Nvidia RT Cores เทียบกับ AMD Ray Accelerators - อธิบาย

ด้วยการ์ดแสดงผล RTX รุ่นแรกในปี 2018 Nvidia ได้แนะนำให้โลกรู้จักกับคุณสมบัติใหม่ล่าสุดที่ควรจะเปลี่ยนภูมิทัศน์ของการเล่นเกมอย่างที่เรารู้กัน กราฟิกการ์ด RTX 2000 ซีรีส์รุ่นแรกใช้สถาปัตยกรรมทัวริงใหม่และรองรับการติดตามเรย์แบบเรียลไทม์ในเกม Ray Tracing มีอยู่แล้วในแอนิเมชั่น 3 มิติระดับมืออาชีพและสาขาสังเคราะห์ แต่ Nvidia ให้การสนับสนุนการเรนเดอร์เกมแบบเรียลไทม์โดยใช้เทคโนโลยี Ray Tracing แทนการแรสเตอร์แบบเดิมซึ่งควรจะเปลี่ยนเกม Rasterization เป็นเทคนิคดั้งเดิมในการแสดงผลเกมในขณะที่ Ray Tracing ใช้การคำนวณที่ซับซ้อนเพื่ออธิบายว่าแสงจะโต้ตอบและทำงานอย่างไรในสภาพแวดล้อมของเกมอย่างแม่นยำเหมือนในชีวิตจริง คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ Ray Tracing และ Rasterization ในส่วนเนื้อหานี้.

ย้อนกลับไปในปี 2018 AMD ไม่มีคำตอบสำหรับกราฟิกการ์ดซีรีส์ RTX ของ Nvidia และฟังก์ชันการทำงานของ Ray Tracing ทีม Red ยังไม่พร้อมสำหรับการเปิดตัวนวัตกรรมของ Nvidia และทำให้ข้อเสนอพิเศษของพวกเขาเสียเปรียบอย่างมากเมื่อเทียบกับ Team Green AMD RX 5700 XT เป็นกราฟิกการ์ดที่ยอดเยี่ยมในราคา 399 เหรียญสหรัฐซึ่งเทียบกับประสิทธิภาพของ RTX 2070 Super มูลค่า 499 เหรียญ ปัญหาใหญ่ที่สุดสำหรับ AMD คือข้อเท็จจริงที่ว่าคู่แข่งนำเสนอเทคโนโลยีที่พวกเขาไม่มี สิ่งนี้ควบคู่ไปกับชุดคุณสมบัติที่หลากหลายการรองรับ DLSS ไดรเวอร์ที่เสถียรและประสิทธิภาพที่เหนือกว่าโดยรวมทำให้ข้อเสนอของ Nvidia เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเมื่อพูดถึงรุ่น Turing vs RDNA

AMD RX 6000 series พร้อม Ray Tracing

ก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็วในปี 2020 และในที่สุด AMD ก็ได้ต่อสู้กับข้อเสนอชั้นนำของ Nvidia AMD ไม่เพียง แต่แนะนำการรองรับ Real-Time Ray Tracing ในเกมเท่านั้น แต่ยังได้เปิดตัวการ์ดแสดงผล 3 ตัวที่สามารถแข่งขันกับกราฟิกการ์ดชั้นนำจาก Nvidia ได้อีกด้วย AMD RX 6800, RX 6800 XT และ RX 6900 XT กำลังต่อสู้แบบตัวต่อตัวกับ Nvidia RTX 3070, RTX 3080 และ RTX 3090 ตามลำดับ ในที่สุด AMD ก็สามารถแข่งขันได้อีกครั้งในด้านบนสุดของกลุ่มผลิตภัณฑ์ซึ่งเป็นข่าวที่มีแนวโน้มสำหรับผู้บริโภคเช่นกัน

