AMD promove ativamente a arquitetura heterogênea do sistema (HSA), um ambiente de programação simplificado, orientada para a API de computação paralela OpenCL para um grande número de arquiteturas. Um plano ambicioso, que criou a Fundação de arquitetura de sistema heterogêneo (SAH Foundation), uma larga escala focado no consórcio para harmonizar a indústria para computação heterogênea (CPU/GPU/FPGA/CMOS e outros tipos de microprocessadores).
HSA é uma arquitetura de computação inteligente que procura libertar a indústria das barreiras que limitam a inovação e o rápido desenvolvimento de hardware e software para um futuro onde interagem mais ativamente connosco, ajudando resolver nossas tarefas, ao mesmo tempo que ajudam-nos muito nas nossas actividades do dia-a-dia, tudo usando uma linguagem natural (voz gestos e toque); algo como o que é mostrado no vídeo abaixo:
Paralelismo na CPU e GPU
CPUs atuais são muito boas a execução de tarefas complexas, com muitas dependências (filiais), em alta velocidade, apesar de uma mono-nucleo de CPU é capaz de executar várias tarefas, dando em uma sensação de falso paralelismo (tarefas são executadas sequencialmente "na série" em alta velocidade), CPUs multi-core atuais oferecem verdadeiro paralelismo.
Ao contrário de CPUs, GPUs têm entre 1 e milhares de núcleos (processadores ou ALUs de sombreamento), que são otimizados para realizar tarefas múltiplas simultaneamente (em paralelo), mas estas tarefas devem ser independentes uma da outra (unbranched) para mostrar todo o seu potencial.
Ambas as unidades brilham em uma variedade de tarefas, algumas das quais tomam mais de um ou outro. HSA-se que os aplicativos podem escolher a unidade mais adequada para oferecer o melhor desempenho possível e aproveitar ao máximo o potencial do chip de processamento (CPU/GPU ou ambos).
Quais são os requisitos de hardware para HSA?
HSA promete revolucionar o progresso de nossos vários dispositivos computadorizados, mas enquanto muitos CPUs e GPUs em uma forma de apoiar HSA não serão capazes de explorar plenamente todas as suas características, para a qual exige uma unificação total e integração abordando memória, para que o controlador de memória (Memory Controller) terá que evoluir para integrar o acesso UMA tecnologias e memória NUMA.
O que é UMA e NUMA?
UMA (Uniform Memory Access) é a arquitetura de memória compartilhada usada em nossas atuais microprocessadores multinúcleo, (leitura/gravação/busca), onde cada um dos núcleos têm acesso ao controlador de memória em uma maneira uniforme (espaço de endereçamento de memória unificada) e o processo de realização independente (cada núcleo tem suas próprias memórias de cache L1/L2/L3).
NUMA (Non-Uniform Memory Access) é uma arquitetura de memória onde cada processador (CPU/GPU) tem sua própria memória local (de tempo de acesso rápido), mas ao mesmo tempo eles podem a cessar a memória não local espaço compartilhado (tempo de acesso mais lento) usando posições relativas de memória. NUMA é utilizada o controlador de memória dos nossos atuais microprocessadores e chipsets com gráficos integrados (IGP).
Desde o surgimento dos primeiros chipsets (SiS 5596) e CPUs (Cyrix MediaGX) com gráficos integrados, controladores de memória adotado duas arquiteturas de memória, e dividir a memória em espaços dedicados para ambas as unidades (Buffer de quadros de memória de vídeo para o IGP).
O uso combinado de ambas as arquiteturas de memória é muito pesado hoje (principalmente - com aplicações GPU-aceleradas), como é necessário para ler, escrever, Pesquisar e comparar os mesmos dados em ambas as direções (um processo que consome muitos ciclos de processamento) espaços para nome a fim de que os programas atuais podem usar ambas as unidades para executar com maior desempenho, processo que ironicamente perde muito a taxa de transferência máxima teórica de ambos.
É neste ponto que significa que uma nova arquitetura que elimina os inconvenientes deste tipo de arquiteturas de memória a décadas de idade: AMD Huma.
hUMA
(heterogêneo Uniform Memory Access ou uniforme, memória de acesso uniforme e heterogêneo, a memória, simplesmente UMA heterogênea) é uma arquitetura de memória nova, moderna e sofisticada, projetada para unificar entre o espaço de endereçamento de memória, CPU e GPU (memória compartilhada do primeiro espaço) a fim de aproveitar todo o potencial que são capazes de nos oferecer, eliminando muitos dos gargalos em UMA corrente e NUMA.
Para conseguir isso, a AMD remodelou significativamente o controlador de memória usado em suas futuras CPUs, APUs e GPUs, para suportar nativamente hUMA, incluindo um mecanismo de hardware de coerência (cache/DRAM), que garante em tempo real de cada unidade de hardware (CPU e GPU) para a cessar os mesmos dados em memória (atualizado constantemente), eliminando a necessidade de separar porções de memória (se local ou não-localidades) e várias cópias das mesmas informações sobre estas poções.
CPU e GPU podem a cessar o mesmo espaço de memória (físico e virtual) com a mesma prioridade (uniforme), por meio de ponteiros de memória compartilhados, permitindo que ambas as unidades a cessar o espaço de memória completo (leitura/gravação/pesquisar dados armazenados na memória), forma paginável, bidirecional, dinâmica de alta velocidade e baixa latência.
Desde que o acesso à memória unificado é executado inteiramente pelo hardware, será completamente transparente para o sistema operacional e aplicativo.
Benefícios hUMA
AMD diz que tanto os usuários como desenvolvedores, simplificando e facilitando muito o trabalho de programadores de aplicações gráficas (jogos, modelagem 3D profissional e outras aplicações) e acelerada por GPU (GPGPU), que não terá que lidar com vários truques para evitar gargalos impostos por UMA e de software.
Sem dúvida, hUMA foi especialmente concebido para impulsionar a HSA, que a AMD deverá ser adaptada pela espessura da indústria (sectores domésticos, entretenimento, industrial e servidores) usando a influência que a indústria de empresas como a Qualcomm, Samsung, Imagination Technologies e braço e os outros membros da Fundação SAH.
Produtos compatíveis para uso hUMA
A AMD projetou a arquitetura de memória hUMA como ideal para as suas APUs e SoCs que integram a CPU e GPU, e tornam-se os produtos que irão beneficiar mais com a nova arquitetura de memória, a partir de produtos com base em micro- arquitetura Steamroller (Kaveri APU), o futuro poder micro-baixo arquitetura Jaguar (SoC Beema) e, aparentemente, também o APU PlayStation 4.
Embora hUMA é ideal para APUs e SoCs, isso não significa que serão os únicos que irão desfrutar deste benefício, espera-se que outros produtos da AMD (CPU / GPU) apoiará hUMA, que, embora em alguns aspectos, vai ser algo limitado pelo barramento PCI Express, aproveitar o resto das vantagens hUMA e novo software projetado para HSA, a partir da futura arquitetura baseada em GPU gráficos Sea Islands.
AMD diz que o ser hUMA não é exclusivamente para os seus próprios produtos, e recebe um grande número de chips de outras empresas (HSA parceiro Foundation), assim que nós suspeitamos que muito em breve teremos uma versão integrada do ser hUMA no SoC ARM, MIPS, ou outros produtos, como FPGAs e outros microprocessadores programáveis e aceleradores.
