AMD CDNA 计算卡架构探秘：从无到有，NVIDIA 遭遇三连击

昨晚，AMD 正式发布了新一代 Instinct MI100 计算卡，其采用了全新设计的 CDNA 架构，专为 HPC 高性能计算和 AI 人工智能打造，与面向游戏的 RDNA 架构有很大不同。

该计算卡采用台积电 7nm 工艺制造，拥有 120 个计算单元和 7680 个流处理器，核心频率最高可达 1502MHz，并特别加入了 Matrix Core（矩阵核心），用于加速 HPC 和 AI 运算。

它还整合了 32GB HBM2 显存，位宽为 4096-bit，频率1.2GHz，带宽1228.8GB/s，且支持 ECC。

此卡支持 PCIe 4.0 x16，具备三条 Infinity Fabric 互连总线，峰值带宽达 92GB/s，整卡热设计功耗为 300W，需双 8 针辅助供电。

该卡的独特之处在于顶部设有桥接金手指，可通过桥接器将四块卡绑定在一起，与双路 AMD 霄龙处理器搭配，能实现八卡并行。

与之前的计算卡甚至是 R9 Fury X、Vega 64/56 等游戏卡类似，Instinct MI110 将 GPU 芯片和 HBM 芯片整合封装在一起，不过现在的 HBM2 单颗容量已达 8GB。

对比 CDNA（上）和 RDNA（下）架构图，可以发现两者整体框架有相似之处，但各种单元模块和布局已截然不同。

Infinity Fabric 互连总线、显存控制器、PCIe 4.0 控制器、多媒体引擎、着色器引擎、ACE 异步计算引擎等依然存在（当然也不完全相同），而与图形渲染输出相关的，如图形指令处理器、几何处理器、光栅器、显示引擎、原语单元等都已消失，同时增加了 XGMI 连接控制器用于多卡互连，一二级缓存也完全不同。

作为 AMD GPU 的基本模块，计算单元（CU）也完全不同了，现在称为增强型计算单元（XCU），其组成模块包括调度器、分支与信息单元、12.8KB ECC 标量单元、512KB ECC 标量寄存器、矢量寄存器、矢量 ALU 操作单元、矩阵数据操作单元、四个矢量/矩阵 SIMD 单元、64KB ECC 本地数据共享单元、载入/存储单元、16KB ECC 一级缓存等。