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新的 AMD XDNA 架构将允许未来最有效地执行人工智能算法 Ryzen 处理器。
最近，我们很难不注意到 AMD 正在推广 XDNA 和著名的 NPU 微处理器，它们现在已内置于 Ryzen。这是可以理解的——该公司希望在这个领域占据一席之地。毕竟，人工智能现在出现在所有设备上，包括个人电脑、平板电脑和笔记本电脑。
如果我们已经对 RDNA 和 Zen 作为处理器架构感到厌倦，那么在 2023 年，又诞生了另一个架构，称为 XDNA。在 AMD，他们决定是时候开始为图形处理器、中央处理器和 NPU 开发一种新的架构了，这将在未来有效地执行人工智能算法 Ryzen 处理器。事实上，我们看到这些组件将被放置在一个芯片上。让我们深入研究新的 XDNA 架构 Ryzen 更详细地介绍 AMD 处理器。
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AMD XDNA 是什么？
AMD XDNA 是支持 AMD NPU 处理器的架构 Ryzen，其芯片负责特定的人工智能任务。AMD 将其定义为“由马赛克 AI 机制阵列组成的数据流 NPU 架构”。与 Zen 或 RDNA 一样，这里也有发展：我们已经有了第一代 XDNA，就在最近，他们发布了 XDNA 2 架构的更新。
神经网络操作的基础是数据从一层神经元流向另一层神经元。假设有几层神经元，其中每个“点”执行计算功能 - 例如矩阵乘法或卷积，然后数据被传递到下一个神经元进行处理。从一层到另一层存在显著的顺序依赖性。为了坚持这一点， Ryzen AI 引擎架构采用自适应数据流架构，可以有效利用大量计算，并高效地将数据从一个阵列传输到另一个阵列。无需借助外部存储器甚至缓存即可实现这一点，因为后者通常会消耗更多能量并导致更长的延迟。
AMD开发了新的XDNA架构，可以在不消耗大量能源和资源的情况下提供最大的计算密度。在XDNA架构中，我们看到IA或AI Engine机制以马赛克矩阵的形式组织起来。
马赛克本身由以下元素组成：
- 矢量处理器VLIW
- 标量处理器 RISC
- 用于存储数据、激活和系数的本地存储器
- 本地数据
在普通架构中，缓存通常用于获取重复数据，但 XDNA 并非如此。在这种情况下，神经处理器 NPU 使用自己的内存和数据流进行低功耗操作，因为访问缓存会增加处理器的能耗。
我们在每个片段或马赛克中看到的矢量处理器用于机器学习程序和高级信号处理。它们确保每个人工智能机制以超过 1.3 GHz 的频率运行。这就是提供高效功能、生产力和低延迟的原因。简单来说，性能将会提高，而处理器的能耗仍然较低。
标量处理器是一类简单的微处理器。该处理器每条指令处理一个数据元素（典型的数据元素可以是整数或浮点数）。与标量处理器不同，在矢量处理器中，一条指令可处理多个数据元素。在新的AMD XDNA架构中，标量RISC处理器将用于连接模式和数据类型管理。
新的 AMD XDNA 架构已经首次亮相， Ryzen 7040，于2023年月推出。
该系列的型号采用 4nm FinFET 技术制造，具有多达 8 个 Zen 4 架构的计算核心，并配备了强大的集成 RDNA3 显卡。此外，AMD Ryzen 7040 成为该制造商首款具有人工智能相关算法硬件加速的处理器。AI 引擎名为 Ryzen AI并基于可扩展的XDNA架构。
Phoenix系列移动芯片最初包括三种型号——8核 Ryzen 9 7940HS（8/16；4.0/5.2 GHz）， Ryzen 7 7840HS（8/16；3.8/5.1 GHz）和 6 核 Ryzen 5 7640HS (6/12；4.3/5.0 GHz)。所有芯片均具有 16 MB L3 缓存缓冲区和每核 2 MB 的 L1 缓存。所有 CPU 的指定 TDP 均配置在 35-54 瓦范围内。
这里利用了赛灵思（Xilinx）的开发成果，AMD 于去年年初以近 50 亿美元收购了赛灵思。因此，集成 Ryzen AI区块可以说是强化团队针对消费解决方案的第一个实践成果。
XDNA的优点
在 AMD 内部，人们的注意力集中在新 XDNA 架构的四个优势上。首先也是最重要的是，得益于新架构，NPU 可以在几分钟内完成编程和编译。此外，这还简化了机器学习开发人员的工作流程，并使人工智能的数据处理更加高效。
还值得理解的是，存在确定性优势，意味着所有现象和过程之间的关系更密切和相互决定性。开发人员表示，直接内存访问（DMA）机制本身使用芯片间连接来分配数据和指令内存。这将使处理器更有效地工作。
该架构本身运行效率更高，因为 NPU 神经处理器提供了高计算密度和出色的能效。事实上，NPU 神经处理器的存在将成为新 Windows 12 开发的基础。换句话说，AMD 发布新架构是为了 Ryzen 着眼于未来前景的处理器。
新架构的最大优势在于其可扩展性。由于由人工智能机制组成的 2D 矩阵允许在单个设备上扩展到数十到数百个图块。这确实是处理器性能的重大进步。
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但AMD是如何在如此短的时间内实现这一目标的呢？