อย่างไรก็ตามสิ่งต่าง ๆ ไม่ได้เป็นผลดีกับ AMD ด้วย แม้ว่า AMD จะเปิดตัวการรองรับ Real-Time Ray Tracing ในเกม แต่ประสิทธิภาพของ Ray Tracing ของพวกเขาได้รับการต้อนรับอย่างอบอุ่นจากทั้งผู้ตรวจสอบและผู้บริโภคทั่วไป เป็นที่เข้าใจได้ว่าเนื่องจากนี่เป็นความพยายามครั้งแรกของ AMD ใน Ray Tracing ดังนั้นจึงไม่ยุติธรรมเล็กน้อยที่จะคาดหวังให้พวกเขามอบประสิทธิภาพ Ray Tracing ที่ดีที่สุดในความพยายามครั้งแรกของพวกเขา อย่างไรก็ตามมันทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับวิธีการใช้งาน Ray Tracing ของ AMD เมื่อเทียบกับการใช้งานของ Nvidia ที่เราเห็นกับ Turing และสถาปัตยกรรม Ampere ในปัจจุบัน

ชุดเทคโนโลยี RTX ของ Nvidia

เหตุผลหลักที่ความพยายามของ AMD ดูเหมือนจะไม่เพียงพอเมื่อเทียบกับ Nvidia ก็คือ AMD เล่นกับ Nvidia เป็นหลักและมีเวลาในการพัฒนาและใช้งาน Ray Tracing ให้สมบูรณ์แบบมากขึ้นหรือน้อยลงเพียง 2 ปีเท่านั้น ในทางกลับกัน Nvidia ได้พัฒนาเทคโนโลยีนี้มานานกว่าเนื่องจากไม่มีใครสามารถแข่งขันได้ที่ด้านบนสุดของกองผลิตภัณฑ์ Nvidia ไม่เพียง แต่ให้การสนับสนุน Ray Tracing ก่อน AMD แต่ยังมีระบบนิเวศการสนับสนุนที่ดีกว่าซึ่งสร้างขึ้นจากเทคโนโลยีด้วยเช่นกัน

Nvidia ออกแบบกราฟิกการ์ด RTX 2000 series โดยมี Ray Tracing เป็นโฟกัสหลัก สิ่งนี้เห็นได้ชัดตลอดการออกแบบสถาปัตยกรรมทัวริงเอง Nvidia ไม่เพียงเพิ่มจำนวน CUDA Cores เท่านั้น แต่ยังเพิ่มคอร์ Ray Tracing เฉพาะที่เรียกว่า "RT Cores" ซึ่งจัดการกับการคำนวณจำนวนมากที่จำเป็นสำหรับ Ray Tracing Nvidia ยังพัฒนาเทคโนโลยีที่เรียกว่า“ Deep Learning Super Sampling หรือ DLSS” ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ยอดเยี่ยมที่ใช้การเรียนรู้เชิงลึกและ AI เพื่อทำการขยายขนาดและสร้างงานใหม่และยังชดเชยการสูญเสียประสิทธิภาพของ Ray Tracing Nvidia ยังเปิดตัว“ Tensor Cores” โดยเฉพาะในการ์ดซีรีส์ GeForce ซึ่งออกแบบมาเพื่อช่วยใน Deep Learning และ AI Tasks เช่น DLSS นอกจากนั้น Nvidia ยังทำงานร่วมกับสตูดิโอเกมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเกม Ray Tracing ที่กำลังจะมาถึงสำหรับฮาร์ดแวร์ Nvidia โดยเฉพาะเพื่อให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้สูงสุด

RT Cores ของ Nvidia

RT หรือ Ray Tracing Cores เป็นแกนฮาร์ดแวร์เฉพาะของ Nvidia ที่ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อจัดการกับภาระงานการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับ Real-Time Ray Tracing ในเกม การมีคอร์เฉพาะสำหรับ Ray Tracing จะช่วยลดภาระงานจำนวนมากจาก CUDA Cores ที่ทุ่มเทให้กับการเรนเดอร์มาตรฐานในเกมเพื่อให้ประสิทธิภาพไม่ได้รับผลกระทบมากเกินไปจากความอิ่มตัวของการใช้งานคอร์ RT Cores สละความคล่องตัวและใช้ฮาร์ดแวร์ที่มีสถาปัตยกรรมพิเศษสำหรับการคำนวณพิเศษหรืออัลกอริทึมเพื่อให้ได้ความเร็วที่เร็วขึ้น

อัลกอริธึมการเร่งความเร็ว Ray Tracing ที่รู้จักกันทั่วไปคือ BVH และ Ray Packet Tracing และแผนผังของสถาปัตยกรรมทัวริงยังกล่าวถึง BVH (Bounding Volume Hierarchy) Transversal RT Core ได้รับการออกแบบมาเพื่อระบุและเร่งคำสั่งที่เกี่ยวข้องกับการเรนเดอร์ Ray Traced ในเกม

ตามที่อดีตสถาปนิก GPU อาวุโสของ Nvidia Yubo Zhang กล่าวว่า

Nvidia ยังระบุไว้ในเอกสารรายงานสถาปัตยกรรม Turing ว่า RT Cores ทำงานร่วมกับการกรองแบบ denoising ขั้นสูงโครงสร้างการเร่ง BVH ที่มีประสิทธิภาพสูงที่พัฒนาโดย NVIDIA Research และ API ที่เข้ากันได้กับ RTX เพื่อให้ได้การติดตามเรย์แบบเรียลไทม์บน Turing GPU เดียว RT Cores เคลื่อนที่ไปตาม BVH โดยอัตโนมัติและด้วยการเร่งการทดสอบการข้ามผ่านและการทดสอบจุดตัดของเรย์ / สามเหลี่ยมทำให้พวกเขาลดการโหลด SM ทำให้สามารถจัดการกับจุดยอดพิกเซลและคำนวณงานแรเงาอื่นได้ ฟังก์ชั่นต่างๆเช่นการสร้าง BVH และการติดตั้งจะถูกจัดการโดยคนขับและการสร้างเรย์และการบังแดดได้รับการจัดการโดยแอปพลิเคชันผ่านเฉดสีใหม่ ๆ สิ่งนี้ช่วยให้หน่วย SM ทำงานกราฟิกและการคำนวณอื่น ๆ ได้

ตัวเร่งความเร็วเรย์ของ AMD

AMD ได้เข้าสู่การแข่งขัน Ray Tracing ด้วย RX 6000 series และด้วยเหตุนี้พวกเขายังได้นำเสนอองค์ประกอบหลักบางประการในการออกแบบสถาปัตยกรรม RDNA 2 ที่ช่วยในคุณสมบัตินี้ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ Ray Tracing ของ AMD RDNA 2 GPUs AMD ได้รวมส่วนประกอบ Ray Accelerator ไว้ในการออกแบบหน่วยประมวลผลหลัก Ray Accelerator เหล่านี้ควรจะเพิ่มประสิทธิภาพของ Compute Units มาตรฐานในปริมาณงานคำนวณที่เกี่ยวข้องกับ Ray Tracing

กลไกเบื้องหลังการทำงานของ Ray Accelerator ยังค่อนข้างคลุมเครืออย่างไรก็ตาม AMD ได้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับองค์ประกอบเหล่านี้ว่าควรจะทำงานอย่างไร จากข้อมูลของ AMD Ray Accelerator เหล่านี้มีจุดประสงค์ที่ชัดเจนในการสำรวจโครงสร้าง Bounded Volume Hierarchy (BVH) และกำหนดจุดตัดระหว่างรังสีและกล่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ (และในที่สุดก็เป็นรูปสามเหลี่ยม) การออกแบบรองรับ DirectX Ray Tracing (Microsoft’s DXR) ซึ่งเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับ PC Gaming นอกจากนั้น AMD ยังใช้ Denoiser ที่ใช้ Compute เพื่อล้างเอฟเฟกต์เฉพาะของฉากที่มีการติดตามด้วยเรย์แทนที่จะใช้ฮาร์ดแวร์ที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์ สิ่งนี้อาจสร้างแรงกดดันให้กับความสามารถในการผสมความแม่นยำสูงของ Compute Units ใหม่

