Dengan kad grafik RTX generasi pertama pada tahun 2018, Nvidia memperkenalkan dunia kepada ciri baru yang sepatutnya mengubah landskap permainan seperti yang kita ketahui. Kad grafik siri RTX 2000 generasi pertama didasarkan pada seni bina Turing baru dan membawa sokongan untuk Ray Tracing masa nyata dalam permainan. Ray Tracing sudah ada dalam bidang animasi 3D profesional dan bidang sintetik tetapi Nvidia memberikan sokongan untuk permainan permainan dalam masa nyata menggunakan teknologi Ray Tracing dan bukannya rasterisasi tradisional yang seharusnya mengubah permainan. Rasterisasi adalah teknik tradisional di mana permainan diberikan sementara Ray Tracing menggunakan pengiraan yang kompleks untuk menggambarkan secara tepat bagaimana cahaya akan berinteraksi dan berkelakuan di persekitaran permainan seperti yang berlaku dalam kehidupan nyata. Anda boleh mengetahui lebih lanjut mengenai Ray Tracing dan Rasterization dalam bahagian kandungan ini .
Ray Traced Reflections boleh menjadi aplikasi Ray Tracing yang paling menggembirakan dalam permainan - Gambar: Nvidia
Kembali pada tahun 2018, AMD tidak mempunyai jawapan untuk siri kad grafik Nvidia RTX dan fungsi Ray Tracing mereka. Pasukan Merah tidak bersedia untuk pengenalan inovatif Nvidia, dan ini menjadikan persembahan teratas mereka pada kelemahan yang ketara berbanding dengan Team Green. AMD RX 5700 XT adalah kad grafik hebat dengan harga $ 399 yang menyaingi prestasi Super $ 499 RTX 2070. Masalah terbesar bagi AMD adalah hakikat bahawa persaingan itu menawarkan teknologi yang tidak mereka miliki. Ini ditambah dengan rangkaian fitur yang beragam, sokongan DLSS, pemacu yang stabil dan prestasi keseluruhan yang unggul menjadikan persembahan Nvidia pada kelebihan yang ketara ketika datang ke generasi Turing vs RDNA.
Siri AMD RX 6000 dengan Ray Tracing
Melangkah pantas ke tahun 2020 dan AMD akhirnya membawa pertarungan ke penawaran teratas Nvidia. AMD tidak hanya memperkenalkan sokongan untuk Real-Time Ray Tracing dalam permainan, tetapi mereka juga telah mengeluarkan 3 kad grafik yang sangat kompetitif dengan kad grafik teratas dari Nvidia. AMD RX 6800, RX 6800 XT, dan RX 6900 XT saling bertarung dengan Nvidia RTX 3070, RTX 3080, dan RTX 3090. AMD akhirnya berdaya saing sekali lagi di bahagian paling atas tumpukan produk yang juga menjanjikan berita untuk pengguna.
Raytracing adalah salah satu ciri utama yang diperkenalkan AMD pada generasi ini - Image: AMD
Walau bagaimanapun, perkara-perkara tidak sepenuhnya positif untuk AMD. Walaupun AMD telah memperkenalkan sokongan untuk Real-Time Ray Tracing dalam permainan, prestasi Ray Tracing mereka mendapat sambutan hangat dari pengulas dan pengguna umum. Ini dapat difahami walaupun ini adalah percubaan pertama AMD di Ray Tracing jadi agak tidak adil untuk mengharapkan mereka memberikan prestasi Ray Tracing terbaik di luar sana dalam percubaan pertama mereka. Namun, ini menimbulkan pertanyaan tentang cara pelaksanaan Ray Tracing AMD jika dibandingkan dengan implementasi Nvidia yang kita lihat dengan seni bina Turing dan kini Ampere.
RTX Technologies suite Nvidia
Sebab utama mengapa percubaan AMD nampaknya kurang hebat berbanding dengan Nvidia adalah bahawa AMD pada dasarnya bermain dengan Nvidia dan mempunyai lebih kurang 2 tahun sahaja untuk mengembangkan dan menyempurnakan pelaksanaan Ray Tracing mereka. Nvidia sebaliknya telah mengembangkan teknologi ini lebih lama kerana mereka tidak mempunyai siapa-siapa untuk bersaing di bahagian paling atas produk. Nvidia tidak hanya memberikan sokongan Ray Tracing sebelum AMD, tetapi juga mempunyai ekosistem sokongan yang lebih baik yang dibangun di sekitar teknologi juga.
