AMD FireStream

كان AMD FireStream هو الاسم التجاري لشركة AMD لخط إنتاجها القائم على معالجات Radeon ، والذي يستهدف معالجة البيانات المتدفقة و/أو معالجة الرسومات للأغراض العامة (GPGPU) في الحواسيب العملاقة . طُوّر هذا الخط في الأصل بواسطة شركة ATI Technologies حول معالج Radeon X1900 XTX في عام 2006، وكان يُعرف سابقًا باسمي ATI FireSTREAM و AMD Stream Processor . ^{[ 1 ]} يمكن أيضًا استخدام AMD FireStream كمعالج مساعد للفاصلة العائمة لتخفيف عبء حسابات وحدة المعالجة المركزية، وهو جزء من مبادرة Torrenza . توقف إنتاج خط FireStream منذ عام 2012، عندما تم دمج أحمال عمل GPGPU بالكامل في خط AMD FirePro .

سلسلة FireStream هي مجموعة من بطاقات التوسعة الإضافية التي صدرت بين عامي 2006 و2010، وهي مبنية على وحدات معالجة الرسومات Radeon القياسية، ولكنها مصممة للعمل كمعالج مساعد للأغراض العامة ، بدلاً من معالجة وإخراج الرسومات ثلاثية الأبعاد. وكما هو الحال في سلسلة FireGL/FirePro ، فقد زُوّدت هذه البطاقات بذاكرة أكبر ونطاق ترددي أوسع، ولكن بطاقات FireStream لا تحتوي بالضرورة على منافذ إخراج فيديو. تدعم جميعها نظام الفاصلة العائمة أحادي الدقة 32 بت ، وتدعم جميعها، باستثناء الإصدار الأول، نظام الفاصلة العائمة مزدوج الدقة 64 بت . وقد تم دمج هذه السلسلة مع واجهات برمجة تطبيقات جديدة لتوفير أداء أعلى مما توفره واجهات برمجة تطبيقات OpenGL و Direct3D الحالية، بدءًا من Close to Metal ، ثم OpenCL وStream Computing SDK، وصولاً إلى دمجها في APP SDK .

بالنسبة لأحمال العمل الحسابية ذات الفاصلة العائمة المتوازية للغاية، يمكن لهذه البطاقات تسريع العمليات الحسابية الكبيرة بأكثر من 10 أضعاف؛ وقد حقق مشروع Folding@Home، وهو من أوائل وأبرز مستخدمي وحدة معالجة الرسومات للأغراض العامة (GPGPU)، أداءً يفوق أداء وحدة المعالجة المركزية (CPU) بمقدار 20 إلى 40 ضعفًا. ^{[ 2 ]} ويمكن لكل مُظلِّل بكسل ومُظلِّل رأس، أو مُظلِّل موحد في النماذج اللاحقة، إجراء عمليات حسابية عشوائية للفاصلة العائمة.

بعد إطلاق معالجات الرسوميات Radeon R520 و GeForce G70 المزودة بوحدات تظليل قابلة للبرمجة ، لفتت قدرتها العالية على معالجة العمليات الحسابية ذات الفاصلة العائمة انتباه الأوساط الأكاديمية والتجارية، التي أجرت تجارب لاستخدامها في تطبيقات غير رسومية. وقد دفع هذا الاهتمام شركتي ATI و Nvidia إلى ابتكار منتجات GPGPU - القادرة على حساب المعادلات الرياضية العامة بشكل متوازٍ للغاية - لمعالجة العمليات الحسابية المعقدة التي كانت تُجرى تقليديًا على وحدات المعالجة المركزية ووحدات المعالجة المساعدة المتخصصة في العمليات الحسابية ذات الفاصلة العائمة . وكان من المتوقع أن تحقق معالجات GPGPU مكاسب فورية في الأداء تصل إلى عشرة أضعاف أو أكثر، مقارنةً بالحسابات التقليدية التي تعتمد على وحدات المعالجة المركزية متعددة المقابس فقط.

