AMD大爆发 Vega GPU架构技术要点总结

　　几何渲染引擎：更灵活、更快速

　　几何计算是3D渲染的基础，在AMD的GPU中，几何渲染还是由固定的几何着色引擎来完成。专属硬件的优点是运行效率高、速度快，缺点是硬件处理缺乏灵活性，每一次几何计算都必须机械化地执行，而很难进行优化。

　　我们举一个例子，右边两张图片分别是PC游戏《杀出重围：人类分裂》中的巨像之城(Golem City)的场景和该场景的几何线框图。AMD介绍说，这幅场景有多达2.2亿个多边形需要进行计算，但最终输出的画面其实只有 0.02 亿个多边形，也就是大多数的多边形，其实都是后台计算、不需要被显示出来，但它们耗费了超过98%的计算资源。

　　《杀出重围：人类分裂》游戏中的场景

　　《杀出重围：人类分裂》游戏场景对应的几何线框图

　　有鉴于此，越来越多的开发者抛弃了传统的几何单元，改用灵活的计算着色器来进行几何处理—通过对算法的优化，可以将大量的中间计算省略，达到节省硬件资源、提高游戏性能的目的。

AMD在Vega架构中，也引入了这套机制——VegaGPU的几何流水线中新增了名为 Primitive Shader(图元着色器)的新型计算单元，这个新的着色器可以舍弃大量的无效几何计算，从而精简、快速地完成任务。AMD的最终目标是彻底抛弃传统的几何单元、以这套灵活的着色器来代替它。

　　此外，为了持续提升几何处理性能，AMD还引入了名为“Intelligent Workgroup Dostributor(智能工作组分发器)”的计算单元，它可以支持更多的着色器引擎，并且可以根据负载情况智能地在各引擎间分配几何计算任务。而当前AMD的GCN架构最多只支持4个几何着色引擎，没有增强的潜力。而即便在同样4个着色引擎的情况下，VegaGPU每周期也能处理11个多边形、相当于现有产品的两倍。

　　Vega中的智能工作组分发器，允许支持更多的几何引擎。

　　Vega的几何效率提升了两倍

　　下一代像素引擎

　　Vega的像素着色引擎同样进行大量的优化，AMD将它称为Draw-streaming binning rasterizer(简称 DSBR，渲染流分仓光栅器)。

　　DSBR引擎在执行效率上获得质的飞跃，我们知道，复杂的3D画面，需要进行大量的渲染，而其中绝大多数的工作都是位于后台，真正展现出最终画面的有效渲染只占据极小的部分—这与我们前面说的几何渲染类似。之前AMD GPU对此并没有很好的优化，都是直接进入到渲染环节。而DSBR引擎则对工作流程作了优化：它会先在一个高速缓存中对3D场景给定的对象预先处理，然后GPU清空掉这个缓存、再拾取起其余的数据。而DSBR就可以让GPU抓取出有效渲染和非可视像素的无效渲染，并将无效的渲染操作省略掉，只专注于可视部分的像素渲染。

　　DSBR引擎同样通过优化、显著提升执行效率

　　换言之，DSBR并不直接提升硬件的能力，而是通过削减无效渲染、减轻硬件负担，同样达到提升像素渲染性能的效果。这套机制同时也意味着，节省功耗、降低发热量，具备更高的性能提升潜力。

　　为配合DSBR的运作，AMD对Vega的缓存架构进行重大改进，GPU的后端单元可以直接访问到片上的二级高速缓存，数据的访问、操作动作直接在此实现。而传统的GPU中，纹理和像素的内存读取操作并不一致，比如渲染纹理操作时，数据要先写到显存中、然后再被读取到纹理缓存里，也就是每一次数据都要来回搬动、效率低下。而如果开发者要执行纹理、像素同步渲染时，程序指令与硬件工作流程就会出现冲突，增加了编程的难度。显然，Vega的改进要渲染流程简单了许多，大量的数据访问都可以在片内二级缓存高效率地完成，对性能的增益显而易见。

　　Vega的后端渲染单元可直接访问二级缓存

　　不过，DSBR只是Vega像素渲染的一个可选项，实际的任务还是根据游戏的情况来完成，有的游戏还是对传统架构进行编程，那DSBR暂时还无用武之地。但对支持该特性的新游戏而言，DSBR可以带来显著的效能提升。