Nvidia merancang siri kad grafik RTX 2000 dengan Ray Tracing sebagai fokus utama. Ini terbukti sepanjang reka bentuk seni bina Turing itu sendiri. Nvidia tidak hanya melipatgandakan jumlah CUDA Cores, tetapi mereka juga menambahkan core Ray Tracing khusus yang dikenal sebagai 'RT Cores' yang menangani sebagian besar pengiraan yang diperlukan untuk Ray Tracing. Nvidia juga mengembangkan teknologi yang dikenal sebagai 'Deep Learning Super Sampling atau DLSS' yang merupakan teknologi hebat yang menggunakan pembelajaran mendalam dan AI untuk melakukan peningkatan tugas dan membangun kembali tugas dan juga mengimbangi penurunan kinerja Ray Tracing. Nvidia juga memperkenalkan 'Tensor Cores' khusus dalam kad siri GeForce yang dirancang untuk membantu dalam Pembelajaran Dalam dan Tugas AI seperti DLSS. Selain itu, Nvidia juga bekerjasama dengan studio permainan untuk mengoptimumkan permainan Ray Tracing yang akan datang untuk perkakasan Nvidia khusus agar prestasi dapat dimaksimumkan.
Dalam Ray Tracing, cahaya berkelakuan dalam permainan seperti yang berlaku dalam kehidupan nyata - Gambar: Nvidia
RT Cores Nvidia
RT atau Ray Tracing Cores adalah teras perkakasan khusus Nvidia yang direka khusus untuk menangani beban kerja komputasi yang dikaitkan dengan Real-Time Ray Tracing dalam permainan. Memiliki core khusus untuk Ray Tracing melepaskan banyak beban kerja dari CUDA Cores yang didedikasikan untuk rendering standard dalam permainan sehingga prestasi tidak terlalu dipengaruhi oleh pemenuhan penggunaan inti. RT Cores mengorbankan fleksibiliti dan melaksanakan perkakasan dengan seni bina khas untuk pengiraan atau algoritma khas untuk mencapai kelajuan yang lebih pantas.
Algoritma pecutan Ray Tracing yang lebih umum yang biasa diketahui adalah BVH dan Ray Packet Tracing dan rajah skema seni bina Turing juga menyebut BVH (Bounding Volume Hierarchy) Transversal. Inti RT dirancang untuk mengenal pasti dan mempercepat perintah yang berkaitan dengan rendering Ray Traced dalam permainan.
Teras RT Dijelaskan - Gambar: Nvidia
Menurut bekas arkitek GPU Kanan Nvidia, Yubo Zhang:
'[Diterjemahkan] Inti RT pada dasarnya menambahkan saluran paip khusus (ASIC) ke SM untuk menghitung persimpangan sinar dan segitiga. Ia dapat mengakses BVH dan mengkonfigurasi beberapa penyangga L0 untuk mengurangkan kelewatan akses data BVH dan segitiga. Permintaan itu dibuat oleh SM. Arahan dikeluarkan, dan hasilnya dikembalikan ke daftar tempatan SM. Arahan interleaved dan aritmetik atau arahan IO memori lain boleh bersamaan. Kerana ia adalah logik litar khusus ASIC, prestasi / mm2 dapat ditingkatkan dengan urutan besarnya dibandingkan dengan penggunaan kod shader untuk pengiraan persimpangan. Walaupun saya telah meninggalkan NV, saya terlibat dalam reka bentuk seni bina Turing. Saya bertanggungjawab untuk pewarnaan kadar berubah-ubah. Saya teruja melihat pembebasannya sekarang. '
Nvidia juga menyatakan dalam Turing Architecture White Paper bahawa RT Cores bekerjasama dengan penapisan denoising yang maju, struktur percepatan BVH yang sangat efisien yang dikembangkan oleh NVIDIA Research, dan API yang serasi RTX untuk mencapai jejak sinar masa nyata pada GPU Turing tunggal. RT Cores melintasi BVH secara autonomi, dan dengan mempercepat ujian persimpangan traversal dan sinar / segitiga, mereka melepaskan SM, memungkinkannya untuk menangani bucu, piksel, dan kerja bayangan lain. Fungsi seperti pembinaan dan pemasangan BVH dikendalikan oleh pemandu, dan penjanaan sinar dan bayangan dikendalikan oleh aplikasi melalui jenis shader baru. Ini membebaskan unit SM untuk membuat kerja grafik dan komputasi lain.
