GPU延迟对比：AMD RDNA2完胜NVIDIA安培

CPU缓存与内存延迟测试，相信大家都有所耳闻，但是GPU同样的测试却几乎没人做过。Chips And Cheese就做了一次特别的测试，对比考察了AMD、NVIDIA GPU架构的缓存、显存迟问题。首先是AMD RDNA2、NVIDIA Ampere两家最新架构的比拼，代表是RX 6900 XT、RTX 3090，前者在几乎所有阶段都完胜。RNDA2架构创新性地加入了Infinity Cache无限缓存，提升带宽的同时，延迟也可圈可点，二级缓存命中率上只增加了大约20ns的延迟，明显低于Ampere。更惊人的是，RDNA2显存延迟和Ampere几乎一模一样，但是别忘了，Ampere只有两个层级的缓存，RDNA2却有四个。Ampere的缓存架构更加传统，SM阵列私有一级缓存到二级缓存要增加超过100ns的延迟，RDNA2从零级缓存到二级缓存则只增加了约66ns。看起来，GA102核心面积过大，也直接增加了延迟。这正好可以解释AMD RDNA2架构在低分辨率下性能、能效更优秀，因为二级缓存、三级缓存延迟很低，更适合执行较小的负载。Ampere则相反，高负载下优势明显，比如说4K分辨率。说完了GPU之间的对比，那么GPU、CPU放在一起怎么样呢？这里以RX 6900 XT、Intel四代酷睿i7-4770为例来看看。CPU的缓存自然不是一个级别的，所以这里Y轴用了线性数据，可以看到全程大大低于RDNA2，搭配DDR3-1600 CL9内存延迟只有63ns，RX 6900 XT、GDDR6的组合则有226ns，另外末级缓存平均延迟分别是53.42ns、123.2ns。再看看前几代的NVIDIA GPU，包括Maxwell架构的GTX 980 Ti、Pascal架构的GTX 1080、Turing架构的RTX 2060 Mobile。Maxwell、Pascal其实差不多，前者整体略高一些，可能是受制于芯片面积较大、核心频率较低。Turing则已经有了Ampere的样子，一级缓存延迟低得多，二级差不多，奇怪的是显存延迟在32MB之后偏高，原因未知。AMD考察了TeraScale架构的HD 5850/6950、GCN架构的HD 7970，再加上RX 6900 XT，很明显在逐代降低，而且是各级缓存都在同时进步。