> > > > Тайловый рендеринг – секретный рецепт архитектуры Maxwell/Pascal

Тайловый рендеринг – секретный рецепт архитектуры Maxwell/Pascal

Опубликовано:

nvidia 2013У последних архитектур GPU от AMD и NVIDIA есть общая черта: производители не устают рассказывать о новых функциях, но при этом тактично умалчивают детали реализации непосредственно самих потоковых процессоров. Причина понятна: компании не желают делиться с конкурентами улучшениями на аппаратном уровне, которые довольно важны для общего увеличения эффективности. Тем более что тема увеличения эффективности стояла очень остро, так как несколько лет AMD и NVIDIA приходилось довольствоваться 28-нм техпроцессом.

Дэвид Кантер (David Kanter) из Real World Tech является признанным экспертом в сфере GPU, он смог более подробно показать, какие изменения внесла NVIDIA в архитектуры Maxwell и Pascal по сравнению с Fermi и Kepler. Сама NVIDIA при объявлении первого поколения Maxwell указала прирост производительности шейдеров 35%, в случае перехода на Pascal производительность шейдеров не изменилась, если не считать преимущества перехода с 28-нм на 16-нм техпроцесс. В любом случае, будет интересно узнать причину подобного прироста производительности.

Программное обеспечение для демонстрации Tile Based Rasterization
Программное обеспечение для демонстрации Tile Based Rasterization

По всей видимости, NVIDIA для архитектур Maxwell и Pascal использовала так называемый тайловый рендеринг или растеризацию (Tile Based Rendering или Tile Based Rasterization). Тайловый рендеринг – технология не новая, она не является эксклюзивом NVIDIA. Imagination Technology или ARM уже давно опираются на Tile Based Rendering в графических ядрах PowerVR и Mali. Концепция Tile Based Rendering является противоположностью рендерингу Immediate Mode Rendering. Процесс растеризации IMR выполняется для всего кадра, в случае же TBR кадр разделяется на множество прямоугольных тайлов, и процесс растеризации выполняется уже отдельно для тайлов. Как правило, тайлы имеют размер 16x16 или 32x32 пикселей. Подобная параллелизация нагрузки отлично подходит для современных GPU с тысячами потоковых процессоров. Кроме того, у Immediate Mode Rendering довольно высокие требования к пропускной способности памяти.

У тайлового рендеринга имеется подвид под названием TBDR (Tile Based Deferred Rendering) или отложенный тайловый рендеринг. Он использовался, например, видеокартами 3dfx. Компания 3dfx приобрела технологию у Gigapixel за 150 млн. долларов США, поскольку чип GP-1 в 90-х годах привлек к себе немало внимания. Годами позже NVIDIA купила производителя видеокарт Voodoo 3dfx, и данное вложение оправдало себя в будущем.

Но у Tile Based Rendering есть и недостатки. Почти все игры и другие приложения оптимизируются под режим Immediate Mode Rendering. Поэтому с архитектурами Maxwell и Pascal NVIDIA пришлось пойти на ряд хитростей, чтобы тайловый рендеринг работал эффективно. Среди них – специальный код DirectX, управляющий растеризацией треугольников. Кроме использования Tile Based Rendering остальная часть графического конвейера осталась прежней. К ней относится тесселяция, геометрия, шейдеры и т.д.

Программное обеспечение для демонстрации Tile Based Rasterization
Программное обеспечение для демонстрации Tile Based Rasterization

Кроме NVIDIA тайловый рендеринг используют Imagination Technology и ARM. Он применялся и Intel в GPU Larabee. У приставок Microsoft Xbox 360 и Xbox One имеется 10 или 32 Мбайт памяти eDRAM/eSRAM. Ее все же недостаточно, чтобы хранить полный кадр. Поэтому встроенная на чип память (кэш) используется для хранения тайлов при использовании Tile Based Rendering, без которого не обойтись в случае 4x MSAA при разрешениях 720p или 1080p.

Схожий метод использует и NVIDIA. Пропускная способность памяти стала очень важным фактором, влияющим на производительность современных GPU. AMD и NVIDIA работают над тем, чтобы реализовать более эффективные схемы сжатия памяти, чтобы сэкономить пропускную способность. Но лучший способ экономии – отсутствие передаваемых данных, этого как раз позволяет добиться Tile Based Rendering. Соответствующие данные должны храниться во внутренней памяти GPU, поэтому и кэш L2 стал большего объема. С архитектурой Kepler NVIDIA считала достаточным 256 кбайт, у Maxwell кэш был увеличен до 2.048 кбайт.

Меньшее число операций чтения и записи в памяти приводит к увеличению эффективности энергопотребления. Таким образом, Tile Based Rendering внес свой вклад в снижение энергопотребления архитектур Maxwell и Pascal.

К сожалению, NVIDIA при объявлении архитектур Maxwell и Pascal не стала указывать подробностей, в том числе и использование Tile Based Rendering. Поэтому прошло несколько лет, прежде чем аналитики, в том числе и Дэвид Кантер, сделали соответствующее открытие. Программу, которая использовалась для анализа, можно найти на GitHub. Впрочем, Tile Based Rasterization – лишь небольшая часть улучшений, которые внесла NVIDIA в свою архитектуру. Большая их часть остается скрытой.

Социальные сети

комментарии (6)

#1
Зарегистрирован: 20.06.2015

Пользователь
Постов: 77
А в чем минусы такого рендеринга? Не просто же так его не используют повсеместно.
#2
Зарегистрирован: 23.10.2015

Новичок
Постов: 2
Возможно, из-за этого
Сообщение
3dfx приобрела технологию у Gigapixel за 150 млн. долларов США

Сообщение
NVIDIA is the only PC GPU manufacturer to use tile based rasterization

И фишка в том, что, похоже у AMD подобной технологии нет, и если представить сейчас ее реализацию на их картах и соответствующий прирост производительности процентов на 30...
#3
customavatars/avatar2759_1.gif
Зарегистрирован: 26.01.2015

Постоялец
Постов: 514
"Причина понятна: компании не желают делиться с конкурентами улучшениями на аппаратном уровне" - а также станет понятно, где и как нас обманывают. Что важнее. :)
#4
Зарегистрирован: 19.11.2014
www.moh-rus.com
Постоялец
Постов: 129
Заговоры, подговоры и просто мистика...в общем чувствую себя как 15 лет назад, когда еще ребенком смотрел РенТВ или что там..убогое и бесполезное...
#5
Зарегистрирован: 23.08.2017

Постоялец
Постов: 227
Помню когда у нвидии вышла 9 серия карт, я народу показывал ссылки на то гавно, что там вышло, что картинка там прорисовывалась не полностью. Вот вас весь тайловый рендерендинг
Чтобы показать всю красоту тайлинга, надо поставить два монитора рядом и сравнивать. Когда трава, плитка не полностью прорисовывается. Кого обманываете? На АМД радеон как была честная картинка она там так и осталась. Прибавляется фрисинк про который все забывают и начинают врать что он идет на картах нвиидии.
#6
Зарегистрирован: 23.08.2017

Постоялец
Постов: 227
Читаю оверы и удивляюсь их доля рынка интересует, а то что нвидия гонит шлак карты их не интересует, ведь недавно только владельцы страдали от DPS LATENC, то ли еще на тюринге будет. А я знаю что будет, гореть они будут, там по дешмански карты сделаны. На первых же обзорах при разборке карт уже потеки возле микросхем были.
Войдите, чтобы оставить комментарий

Возможно, вам будут интересны следующие статьи: