Nvidia RT Cores vs. AMD Ray Accelerators - Forklaret

Med den første generation af RTX-grafikkort i 2018 introducerede Nvidia verden til en helt ny funktion, der skulle ændre landskabet i spil, som vi kender det. Den første generation af grafikkort i RTX 2000-serien var baseret på den nye Turing-arkitektur og medførte understøttelse af realtidssporing i spil. Ray Tracing havde allerede eksisteret i professionel 3D-animation og syntetiske felter, men Nvidia bragte support til gengivelse i realtid af spil ved hjælp af Ray Tracing-teknologi i stedet for traditionel rasterisering, som skulle ændre spillet. Rasterisering er den traditionelle teknik, hvor spil gengives, mens Ray Tracing bruger komplekse beregninger for nøjagtigt at skildre, hvordan lys ville interagere og opføre sig i spilmiljøet, som det ville gøre i det virkelige liv. Du kan lære mere om strålesporing og rasterisering i dette indholdsstykke.

Tilbage i 2018 havde AMD ikke noget svar på Nvidias RTX-serie af grafikkort og deres Ray Tracing-funktionalitet. Det røde hold var simpelthen ikke klar til Nvidias innovative introduktion, og dette satte deres bedste tilbud i en væsentlig ulempe sammenlignet med Team Green. AMD RX 5700 XT var et fantastisk grafikkort til en pris af $ 399, som konkurrerede med præstationen på $ 499 RTX 2070 Super. Det største problem for AMD var dog, at konkurrencen tilbød en teknologi, som de ikke besidder. Dette kombineret med det mangfoldige funktionssæt, DLSS-understøttelse, stabile drivere og overordnet overlegen ydeevne sætter Nvidia-tilbudene til en væsentlig fordel, når det kommer til Turing vs RDNA-generationen.

AMD RX 6000-serien med Ray Tracing

Hurtigt frem til 2020, og AMD har endelig bragt kampen til Nvidias bedste tilbud. Ikke kun har AMD introduceret understøttelse af Real-Time Ray Tracing i spil, men de har også frigivet 3 grafikkort, der er ekstremt konkurrencedygtige over for de øverste grafikkort fra Nvidia. AMD RX 6800, RX 6800 XT og RX 6900 XT kæmper head-to-head med henholdsvis Nvidia RTX 3070, RTX 3080 og RTX 3090. AMD er endelig konkurrencedygtig igen i den øverste ende af produktstakken, hvilket også er lovende nyt for forbrugerne.

Ting er dog heller ikke helt positive for AMD. Selvom AMD har indført understøttelse af Real-Time Ray Tracing i spil, modtog deres Ray Tracing-ydeevne en lunken modtagelse fra både korrekturlæsere og de almindelige forbrugere. Det er dog forståeligt, da dette er AMDs første forsøg på Ray Tracing, så det ville være lidt uretfærdigt at forvente, at de leverede den bedste Ray Tracing-ydeevne derude i deres første forsøg. Det rejser imidlertid spørgsmål om, hvordan AMDs Ray Tracing-implementering fungerer sammenlignet med Nvidias implementering, som vi så med Turing og nu Ampere-arkitekturen.

Nvidias pakke med RTX Technologies

Hovedårsagen til, at AMDs forsøg ser ud til at være overvældende sammenlignet med Nvidias, er at AMD i det væsentlige spillede indhentning med Nvidia og havde mere eller mindre kun 2 års tid til at udvikle og perfektionere deres implementering af Ray Tracing. På den anden side har Nvidia udviklet denne teknologi i meget længere tid, da de ikke havde nogen at konkurrere imod øverst i produktstakken. Nvidia leverede ikke kun Ray Tracing-support før AMD, men det havde også et bedre supportøkosystem bygget omkring teknologien.

Nvidia designet sin RTX 2000-serie af grafikkort med Ray Tracing som det primære fokus. Dette er tydeligt i hele designet af selve Turing-arkitekturen. Ikke kun gangede Nvidia antallet af CUDA-kerner, men de tilføjede også specifikke dedikerede Ray Tracing-kerner kendt som "RT Cores", som håndterer størstedelen af ​​de beregninger, der kræves til Ray Tracing. Nvidia udviklede også en teknologi kendt som "Deep Learning Super Sampling eller DLSS", som er en fantastisk teknologi, der bruger dyb læring og AI til at udføre opskalering og genopbygningsopgaver og også kompensere for tabet af Ray Tracing. Nvidia introducerede også dedikerede "Tensor Cores" i GeForce-seriekort, som er designet til at hjælpe med dyb læring og AI-opgaver såsom DLSS. Derudover arbejdede Nvidia også med spilstudier for at optimere de kommende Ray Tracing-spil til den dedikerede Nvidia-hardware, så ydeevnen kan maksimeres.

