在一個高速緩存中對3D場景給定的對象預先處理，然后GPU清空掉這個緩存、再拾取起其余的數據。而DSBR就可以讓GPU抓取出有效渲染和非可視像素的無效渲染，并將無效的渲染操作省略掉，只專注于可視部分的像素渲染。

　　DSBR引擎同樣通過優化、顯著提升執行效率

　　換言之，DSBR并不直接提升硬件的能力，而是通過削減無效渲染、減輕硬件負擔，同樣達到提升像素渲染性能的效果。這套機制同時也意味著，節省功耗、降低發熱量，具備更高的性能提升潛力。

　　為配合DSBR的運作，AMD對Vega的緩存架構進行重大改進，GPU的后端單元可以直接訪問到片上的二級高速緩存，數據的訪問、操作動作直接在此實現。而傳統的GPU中，紋理和像素的內存讀取操作并不一致，比如渲染紋理操作時，數據要先寫到顯存中、然后再被讀取到紋理緩存里，也就是每一次數據都要來回搬動、效率低下。而如果開發者要執行紋理、像素同步渲染時，程序指令與硬件工作流程就會出現沖突，增加了編程的難度。顯然，Vega的改進要渲染流程簡單了許多，大量的數據訪問都可以在片內二級緩存高效率地完成，對性能的增益顯而易見。

　　Vega的后端渲染單元可直接訪問二級緩存

　　不過，DSBR只是Vega像素渲染的一個可選項，實際的任務還是根據游戲的情況來完成，有的游戲還是對傳統架構進行編程，那DSBR暫時還無用武之地。但對支持該特性的新游戲而言，DSBR可以帶來顯著的效能提升。