AMD FireStream

AMD FireStream era la marca de AMD para su línea de productos basada en Radeon , destinada al procesamiento de flujos y/o GPGPU en supercomputadoras . Desarrollada originalmente por ATI Technologies en torno a la Radeon X1900 XTX en 2006, la línea de productos se comercializó anteriormente como ATI FireSTREAM y AMD Stream Processor . ^{[ 1 ]} AMD FireStream también puede utilizarse como coprocesador de punto flotante para descargar cálculos de la CPU, lo que forma parte de la iniciativa Torrenza . La línea FireStream se descontinuó en 2012, cuando las cargas de trabajo GPGPU se integraron por completo en la línea AMD FirePro .

La línea FireStream es una serie de tarjetas de expansión adicionales lanzadas entre 2006 y 2010, basadas en GPU Radeon estándar pero diseñadas para funcionar como un coprocesador de propósito general , en lugar de renderizar y generar gráficos 3D. Al igual que la línea FireGL/FirePro , se les proporcionó más memoria y ancho de banda de memoria, pero las tarjetas FireStream no necesariamente tienen puertos de salida de video. Todas admiten punto flotante de precisión simple de 32 bits, y todas excepto la primera versión admiten precisión doble de 64 bits . La línea se asoció con nuevas API para proporcionar un rendimiento superior al que podían proporcionar las API de sombreado OpenGL y Direct3D existentes , comenzando con Close to Metal , seguido de OpenCL y el SDK de Stream Computing, y finalmente integrado en el SDK de APP .

Para cargas de trabajo de matemáticas de punto flotante altamente paralelas, las tarjetas pueden acelerar grandes cálculos en más de 10 veces; Folding@Home, el primero y uno de los usuarios más visibles de GPGPU, obtuvo un rendimiento de CPU de 20 a 40 veces superior. ^{[ 2 ]} Cada sombreador de píxeles y vértices, o sombreador unificado en modelos posteriores, puede realizar cálculos de punto flotante arbitrarios.

Tras el lanzamiento de los núcleos de GPU Radeon R520 y GeForce G70 con sombreadores programables , su gran capacidad de procesamiento de punto flotante atrajo la atención de grupos académicos y comerciales, que experimentaron con su uso para tareas no gráficas. Este interés llevó a ATI (y a Nvidia ) a crear productos GPGPU, capaces de calcular fórmulas matemáticas de propósito general de forma masivamente paralela, para procesar cálculos complejos que tradicionalmente se realizaban en CPU y coprocesadores matemáticos de punto flotante especializados . Se preveía que las GPGPU tendrían mejoras de rendimiento inmediatas de un factor de 10 o más, en comparación con los cálculos contemporáneos realizados únicamente con CPU de múltiples sockets.

Con el desarrollo del X1900 XFX de alto rendimiento casi terminado, ATI basó su primer diseño de Stream Processor en él, anunciándolo como el próximo ATI FireSTREAM junto con la nueva API Close to Metal en SIGGRAPH 2006. ^{[ 3 ]} El núcleo en sí permaneció prácticamente sin cambios, excepto por la duplicación de la memoria integrada y el ancho de banda, similar al FireGL V7350 ; el nuevo controlador y el soporte de software compensaron la mayor parte de la diferencia. Folding@home comenzó a usar el X1900 para computación general, utilizando una versión preliminar de la versión 6.5 del controlador ATI Catalyst, e informó una mejora de 20 a 40 veces en GPU sobre CPU. ^{[ 2 ]} El primer producto se lanzó a finales de 2006, renombrado como AMD Stream Processor después de la fusión con AMD. ^{[ 4 ]}

La marca pasó a llamarse AMD FireStream con la segunda generación de procesadores de flujo en 2007, basada en el chip RV650 con nuevos sombreadores unificados y soporte para doble precisión. ^{[ 5 ]} El DMA asíncrono también mejoró el rendimiento al permitir un grupo de memoria más grande sin la ayuda de la CPU. Se lanzó un modelo, el 9170, a un precio inicial de 1999 dólares. Los planes incluían el desarrollo de un procesador de flujo en un módulo MXM para 2008, para computadoras portátiles, ^{[ 6 ]} pero nunca se lanzó.

La tercera generación llegó rápidamente en 2008 con mejoras drásticas en el rendimiento del núcleo RV770; el 9250 tenía casi el doble de rendimiento que el 9170 y se convirtió en el primer procesador de un solo chip de teraflops , a pesar de haber bajado el precio a menos de 1000 dólares. ^{[ 7 ]} Un hermano mayor más rápido, el 9270, se lanzó poco después, por 1999 dólares.