答案很简单：收购 Xilinx。提醒一下，2022年50月，AMD以惊人的亿美元完成了对美国公司赛灵思的收购。这是半导体行业历史上最大的一笔交易。通过此次收购，AMD 凭借大量可重新编程芯片产品组合，拓展了其中央处理器和图形处理器的范围。
本质上，AMD XDNA将是Xilinx的一个IP架构，用于FPGA结构，以加速人工智能程序。该技术已经存在； AMD 只是想在便携式处理器或大众市场 APU 中实现它。
AMD 目前只谈论新的 Ryzen 8040 采用 XDNA 3 架构，因为它们尚未推出。它们尚未进入市场，我们还没有看到具有不同型号或选项的桌子。此外，它们甚至没有在公司的官方网站上做广告。
AMD 最新推出的产品是 Ryzen 7040，具有“HS”变体和一些“HX”例外。HS 型号结合了效率和性能，从历史上看，我们已经看到“H”或“HX”具有最大功率。
AMD 改变了其移动处理器产品线，排除了 H 和 HX，只为 HS 和 U 型号留出了空间。此外，该品牌几乎不发布任何 AMD Ryzen 3 个处理器；最多我们只看到一个名为 AMD 的芯片 Ryzen 3 7320U，仅此而已！
在技术规格方面，新款 AMD Ryzen 8040（Hawk Point）处理器与当前 Ryzen 7040（Phoenix）芯片。它们还具有多达八个 Zen 4 核心，支持 SMT 技术，最高可提升频率至 5.2 GHz。此外，它们还配备了基于 RDNA 740 架构的 Radeon 760M/780M/3M 显卡模块。
据传言，该公司已经准备了三条独立的产品线 Ryzen 8040 处理器，TDP 级别不同： Ryzen 8x45HS（35-54瓦）， Ryzen 8x40HS（20-30W），以及 Ryzen 8x40U（15-30W）。有趣的是，较低端的型号缺少用于 AI 操作的 NPU 模块，很可能基于更新的 Phoenix2 芯片。AMD 声称已经改进了 NPU 模块，现在可提供 40% 更高的生产率。
AMD 总裁 Lisa Su 承诺，首批采用 AMD Ryzen 8040（Hawk Point）处理器将于 2024 年第一季度末上市销售。
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AMD XDNA 的替代方案：英特尔的低功耗岛
AMD 专注于集成所有元素的 NPU，而英特尔则更喜欢将芯片分为四个部分（图形、SoC、输入输出和计算）。我们感兴趣的部分可以与 AMD XDNA 竞争，位于 IO 芯片内部，称为低功耗岛。
在低功耗岛上，我们发现以下内容：
- 神经处理单元 (NPU)
- 内存控制器
- 两个低功耗电子核心
- 基础设施处理器单元 (IPU)
- 多媒体引擎
- 显示引擎
- PUNIT微处理器
- 缩放织物
此外，英特尔还在 SoC 马赛克中加入了所谓的 E-Cores 低功耗岛 (LP)，旨在提高能源效率。这些核心协助线程管理器执行轻量级进程和后台任务。
此功能是新功能 Intel Core Ultra 移动处理器，也于 2023 年 月推出。这些芯片已经在商店出售，而且它们的价格可以说不太适合预算。不过，“AI党”似乎要提高芯片的价格了。
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AMD XDNA 2 怎么样？
有趣的是，就在 2 个月前，AMD 发布了 XDNA 2。你能想象吗？ Ryzen Zen 5 和 Zen 6 芯片也会在同一年问世？也许 AMD 也会发生类似的事情 Ryzen 8040和9040。
2024 年，AMD Ryzen 8040 尚未面世。不过，在同一个 Advancing AI 盛会上，AMD 开发人员宣布了新的 Strix 基于 Zen 5 的 Point 处理器将采用新的 XDNA 2 架构。如果我们还没有测试过 AMD Ryzen Hawk Point，想象一下我们能告诉你关于 XDNA 2 的什么：什么也没有。是的，AMD Ryzen 7040 配备了 XDNA，但 NPU 数量少于 Ryzen 8040，因此在新处理器发布之前我们无法做出任何假设。
在发布会上，开发者声称基于新架构的处理器比XDNA强大三倍，但我们不知道所提到的NPU架构有多强大，所以我们只能相信他们的说法。我希望AMD不要出于营销目的夸大这些数字，因为他们以前曾试图推翻英特尔，但在这个领域还没有接近。桌面上的情况则不同。
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新的XDNA架构可以用于游戏吗？
目前还不清楚，但如果他们不大张旗鼓地宣布，我们似乎将无法使用新的 XDNA 架构进行游戏。否则，考虑到 AMD 征服游戏世界的努力，他们会立即吹嘘这一点。一切似乎都是面向商业和AI机器学习软件，除非图形引擎没有人工智能来运行。在我们这个时代，其应用领域非常广泛。
也许，随着时间的推移，事情可能会发生变化。我们将等待有关 XDNA 的更多详细信息，并确保向您通报所有最新情况。
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