Nvidia RT Cores vs. AMD Ray Accelerators - Dijelaskan

Dengan kartu grafis RTX generasi pertama pada tahun 2018, Nvidia memperkenalkan kepada dunia fitur baru yang seharusnya mengubah lanskap game seperti yang kita kenal. Kartu grafis seri RTX 2000 generasi pertama didasarkan pada arsitektur Turing baru dan membawa dukungan untuk Ray Tracing secara real-time dalam game. Ray Tracing sudah ada di bidang animasi 3D dan sintetis profesional, tetapi Nvidia membawa dukungan untuk rendering game secara real-time menggunakan teknologi Ray Tracing alih-alih rasterisasi tradisional yang seharusnya mengubah game. Rasterisasi adalah teknik tradisional di mana game ditampilkan sementara Ray Tracing menggunakan kalkulasi kompleks untuk secara akurat menggambarkan bagaimana cahaya akan berinteraksi dan berperilaku di lingkungan game seperti di kehidupan nyata. Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang Ray Tracing dan Rasterization di bagian konten ini.

Kembali pada tahun 2018, AMD tidak memiliki jawaban untuk kartu grafis seri RTX Nvidia dan fungsionalitas Ray Tracing mereka. Tim Merah sama sekali tidak siap untuk perkenalan inovatif Nvidia, dan hal ini menempatkan penawaran teratas mereka pada posisi yang sangat merugikan dibandingkan dengan Tim Hijau. AMD RX 5700 XT adalah kartu grafis yang fantastis dengan harga $ 399 yang menyaingi kinerja $ 499 RTX 2070 Super. Masalah terbesar bagi AMD adalah kenyataan bahwa kompetisi menawarkan teknologi yang tidak mereka miliki. Ditambah dengan rangkaian fitur yang beragam, dukungan DLSS, driver yang stabil, dan kinerja superior secara keseluruhan menempatkan penawaran Nvidia pada keuntungan yang signifikan ketika datang ke generasi Turing vs RDNA.

Seri AMD RX 6000 dengan Ray Tracing

Maju cepat ke tahun 2020 dan AMD akhirnya membawa pertarungan ke penawaran teratas Nvidia. AMD tidak hanya memperkenalkan dukungan untuk Real-Time Ray Tracing dalam game, tetapi mereka juga telah merilis 3 kartu grafis yang sangat kompetitif untuk kartu grafis teratas dari Nvidia. AMD RX 6800, RX 6800 XT, dan RX 6900 XT bersaing head-to-head dengan Nvidia RTX 3070, RTX 3080, dan RTX 3090. AMD akhirnya dapat bersaing lagi di bagian paling atas dari tumpukan produk yang merupakan berita yang menjanjikan bagi konsumen juga.

Namun, hal-hal tersebut juga tidak sepenuhnya positif bagi AMD. Meskipun AMD telah memperkenalkan dukungan untuk Real-Time Ray Tracing dalam game, kinerja Ray Tracing mereka mendapat sambutan hangat dari pengulas dan konsumen umum. Hal ini dapat dimengerti karena ini adalah upaya pertama AMD di Ray Tracing sehingga akan sedikit tidak adil untuk mengharapkan mereka memberikan kinerja Ray Tracing terbaik di luar sana dalam upaya pertama mereka. Namun, ini menimbulkan pertanyaan tentang cara kerja implementasi Ray Tracing AMD bila dibandingkan dengan implementasi Nvidia yang kami lihat dengan Turing dan sekarang arsitektur Ampere.

Rangkaian Teknologi RTX Nvidia

Alasan utama mengapa upaya AMD tampaknya kurang memuaskan dibandingkan dengan Nvidia adalah karena AMD pada dasarnya mengejar ketinggalan dengan Nvidia dan hanya memiliki waktu kurang lebih 2 tahun untuk mengembangkan dan menyempurnakan implementasi Ray Tracing mereka. Di sisi lain, Nvidia telah mengembangkan teknologi ini lebih lama karena mereka tidak memiliki siapa pun untuk bersaing di bagian paling atas tumpukan produk. Nvidia tidak hanya memberikan dukungan Ray Tracing sebelum AMD, tetapi juga memiliki ekosistem dukungan yang lebih baik yang dibangun di sekitar teknologi tersebut.

Nvidia merancang kartu grafis seri RTX 2000 dengan Ray Tracing sebagai fokus utamanya. Ini terbukti dari desain arsitektur Turing itu sendiri. Nvidia tidak hanya melipatgandakan jumlah CUDA Core, tetapi mereka juga menambahkan core Ray Tracing khusus yang dikenal sebagai "RT Cores" yang menangani sebagian besar komputasi yang diperlukan untuk Ray Tracing. Nvidia juga mengembangkan teknologi yang dikenal sebagai "Deep Learning Super Sampling atau DLSS" yang merupakan teknologi fantastis yang menggunakan pembelajaran mendalam dan AI untuk melakukan tugas-tugas peningkatan dan pembangunan kembali dan juga mengkompensasi hilangnya kinerja Ray Tracing. Nvidia juga memperkenalkan "Tensor Cores" khusus dalam kartu seri GeForce yang dirancang untuk membantu dalam Pembelajaran Mendalam dan Tugas AI seperti DLSS. Selain itu, Nvidia juga bekerja sama dengan studio game untuk mengoptimalkan game Ray Tracing yang akan datang untuk hardware Nvidia khusus agar performanya bisa lebih maksimal.

