FPGA實時光追演示:Artix平臺效能是銳龍R9-4900H CPU軟解的50倍


盡管在傳統硬件仿真領域,“可編程邏輯門陣列”(FPGA)的名氣要更高一些。但近期一些成功的FPGA光追遊戲運算演示,再次吸引許多人的目光,因為這通常是圖形處理器(GPU)的優勢領域。TechSpot報道稱,來自兩位開發者的新工作流工具,使得一枚普通的FPGA、能夠實現較傳統x86處理器更驚人的效率提升,為多個行業的節能運營開辟新經驗。

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Arty A7 FPGA 開發板資料圖

本次演示選擇一個在棋盤上彈跳的閃亮球形物體,且它用到實時光線追蹤功能 —— 之前沒人指望過一款中型 FPGA 芯片能夠輕松應對此類應用。

不過更值得稱道的,還是 FPGA 運行遊戲所消耗的能量,遠低於功能更強大的 AMD 筆記本電腦處理器。

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在 Artix 7 100T 硬件上,Victor Suarez Rovere 和 Julian Kemmerer 借助他們的 CflexHDL / PipelineC 工具,用 C 語言構建這一演示所需的 FPGA 固件代碼。

作為比較,兩位開發者搬來 AMD 銳龍 R9-4900H 平臺、並編譯基於 CPU 軟解(不使用集成的核顯)的相同演示。

兩者均在 1080p 下以大約 60 FPS 的幀速率運行遊戲,但需要截然不同的性能配置文件來完成任務。

Sphery vs. Shapes - Victor Suarez Rovere(via)

據悉,Artix 平臺采用 28nm 節點工藝的 FPGA 芯片,主頻為 148 MHz、具有約 10 萬個邏輯元件。

相比之下,銳龍 R9-4900H 是一款 8C / 16T 的 7nm 處理器。開發人員在 4.2 GHz 的加速頻率附近,調用該芯片的所有核心線程。

Rovere 和 Kemmerer 估計,Artix 的晶體管數量,大約隻有這枚銳龍移動芯片的 1 / 15 。

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盡管硬件規模上存在相當大的差距,但 FPGA 演示僅消耗 660 mW 的功率。而且就算沒用到主動式散熱解決方案,該芯片仍“幾乎沒有發熱”。

另一方面,x86 架構的銳龍 R9-4900H 的功耗達到 33 W —— 不僅 50 倍於 FPGA,風扇也在 88℃ 的高溫下猛轉以實現相同的性能。

Rovere 和 Kemmerer 據此推測,7nm FPGA 芯片可進一步將能效差距擴大至 6 倍、同時功耗低至銳龍 R9-4900H 的 1/300 。

GitHub.png

當然,我們不該徹底無視 APU 上的核芯顯卡、或在搭配專用獨顯(GPU 加速卡)下可實現的更高效能。

但這麼做仍無法消除與 Artix 平臺的差距,更別提采用更先進的 FPGA 解決方案來發起挑戰。

最後,感興趣的朋友,可移步至 PipelineC-Graphics 的 GitHub 項目主頁(白皮書),以獲知更多細節。


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