Pemecut Ray AMD
AMD telah memasuki perlumbaan Ray Tracing dengan siri RX 6000 mereka dan dengan itu, mereka juga telah memperkenalkan beberapa elemen penting pada reka bentuk seni bina RDNA 2 yang membantu dengan ciri ini. Untuk meningkatkan prestasi Ray Tracing dari GPU RDNA 2 AMD, AMD telah memasukkan komponen Ray Accelerator ke dalam Reka Bentuk Unit terasnya. Ray Accelerators ini seharusnya meningkatkan kecekapan Unit Komputasi standard dalam beban kerja komputasi yang berkaitan dengan Ray Tracing.
Mekanisme di sebalik fungsi Ray Accelerators masih agak kabur namun AMD telah memberikan beberapa gambaran mengenai bagaimana elemen-elemen ini seharusnya berfungsi. Menurut AMD, Ray Accelerators ini mempunyai tujuan yang jelas untuk melintasi struktur Bounded Volume Hierarchy (BVH) dan menentukan persimpangan antara sinar dan kotak (dan akhirnya segitiga) dengan cekap. Reka bentuknya menyokong DirectX Ray Tracing (Microsoft's DXR) yang merupakan standard industri untuk PC Gaming. Selain itu, AMD menggunakan denoiser berasaskan Compute untuk membersihkan kesan spekular dari pemandangan yang dilacak sinar daripada bergantung pada perkakasan yang dibuat khas. Ini mungkin akan memberi tekanan tambahan pada kemampuan ketepatan campuran Unit Pengiraan baru.
The Accelerators Ray dijelaskan - Gambar: AMD
Ray Accelerators juga mampu memproses empat persimpangan kotak kelantangan terikat atau satu persimpangan segitiga sesaat, yang jauh lebih cepat daripada membuat pemandangan Ray Traced tanpa perkakasan khusus. Terdapat kelebihan besar untuk pendekatan AMD iaitu RT Accelerators RDNA 2 dapat berinteraksi dengan Infinity Cache kad. Adalah mungkin untuk menyimpan sebilangan besar Struktur Volume Terikat secara serentak dalam cache, sehingga beberapa beban dapat dilepaskan dari pengurusan data dan sel membaca memori.
Perbezaan Utama
Perbezaan terbesar yang jelas ketika membandingkan RT Cores dan Ray Accelerators adalah bahawa walaupun kedua-duanya menjalankan fungsinya dengan cara yang hampir sama, RT Cores adalah core hardware terpisah yang mempunyai fungsi tunggal, sedangkan Ray Accelerators adalah sebahagian dari struktur Unit Komputasi standard dalam seni bina RDNA 2. Bukan itu sahaja, Rv Cores Nvidia berada pada generasi kedua mereka dengan Ampere dengan banyak peningkatan teknikal dan seni bina di bawahnya. Ini menjadikan pelaksanaan Rv Core Nvidia menjadi kaedah Ray Tracing yang jauh lebih efisien dan hebat daripada pelaksanaan AMD dengan Ray Accelerators.
Oleh kerana terdapat satu Ray Accelerator yang terdapat di dalam setiap Compute Unit, AMD RX 6900 XT mendapat 80 Ray Accelerators, 6800 XT mendapat 72 Ray Accelerators dan RX 6800 mendapat 60 Ray Accelerators. Nombor-nombor ini tidak dapat dibandingkan secara langsung dengan nombor RT Core Nvidia kerana itu adalah teras khusus yang dibina dengan satu fungsi. RTX 3090 mendapat 82 2ndInti RT gen, RTX 3080 mendapat 60 2ndGen RT Cores dan RTX 3070 mendapat 46 2ndCor RT Gen. Nvidia juga mempunyai Tensor Cores yang berasingan dalam semua kad ini yang membantu dalam pembelajaran mesin dan aplikasi AI seperti DLSS, yang mana anda dapat mengetahui lebih lanjut mengenai dalam artikel ini .