RT Cores Nvidia

RT atau Ray Tracing Cores adalah inti perangkat keras khusus Nvidia yang dirancang khusus untuk menangani beban kerja komputasi yang terkait dengan Pelacakan Sinar Real-Time dalam game. Memiliki core khusus untuk Ray Tracing menghilangkan banyak beban kerja dari CUDA Cores yang didedikasikan untuk rendering standar dalam game sehingga performa tidak terlalu terpengaruh oleh saturasi penggunaan core. RT Cores mengorbankan keserbagunaan dan mengimplementasikan perangkat keras dengan arsitektur khusus untuk kalkulasi atau algoritme khusus untuk mencapai kecepatan yang lebih tinggi.

Algoritma percepatan Ray Tracing yang umum dikenal adalah BVH dan Ray Packet Tracing dan diagram skema arsitektur Turing juga menyebutkan BVH (Bounding Volume Hierarchy) Transversal. RT Core dirancang untuk mengidentifikasi dan mempercepat perintah yang berkaitan dengan rendering Ray Traced dalam game.

Menurut mantan Arsitek GPU Senior Nvidia Yubo Zhang:

Nvidia juga menyatakan dalam Buku Putih Arsitektur Turing bahwa RT Cores bekerja sama dengan pemfilteran denoising canggih, struktur akselerasi BVH yang sangat efisien yang dikembangkan oleh NVIDIA Research, dan API yang kompatibel dengan RTX untuk mencapai penelusuran sinar waktu nyata pada satu GPU Turing. RT Core melintasi BVH secara otonom, dan dengan mempercepat uji persimpangan traversal dan ray / segitiga, mereka melepaskan SM, memungkinkannya menangani pekerjaan vertex, piksel, dan komputasi bayangan lainnya. Fungsi seperti bangunan BVH dan pemasangan kembali ditangani oleh pengemudi, dan pembuatan sinar serta bayangan dikelola oleh aplikasi melalui jenis shader baru. Ini membebaskan unit SM untuk melakukan pekerjaan grafis dan komputasi lainnya.

Akselerator Ray AMD

AMD telah memasuki perlombaan Ray Tracing dengan seri RX 6000 mereka dan dengan itu, mereka juga memperkenalkan beberapa elemen kunci pada desain arsitektur RDNA 2 yang membantu fitur ini. Untuk meningkatkan kinerja Ray Tracing dari AMD RDNA 2 GPU, AMD telah memasukkan komponen Ray Accelerator ke dalam Desain Unit Komputasi intinya. Akselerator Ray ini diharapkan meningkatkan efisiensi Unit Hitung standar dalam beban kerja komputasi yang terkait dengan Ray Tracing.

Mekanisme di balik berfungsinya Ray Accelerators masih relatif tidak jelas namun AMD telah memberikan beberapa wawasan tentang bagaimana elemen-elemen ini seharusnya bekerja. Menurut AMD, Akselerator Sinar ini memiliki tujuan yang jelas untuk melintasi struktur Bounded Volume Hierarchy (BVH) dan secara efisien menentukan persimpangan antara sinar dan kotak (dan akhirnya segitiga). Desainnya sepenuhnya mendukung DirectX Ray Tracing (Microsoft DXR) yang merupakan standar industri untuk PC Gaming. Selain itu, AMD menggunakan denoiser berbasis Compute untuk membersihkan efek spekuler dari adegan yang dilacak sinar daripada mengandalkan perangkat keras yang dibuat khusus. Ini mungkin akan memberikan tekanan ekstra pada kemampuan presisi campuran dari Unit Hitung yang baru.

Ray Accelerators juga mampu memproses empat persimpangan kotak volume terbatas atau satu persimpangan segitiga per jam, yang jauh lebih cepat daripada merender adegan Ray Traced tanpa perangkat keras khusus. Ada keuntungan besar dari pendekatan AMD yaitu RT Accelerators RDNA 2 dapat berinteraksi dengan Infinity Cache kartu. Dimungkinkan untuk menyimpan sejumlah besar Struktur Volume Terikat secara bersamaan di cache, sehingga beberapa beban dapat diambil dari manajemen data dan sel-sel pembacaan memori.

Perbedaan Kunci

Perbedaan terbesar yang langsung terlihat saat membandingkan RT Cores dan Ray Accelerators adalah bahwa meskipun keduanya menjalankan fungsinya cukup mirip, RT Cores didedikasikan untuk inti perangkat keras terpisah yang memiliki fungsi tunggal, sedangkan Ray Accelerators adalah bagian dari struktur Compute Unit standar dalam arsitektur RDNA 2. Tidak hanya itu, RT Cores Nvidia berada di generasi kedua dengan Ampere dengan banyak perbaikan teknis dan arsitektural di bawah kapnya. Hal ini membuat implementasi RT Core Nvidia menjadi metode Ray Tracing yang jauh lebih efisien dan kuat daripada implementasi AMD dengan Ray Accelerators.