ตัวเร่งความเร็วของเรย์ยังสามารถประมวลผลสี่แยกกล่องเสียงที่มีขอบเขตหรือหนึ่งจุดตัดสามเหลี่ยมต่อนาฬิกาซึ่งเร็วกว่าการแสดงฉาก Ray Traced โดยไม่ต้องใช้ฮาร์ดแวร์เฉพาะ แนวทางของ AMD มีข้อดีอย่างมากคือ RT Accelerator ของ RDNA 2 สามารถโต้ตอบกับ Infinity Cache ของการ์ดได้ เป็นไปได้ที่จะจัดเก็บ Bounded Volume Structures จำนวนมากพร้อมกันในแคชดังนั้นจึงสามารถยกเลิกการจัดการข้อมูลและเซลล์อ่านหน่วยความจำได้

ความแตกต่างที่สำคัญ

ความแตกต่างที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เห็นได้ชัดในทันทีเมื่อเปรียบเทียบ RT Cores และ Ray Accelerator ก็คือในขณะที่ทั้งสองทำหน้าที่คล้ายกัน แต่ RT Cores เป็นแกนฮาร์ดแวร์แยกเฉพาะที่มีฟังก์ชันเอกพจน์ในขณะที่ Ray Accelerator เป็นส่วนหนึ่งของ โครงสร้างหน่วยคำนวณมาตรฐานในสถาปัตยกรรม RDNA 2 ไม่เพียงแค่นั้น RT Cores ของ Nvidia ยังเป็นรุ่นที่สองพร้อมกับ Ampere ซึ่งมีการปรับปรุงด้านเทคนิคและสถาปัตยกรรมมากมายภายใต้ประทุน สิ่งนี้ทำให้การใช้งาน RT Core ของ Nvidia เป็นวิธีการ Ray Tracing ที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้งานของ AMD กับ Ray Accelerator

เนื่องจากมี Ray Accelerator ตัวเดียวที่ติดตั้งไว้ในทุกหน่วยประมวลผล AMD RX 6900 XT จึงได้รับ 80 Ray Accelerator, 6800 XT ได้รับ 72 Ray Accelerator และ RX 6800 ได้รับ 60 Ray Accelerator ตัวเลขเหล่านี้เทียบไม่ได้โดยตรงกับหมายเลข RT Core ของ Nvidia เนื่องจากเป็นคอร์เฉพาะที่สร้างขึ้นโดยคำนึงถึงฟังก์ชันเดียว RTX 3090 ได้รับ 82 2^nd แกน Gen RT, RTX 3080 ได้รับ 60 2^nd Gen RT Cores และ RTX 3070 ได้รับ 46 2^nd Gen RT Cores Nvidia ยังมี Tensor Cores แยกต่างหากในการ์ดเหล่านี้ทั้งหมดซึ่งช่วยในการเรียนรู้ของเครื่องและแอปพลิเคชัน AI เช่น DLSS ซึ่งคุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมได้ ในบทความนี้.