En 2010 salió la última generación de FireStreams, las tarjetas 9350 y 9370, basadas en el chip Cypress presente en la HD 5800. Esta generación duplicó nuevamente el rendimiento con respecto a la anterior, a 2 teraflops en la 9350 y 2,6 teraflops en la 9370, ^{[ 8 ]} y fue la primera construida desde cero para OpenCL . Esta generación también fue la única que contaba con refrigeración totalmente pasiva, ya que la refrigeración activa no estaba disponible.

Se omitieron generaciones de las islas del norte y del sur.

FireStream fue sucedido por la línea de productos FirePro , basada en la microarquitectura Graphics Core Next . ^{[ 9 ]}

• FireStream 9170 incluye Direct3D 10.1, OpenGL 3.3 y APP Stream.
• FireStream 92x0 incluye Direct3D 10.1, OpenGL 3.3 y OpenCL 1.0.
• FireStream 93x0 incluye Direct3D 11, OpenGL 4.3 y OpenCL 1.2 con las últimas actualizaciones de controladores.

El AMD FireStream se lanzó con una amplia gama de soporte de plataforma de software. Una de las empresas que lo apoyó fue PeakStream (adquirida por Google en junio de 2007), que fue la primera en proporcionar una versión beta abierta de software para dar soporte a CTM y AMD FireStream, así como a procesadores x86 y Cell (Cell Broadband Engine). Se afirmó que FireStream era 20 veces más rápido en aplicaciones típicas que las CPU convencionales después de ejecutar el software de PeakStream . RapidMind también proporcionó software de procesamiento de flujo que funcionaba con ATI y NVIDIA, así como con procesadores Cell. ^{[ 19 ]}

Según un sistema demostrado por AMD ^{[ 20 ]} con dos procesadores AMD Opteron de doble núcleo y dos núcleos de GPU Radeon R600 ejecutándose en Microsoft Windows XP Professional , se puede alcanzar 1 teraflop (TFLOP) mediante un cálculo de multiplicación y suma universal (MADD). En comparación, un procesador Intel Core 2 Quad Q9650 de 3,0 GHz de la época podía alcanzar 48 GFLOPS. ^{[ 21 ]}   

En una demostración del escaneo antivirus Kaspersky SafeStream, que había sido optimizado para procesadores de flujo AMD, se logró escanear 21 veces más rápido con la aceleración basada en R670 que con la búsqueda ejecutándose completamente en un Opteron, en 2007. ^{[ 22 ]}

• Brook+ no admite funciones recursivas porque todas las llamadas a funciones se insertan en línea en tiempo de compilación. Con CAL, las funciones (recursivas o no) admiten hasta 32 niveles. ^{[ 23 ]}
• Solo se admite el filtrado de texturas bilineal; no se admiten las texturas con mipmapping ni el filtrado anisotrópico .
• Las funciones no pueden tener un número variable de argumentos. El mismo problema se presenta con las funciones recursivas.
• La conversión de números de coma flotante a enteros en las GPU se realiza de forma diferente que en las CPU x86; no cumple totalmente con la norma IEEE-754 .
• Realizar la sincronización global en la GPU no es muy eficiente, lo que obliga a la GPU a dividir el kernel y sincronizarlo en la CPU. Dado el número variable de multiprocesadores y otros factores, es posible que no exista una solución perfecta para este problema.
• El ancho de banda del bus y la latencia entre la CPU y la GPU pueden convertirse en un cuello de botella .

• Procesamiento de flujos de datos
• ROCm
• Arquitectura de sistemas heterogéneos
• NVIDIA Tesla , la línea de productos de GPU de computación de alto rendimiento (HPC) de Nvidia.
• Intel Xeon Phi , la solución HPC sin GPU de Intel
• AMD FirePro , el sucesor de FireStream basado en GCN.
• AMD Instinct , el sucesor de FirePro basado en CDNA .
• Lenguaje de Computación Abierta ( OpenCL ): un estándar de la industria.
• Arquitectura de dispositivo unificado de computación ( CUDA ): una solución propietaria exclusiva de Nvidia.
• Lista de unidades de procesamiento gráfico de AMD

• Preguntas frecuentes sobre la tecnología ATI Stream (archivado el 30/12/2010 en Wayback Machine)
• ATI Stream publicó artículos y presentaciones.
• SDK de ATI Stream
• Artículo de AnandTech sobre computación distribuida
• Guía de referencia de lenguaje intermedio de AMD (CAL) v2.0 Feb '09