Karena ada satu Ray Accelerator yang terpasang di setiap Unit Komputasi, AMD RX 6900 XT mendapat 80 Ray Accelerators, 6800 XT mendapat 72 Ray Accelerators dan RX 6800 mendapat 60 Ray Accelerators. Angka-angka ini tidak secara langsung sebanding dengan angka RT Core Nvidia karena itu adalah inti khusus yang dibuat dengan mempertimbangkan satu fungsi. RTX 3090 mendapatkan 82 2^nd Core Gen RT, RTX 3080 mendapatkan 60 2^nd Gen RT Cores dan RTX 3070 mendapatkan 46 2^nd Gen RT Core. Nvidia juga memiliki Tensor Cores terpisah di semua kartu ini yang membantu dalam pembelajaran mesin dan aplikasi AI seperti DLSS, yang dapat Anda pelajari lebih lanjut. di artikel ini.

Optimasi Masa Depan

Sulit untuk mengatakan pada saat ini apa masa depan dalam Ray Tracing untuk Nvidia dan AMD, tetapi orang dapat membuat beberapa tebakan dengan menganalisis situasi saat ini. Pada saat penulisan, Nvidia memegang keunggulan yang cukup signifikan dalam kinerja Ray Tracing jika dibandingkan langsung dengan penawaran AMD. Meskipun AMD telah membuat awal yang mengesankan untuk RT, mereka masih tertinggal 2 tahun dari Nvidia dalam hal penelitian, pengembangan, dukungan, dan pengoptimalan. Nvidia telah mengunci sebagian besar judul Ray Tracing saat ini di tahun 2020 untuk menggunakan perangkat keras khusus Nvidia dengan lebih baik daripada yang telah disatukan oleh AMD. Hal ini, dikombinasikan dengan fakta bahwa RT Cores Nvidia lebih matang dan lebih bertenaga daripada Ray Accelerators AMD, menempatkan AMD pada posisi yang kurang menguntungkan dalam hal situasi Ray Tracing saat ini.

Namun, AMD jelas tidak berhenti sampai di sini. AMD telah mengumumkan bahwa mereka sedang mengerjakan alternatif AMD untuk DLSS yang sangat membantu dalam meningkatkan kinerja Ray Tracing. AMD juga bekerja sama dengan studio game untuk mengoptimalkan game yang akan datang untuk perangkat keras mereka, yang ditampilkan dalam judul seperti GodFall dan Dirt 5 di mana kartu seri AMD RX 6000 berkinerja sangat baik. Oleh karena itu kami dapat mengharapkan dukungan AMD Ray Tracing menjadi lebih baik dan lebih baik dengan judul yang akan datang dan pengembangan teknologi yang akan datang seperti Alternatif DLSS.

Karena itu, pada saat penulisan Nvidia RTX Suite terlalu kuat untuk diabaikan bagi siapa pun yang mencari kinerja Ray Tracing yang serius. Rekomendasi standar kami adalah kartu grafis seri RTX 3000 baru dari Nvidia dibandingkan seri AMD RX 6000 bagi siapa saja yang menganggap Ray Tracing sebagai faktor penting dalam keputusan pembelian. Ini mungkin dan harus berubah dengan penawaran AMD di masa depan, serta peningkatan driver dan pengoptimalan game seiring berjalannya waktu.

Kata-Kata Terakhir

AMD akhirnya terjun ke dunia Ray Tracing dengan memperkenalkan kartu grafis seri RX 6000 berdasarkan arsitektur RDNA 2. Meskipun mereka tidak mengalahkan kartu seri RTX 3000 Nvidia dalam benchmark Ray Tracing langsung, penawaran AMD memberikan kinerja rasterisasi yang sangat kompetitif dan nilai yang mengesankan yang mungkin menarik bagi para gamer yang tidak terlalu peduli dengan Ray Tracing. Namun, AMD berada di jalur yang tepat untuk meningkatkan kinerja Ray Tracing dengan beberapa langkah penting secara berurutan.

Pendekatan yang diambil oleh Nvidia dan AMD untuk Ray Tracing agak mirip tetapi kedua perusahaan menggunakan teknik perangkat keras yang berbeda untuk melakukannya. Pengujian awal telah menunjukkan bahwa RT Cores khusus Nvidia mengungguli Ray Accelerators AMD yang dibangun ke dalam Unit Hitung itu sendiri. Ini mungkin tidak terlalu menjadi perhatian pengguna akhir, tetapi merupakan hal penting untuk dipertimbangkan untuk masa depan karena pengembang game sekarang dihadapkan pada keputusan untuk mengoptimalkan fitur RT mereka untuk salah satu pendekatan.