Nvidias RT-kerner

RT eller Ray Tracing Cores er Nvidias dedikerede hardwarekerner, der er specielt designet til at håndtere den beregningsmæssige arbejdsbyrde, der er forbundet med Real-Time Ray Tracing i spil. At have specialiserede kerner til Ray Tracing aflaster meget arbejdsbyrde fra CUDA-kernerne, der er dedikeret til standardgengivelse i spil, så ydeevnen ikke påvirkes for meget af mætningen af ​​kerneanvendelsen. RT Cores ofrer alsidighed og implementerer hardware med en speciel arkitektur til specielle beregninger eller algoritmer for at opnå hurtigere hastigheder.

De mere almindelige Ray Tracing-accelerationsalgoritmer, der er almindeligt kendte, er BVH og Ray Packet Tracing, og det skematiske diagram over Turing-arkitekturen nævner også BVH (Bounding Volume Hierarchy) Transversal. RT Core er designet til at identificere og fremskynde de kommandoer, der vedrører Ray Traced-gengivelse i spil.

Ifølge Nvidias tidligere Senior GPU-arkitekt Yubo Zhang:

Nvidia anfører også i Turing Architecture White Paper, at RT Cores arbejder sammen med avanceret denoising-filtrering, en meget effektiv BVH-accelerationsstruktur udviklet af NVIDIA Research og RTX-kompatible API'er for at opnå strålesporing i realtid på en enkelt Turing GPU. RT-kerner krydser BVH autonomt, og ved at fremskynde gennemkørsels- og stråle / trekantkrydsningstest aflaster de SM, så det kan håndtere et andet toppunkt, pixel og beregning af skyggearbejde. Funktioner som BVH-bygning og ommontering håndteres af driveren, og strålegenerering og skygge styres af applikationen gennem nye typer skyggelægere. Dette frigør SM-enhederne til at udføre andet grafisk og beregningsmæssigt arbejde.

AMDs Ray Accelerators

AMD er kommet ind i Ray Tracing-løbet med deres RX 6000-serie, og med det har de også introduceret et par nøgleelementer til RDNA 2-arkitektoniske design, der hjælper med denne funktion. For at forbedre Ray Tracing-ydeevnen for AMDs RDNA 2 GPU'er har AMD integreret en Ray Accelerator-komponent i sin kerne Compute Unit Design. Disse Ray Accelerators formodes at øge effektiviteten af ​​standardcomputeenhederne i de beregningsmæssige arbejdsbelastninger relateret til Ray Tracing.

Mekanismen bag funktionen af ​​Ray Accelerators er stadig relativt vag, men AMD har givet noget indblik i, hvordan disse elementer skal fungere. Ifølge AMD har disse stråleacceleratorer et udtrykt formål med at krydse BVH-strukturen (Bounded Volume Hierarchy) og effektivt bestemme skæringspunkter mellem stråler og kasser (og til sidst trekanter). Designet understøtter fuldt ud DirectX Ray Tracing (Microsofts DXR), som er industristandarden til pc-spil. Derudover bruger AMD en Computebaseret denoiser til at rydde op i de spekulære effekter af ray-traced scener i stedet for at stole på specialbygget hardware. Dette vil sandsynligvis lægge ekstra pres på de nye Compute Units kapaciteter med blandet præcision.

Ray Accelerators er også i stand til at behandle fire afgrænsede volumenbokskryds eller en trekantkrydsning pr. Ur, hvilket er meget hurtigere end at gengive en Ray Traced-scene uden dedikeret hardware. Der er en stor fordel ved AMDs tilgang, at RDNA 2s RT Accelerators kan interagere med kortets Infinity Cache. Det er muligt at gemme et stort antal afgrænsede volumenstrukturer samtidigt i cachen, så noget belastning kan fjernes fra datastyring og hukommelseslæseceller.