Terdapat satu Accelerator Ray yang dibina di setiap Unit Komputasi dalam RDNA 2 - Gambar: AMD
Pengoptimuman Masa Depan
Sukar untuk mengatakan pada masa ini bagaimana masa depan dalam Ray Tracing untuk Nvidia dan AMD, tetapi seseorang dapat membuat beberapa tekaan yang terdidik dengan menganalisis keadaan semasa. Pada masa penulisan, Nvidia memimpin prestasi Ray Tracing yang cukup signifikan jika dibandingkan secara langsung dengan persembahan AMD. Walaupun AMD telah membuat permulaan yang mengagumkan untuk RT, mereka masih 2 tahun di belakang Nvidia dari segi penyelidikan, pengembangan, sokongan, dan pengoptimuman. Nvidia telah mengunci banyak tajuk Ray Tracing sekarang pada tahun 2020 untuk menggunakan perkakasan khusus Nvidia lebih baik daripada yang disatukan oleh AMD. Ini, digabungkan dengan kenyataan bahawa RT Cores Nvidia lebih matang dan lebih kuat daripada Ray Accelerators AMD, menjadikan AMD tidak menguntungkan ketika menghadapi situasi Ray Tracing sekarang.
Walau bagaimanapun, AMD pasti tidak berhenti di sini. AMD telah mengumumkan bahawa mereka sedang mengusahakan alternatif AMD untuk DLSS yang sangat membantu dalam meningkatkan prestasi Ray Tracing. AMD juga bekerjasama dengan studio permainan untuk mengoptimumkan permainan yang akan datang untuk perkakasan mereka, yang ditunjukkan dalam tajuk seperti GodFall dan Dirt 5 di mana kad siri AMD RX 6000 menunjukkan prestasi yang sangat baik. Oleh itu, kita dapat mengharapkan sokongan Ray Tracing AMD menjadi lebih baik dan lebih baik dengan tajuk yang akan datang dan pengembangan teknologi yang akan datang seperti DLSS Alternative.
Dengan kata-kata itu, pada saat menulis RTX Suite Nvidia terlalu kuat untuk diabaikan bagi sesiapa yang mencari persembahan Ray Tracing yang serius. Cadangan standard kami akan menjadi siri kad grafik RTX 3000 baru dari Nvidia berbanding siri RX 6000 AMD untuk sesiapa sahaja yang menganggap Ray Tracing merupakan faktor penting dalam keputusan pembelian. Ini mungkin dan harus berubah dengan penawaran masa depan AMD, serta peningkatan dalam pengoptimuman pemacu dan permainan seiring berjalannya waktu.
Permainan akan datang yang menyokong RTX dan DLSS - Imej: Nvidia
Perkataan Akhir
AMD akhirnya melonjak ke pemandangan Ray Tracing dengan memperkenalkan kad grafik siri RX 6000 mereka berdasarkan seni bina RDNA 2. Walaupun mereka tidak mengalahkan kad siri Nvidia RTX 3000 dalam penanda aras Ray Tracing langsung, persembahan AMD memberikan prestasi rasterisasi yang sangat kompetitif dan nilai yang mengagumkan yang mungkin menarik bagi pemain yang tidak begitu mementingkan Ray Tracing. Walau bagaimanapun, AMD sedang dalam perjalanan untuk meningkatkan prestasi Ray Tracing dengan beberapa langkah penting berturut-turut.
Pendekatan yang diambil oleh Nvidia dan AMD untuk Ray Tracing agak serupa tetapi kedua-dua syarikat menggunakan teknik perkakasan yang berbeza untuk melakukannya. Ujian awal menunjukkan bahawa RT Cores khusus Nvidia mengungguli Ray Accelerators AMD yang dibina dalam Unit Komputasi sendiri. Ini mungkin tidak menjadi perhatian pengguna akhir, tetapi merupakan perkara penting yang harus dipertimbangkan untuk masa depan kerana pembangun permainan kini berhadapan dengan keputusan untuk mengoptimumkan fitur RT mereka untuk salah satu pendekatan.