การเพิ่มประสิทธิภาพในอนาคต

เป็นการยากที่จะพูดในช่วงหัวเลี้ยวหัวต่อนี้ว่าอนาคตจะเป็นอย่างไรใน Ray Tracing สำหรับ Nvidia และ AMD แต่เราสามารถคาดเดาอย่างมีการศึกษาได้โดยการวิเคราะห์สถานการณ์ปัจจุบัน ในช่วงเวลาของการเขียน Nvidia ถือเป็นผู้นำที่สำคัญในประสิทธิภาพของ Ray Tracing เมื่อเปรียบเทียบโดยตรงกับข้อเสนอของ AMD แม้ว่า AMD จะเริ่มต้นได้อย่างน่าประทับใจสำหรับ RT แต่พวกเขาก็ยังตามหลัง Nvidia อยู่ 2 ปีในแง่ของการวิจัยการพัฒนาการสนับสนุนและการเพิ่มประสิทธิภาพ Nvidia ได้ล็อคชื่อ Ray Tracing ส่วนใหญ่ในปี 2020 เพื่อใช้ฮาร์ดแวร์เฉพาะของ Nvidia ได้ดีกว่าที่ AMD รวมไว้ด้วยกัน เมื่อรวมกับความจริงที่ว่า RT Cores ของ Nvidia นั้นเป็นผู้ใหญ่และมีประสิทธิภาพมากกว่า AMD's Ray Accelerators ทำให้ AMD เสียเปรียบเมื่อต้องเผชิญกับสถานการณ์ Ray Tracing ในปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม AMD ไม่ได้หยุดอยู่แค่นี้อย่างแน่นอน AMD ได้ประกาศแล้วว่าพวกเขากำลังพัฒนาทางเลือกของ AMD แทน DLSS ซึ่งเป็นตัวช่วยในการปรับปรุงประสิทธิภาพของ Ray Tracing AMD ยังทำงานร่วมกับสตูดิโอเกมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเกมที่กำลังจะมาถึงสำหรับฮาร์ดแวร์ของพวกเขาซึ่งแสดงในเกมเช่น GodFall และ Dirt 5 ที่การ์ด RX 6000 ของ AMD ทำงานได้ดีอย่างน่าประหลาดใจ ดังนั้นเราจึงสามารถคาดหวังว่าการสนับสนุน Ray Tracing ของ AMD จะดีขึ้นเรื่อย ๆ สำหรับชื่อที่กำลังจะมาถึงและการพัฒนาเทคโนโลยีที่กำลังจะเกิดขึ้นเช่น DLSS Alternative

ด้วยเหตุนี้ในขณะที่เขียน RTX Suite ของ Nvidia นั้นทรงพลังเกินกว่าที่จะเพิกเฉยสำหรับใครก็ตามที่กำลังมองหาประสิทธิภาพการทำงานของ Ray Tracing อย่างจริงจัง คำแนะนำมาตรฐานของเราคือการ์ดจอ RTX 3000 series ใหม่จาก Nvidia มากกว่า AMD’s RX 6000 series สำหรับใครก็ตามที่มองว่า Ray Tracing เป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจซื้อ สิ่งนี้อาจและควรเปลี่ยนแปลงไปตามข้อเสนอในอนาคตของ AMD ตลอดจนการปรับปรุงทั้งไดรเวอร์และการเพิ่มประสิทธิภาพเกมเมื่อเวลาผ่านไป

คำพูดสุดท้าย

ในที่สุด AMD ก็ได้ก้าวขึ้นสู่ฉาก Ray Tracing ด้วยการเปิดตัวกราฟิกการ์ด RX 6000 series ที่ใช้สถาปัตยกรรม RDNA 2 แม้ว่าพวกเขาจะไม่เอาชนะการ์ด RTX 3000 ของ Nvidia ในการวัดประสิทธิภาพ Ray Tracing โดยตรง แต่ข้อเสนอของ AMD นั้นให้ประสิทธิภาพการแรสเตอร์ที่แข่งขันได้สูงและคุ้มค่าที่น่าประทับใจซึ่งอาจดึงดูดผู้เล่นเกมที่ไม่สนใจ Ray Tracing มากนัก อย่างไรก็ตาม AMD อยู่ในเส้นทางที่ดีในการปรับปรุงประสิทธิภาพของ Ray Tracing โดยมีขั้นตอนสำคัญหลายอย่างต่อเนื่องกันอย่างรวดเร็ว

แนวทางของ Nvidia และ AMD สำหรับ Ray Tracing นั้นค่อนข้างคล้ายกัน แต่ทั้งสอง บริษัท ใช้เทคนิคฮาร์ดแวร์ที่แตกต่างกันในการทำเช่นนั้น การทดสอบเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่า RT Cores เฉพาะของ Nvidia มีประสิทธิภาพดีกว่าตัวเร่งเรย์ของ AMD ที่ติดตั้งไว้ในหน่วยประมวลผล สิ่งนี้อาจไม่น่ากังวลสำหรับผู้ใช้ปลายทางมากนัก แต่เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาสำหรับอนาคตเนื่องจากขณะนี้นักพัฒนาเกมต้องเผชิญกับการตัดสินใจที่จะเพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติ RT ของพวกเขาสำหรับวิธีใดวิธีหนึ่ง