Nøgleforskel

Den største forskel, der er umiddelbart åbenbar, når man sammenligner RT-kernerne og Ray-acceleratorerne, er at mens begge udfører deres funktioner ret ens, er RT-kernerne dedikerede separate hardwarekerner, der har en enestående funktion, mens Ray-acceleratorerne er en del af standard Compute Unit-strukturen i RDNA 2-arkitekturen. Ikke kun det, Nvidias RT Cores er på deres anden generation med Ampere med mange tekniske og arkitektoniske forbedringer under emhætten. Dette gør Nvidias RT Core-implementering til en meget mere effektiv og kraftig Ray Tracing-metode end AMDs implementering med Ray Accelerators.

Da der er en enkelt Ray Accelerator indbygget i hver Compute Unit, får AMD RX 6900 XT 80 Ray Accelerators, 6800 XT får 72 Ray Accelerators og RX 6800 får 60 Ray Accelerators. Disse tal kan ikke direkte sammenlignes med Nvidias RT Core-tal, da disse er dedikerede kerner bygget med en enkelt funktion i tankerne. RTX 3090 får 82 2^nd Gen RT-kerner, RTX 3080 får 60 2^nd Gen RT-kerner og RTX 3070 får 46 2^nd Gen RT kerner. Nvidia har også separate Tensor Cores i alle disse kort, der hjælper med maskinlæring og AI-applikationer som DLSS, som du kan lære mere om i denne artikel.

Fremtidig optimering

Det er svært at sige på dette tidspunkt, hvad fremtiden bringer i Ray Tracing for Nvidia og AMD, men man kan komme med et par veluddannede gæt ved at analysere den aktuelle situation. I skrivende stund har Nvidia en ret betydelig føring inden for Ray Tracing-ydeevne sammenlignet med AMDs tilbud. Mens AMD har lavet en imponerende start for RT, er de stadig 2 år bag Nvidia med hensyn til forskning, udvikling, support og optimering. Nvidia har låst de fleste Ray Tracing-titler lige nu i 2020 for at bruge Nvidias dedikerede hardware bedre end hvad AMD har sammensat. Dette kombineret med det faktum, at Nvidias RT-kerner er mere modne og kraftigere end AMDs Ray Accelerators, sætter AMD i en ulempe, når det kommer til den nuværende Ray Tracing-situation.

AMD stopper dog bestemt ikke her. AMD har allerede meddelt, at de arbejder på et AMD-alternativ til DLSS, hvilket er en massiv hjælp til at forbedre Ray Tracing-ydeevnen. AMD arbejder også med spilstudier for at optimere kommende spil til deres hardware, hvilket vises i titler som GodFall og Dirt 5, hvor AMDs RX 6000-seriekort fungerer overraskende godt. Derfor kan vi forvente, at AMDs Ray Tracing-support bliver bedre og bedre med kommende titler og udvikling af kommende teknologier som DLSS Alternative.

Når det er sagt, er Nvidias RTX Suite i skrivende stund bare for stærk til at ignorere for alle, der søger seriøs Ray Tracing-ydeevne. Vores standardanbefaling er den nye RTX 3000-serie af grafikkort fra Nvidia over AMDs RX 6000-serie til alle, der anser Ray Tracing som en vigtig faktor i købsbeslutningen. Dette kan og bør ændre sig med AMDs fremtidige tilbud såvel som forbedringer i både drivere og spiloptimering efterhånden som tiden går.

Afsluttende ord

AMD er endelig kommet på Ray Tracing-scenen med introduktionen af ​​deres RX 6000-serie af grafikkort baseret på RDNA 2-arkitekturen. Selvom de ikke slår Nvidias RTX 3000-seriekort i direkte Ray Tracing-benchmarks, giver AMD-tilbudene ekstremt konkurrencedygtig rasteriseringsydelse og imponerende værdi, som måske appellerer til spillere, der ikke er ligeglade med Ray Tracing. AMD er imidlertid godt på vej til at forbedre Ray Tracing-ydeevnen med flere vigtige trin i hurtig rækkefølge.

Den tilgang, Nvidia og AMD har anvendt til Ray Tracing, er ret ens, men begge virksomheder bruger forskellige hardwareteknikker til at gøre det. Indledende test har vist, at Nvidias dedikerede RT-kerner overgår AMDs Ray Accelerators, der er indbygget i Compute-enhederne selv. Dette er måske ikke meget bekymrende for slutbrugeren, men det er en vigtig ting at overveje for fremtiden, da spiludviklere nu står over for en beslutning om at optimere deres RT-funktioner til en af ​​begge tilgange.