FireStream是ATI研發的一個流處理器系列,在AMD收購ATI後改為 Firepro S 系列,建基於Radeon圖形顯示晶片,提供高效能計算能力。FireStream產品中的顯核不是用來作3D加速用途,而是利用顯核內建的強大像素處理器變成一群並列處理器,作為浮點運算協處理器,協助中央處理器計算複雜的浮點運算程式,例如複雜的科學運算。
而早在數年前,人們就意識到GPU不但可以處理圖形數據,還可以處理其他數據。BionicFX就試過利用GeForce 6800處理音頻數據,ATI亦做過同樣的試驗。而且史丹福大學的Folding@Home研究專案亦可利用Radeon X1900作運算加速[1];通過GPU來模擬蛋白質合成,進而找尋有關蛋白質的疾病。
自R520系列顯核問世以來,基於它的可程式化結構,ATi已投入大量資源研究GPGPU,意即使用顯核來作非3D運算,處理一般在主流伺服器和桌面處理器上運行的軟件,據稱效能比CPU高出10-30倍,並於稍後宣佈其「流計算(通用計算)」(Stream Computing/General Purpose Computing)概念,同時發佈ATI FireStream流處理器,使用名為「Close To Metal」(CTM)的硬件介面,直接跳過3D應用程式介面,如DirectX,讓開發者可以充分利用流處理器架構的特性,以最符合流處理器使用的原則對程式進行最佳化。
第一個產品,FireStream 580,是建基於R580圖形晶片。它將是一塊採用R580顯核的特殊顯示卡,R580顯示核心中的48個獨立的像素處理器能帶來強大的浮點運算效能。該產品採用PCI Express x16作為介面,流處理器的頻率是600 MHz,可以同時執行512線程,並配備了1GB GDDR3記憶體,頻率是1300 MHz。並有可能使用多個核心並行處理數據。這個流處理器的功耗為165瓦特。
在AMD於2006年中成功收購ATI後,ATi成為AMD旗下的圖形產品部門,並於2006年11月15日正式發佈了業界首款「流處理器」(Stream Processor)。這款流處理器利用AMD旗下的圖形產品部門,原先是用於Radeon X1900顯示卡上的ATI R580顯示核心作為基礎。ATI FireStream 580並可以作為AMD的Torrenza協處理平台的附件加速晶片。
當今最強大的電腦之一是IBM的藍色基因/L,它擁有65536個雙核心處理器,亦即是131072個處理核心,運算效能是367TFlops。理論上,只需不到1000個流處理器,就能達到藍色基因/L的效能水平。因為每個FireStream流處理器能提供至少375 GFLOPS的運算能力。藉助CTM硬件介面,系統就能直接控制流處理器和其記憶體,不用再通過3D API Layer,所以效能是處理圖形數據時的8倍。由於CTM是開放性設計,開發商可將指令集輸入至顯示記憶體中,成為可程式化處理器。
根據AMD展示的系統,採用微軟的Windows XP Professional,採用AMD的Opteron雙核心處理器,搭配2張AMD R600流處理器,藉助1個通用的MADD計算,這個系統每秒就能完成1萬億次浮點計算,效能是目前頂級系統的10倍。這是由於流處理器核心擁有大量平行處理器,能輕易提升浮點運算效能。
一家名為Peakstream的公司(已被Google收購)宣佈,只需利用軟件,配合x86或者Cell處理器,就可以發揮出顯示卡強大的浮點運算效能,應用於普通的程式中,而速度會較普通CPU快上20倍。直至Google收購的一刻,該軟件只支援ATI的顯示核心 [來源請求]。
2007年十一月末,AMD正式發佈第二代FireStream流處理器,AMD FireStream 9170,建基於55 nm製作工藝的ATI RV670顯核,提供業界首個雙精度浮點運算流處理器,並達到500 GFLOPS單精度浮點運算速度,功耗向下調至不多於150瓦特。並將於2008年第一季推出FireStream SDK,提供Compute Astraction Layer(CAL),成為一個完整的軟體編寫與開發平台,讓開發人員利用高階程式語言(例如:C語言或C++等,以及其他專有函數庫,如:Brook+或RapidMind等)編寫程式,並經過CTM介面,進行低階(機械碼)微調。
Stream流處理器的開發軟件名為Stream SDK。在2008年8月,AMD宜佈將會升級此軟件,以支援DirectX 11和OpenCL[2]。從催化劑 8.12開始,主流顯示卡將可以使用到Stream技術,對抗NVIDIA的CUDA技術。[3]
參考文獻
外部連結
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