مع اقتراب اكتمال تطوير معالج X1900 XFX عالي الأداء، اعتمدت ATI عليه في تصميم أول معالج تدفق بيانات لها، معلنةً عنه باسم ATI FireSTREAM القادم، إلى جانب واجهة برمجة التطبيقات الجديدة Close to Metal API، وذلك في مؤتمر SIGGRAPH 2006. ^{[ 3 ]} لم يطرأ تغيير يُذكر على النواة نفسها، باستثناء مضاعفة الذاكرة المدمجة وعرض النطاق الترددي، على غرار FireGL V7350 ؛ وقد شكّلت برامج التشغيل الجديدة ودعم البرامج معظم الاختلاف. بدأ مشروع Folding@home باستخدام X1900 للحسابات العامة، باستخدام إصدار تجريبي من الإصدار 6.5 من برنامج تشغيل ATI Catalyst، وأفاد بتحقيق تحسن يتراوح بين 20 و40 ضعفًا في أداء وحدة معالجة الرسومات مقارنةً بوحدة المعالجة المركزية. ^{[ 2 ]} تم إصدار المنتج الأول في أواخر عام 2006، وأُعيدت تسميته إلى AMD Stream Processor بعد اندماج ATI مع AMD. ^{[ 4 ]}

أصبحت العلامة التجارية AMD FireStream مع الجيل الثاني من معالجات التدفق في عام 2007، استنادًا إلى شريحة RV650 مع مُظلِّلات موحدة جديدة ودعم الدقة المزدوجة. ^{[ 5 ]} كما حسّن الوصول المباشر غير المتزامن للذاكرة (DMA) الأداء من خلال السماح بمجمع ذاكرة أكبر دون مساعدة وحدة المعالجة المركزية. تم إصدار نموذج واحد، وهو 9170، بسعر مبدئي قدره 1999 دولارًا. تضمنت الخطط تطوير معالج تدفق على وحدة MXM بحلول عام 2008، لأجهزة الكمبيوتر المحمولة، ^{[ 6 ]} ولكنه لم يُطرح في الأسواق.

وسرعان ما تبع ذلك الجيل الثالث في عام 2008 مع تحسينات كبيرة في الأداء من نواة RV770؛ كان أداء 9250 ضعف أداء 9170 تقريبًا، وأصبح أول معالج تيرافلوب أحادي الشريحة ، على الرغم من انخفاض سعره إلى أقل من 1000 دولار. ^{[ 7 ]} تم إصدار نسخة أسرع منه، وهي 9270، بعد ذلك بوقت قصير، بسعر 1999 دولارًا.

في عام 2010، صدر الجيل الأخير من بطاقات FireStream، وهما بطاقتا 9350 و9370، المبنيتان على شريحة Cypress المستخدمة في بطاقة HD 5800. ضاعف هذا الجيل الأداء مقارنةً بالجيل السابق، ليصل إلى 2 تيرافلوب في بطاقة 9350 و2.6 تيرافلوب في بطاقة 9370، ^{[ 8 ]} وكان أول جيل يُصمم خصيصًا لتقنية OpenCL . كما كان هذا الجيل الوحيد الذي اعتمد التبريد السلبي بالكامل، حيث لم يكن التبريد النشط متاحًا.

تم تخطي أجيال الجزر الشمالية والجنوبية.

وقد خلفت سلسلة منتجات FirePro سلسلة FireStream، والتي تعتمد على بنية Graphics Core Next الدقيقة. ^{[ 9 ]}

• يتضمن FireStream 9170 كلاً من Direct3D 10.1 و OpenGL 3.3 و APP Stream
• يتضمن FireStream 92x0 كلاً من Direct3D 10.1 و OpenGL 3.3 و OpenCL 1.0
• يتضمن FireStream 93x0 كلاً من Direct3D 11 و OpenGL 4.3 و OpenCL 1.2 مع آخر تحديثات برامج التشغيل

أُطلق معالج AMD FireStream بدعم واسع النطاق لمنصات البرمجيات. وكانت شركة PeakStream (التي استحوذت عليها جوجل في يونيو 2007) من بين الشركات الداعمة، حيث كانت أول من وفّر نسخة تجريبية مفتوحة من برنامج يدعم معالجات CTM وAMD FireStream، بالإضافة إلى معالجات x86 و Cell (محرك النطاق العريض Cell Broadband Engine). وزُعم أن معالج FireStream أسرع بعشرين ضعفًا في التطبيقات النموذجية من وحدات المعالجة المركزية العادية بعد تشغيل برنامج PeakStream . كما وفّرت شركة RapidMind برنامجًا لمعالجة البيانات المتدفقة يعمل مع معالجات ATI وNVIDIA، بالإضافة إلى معالجات Cell. ^{[ 19 ]}

وفقًا لنظام عرضته شركة AMD ^{[ 20 ]} مزود بمعالجين ثنائيي النواة من نوع AMD Opteron ووحدتي معالجة رسومية Radeon R600 تعملان بنظام التشغيل Microsoft Windows XP Professional ، يمكن تحقيق سرعة معالجة تبلغ 1 تيرافلوب (TFLOP) من خلال عملية حسابية شاملة للضرب والجمع (MADD). للمقارنة، كان معالج Intel Core 2 Quad Q9650 بسرعة 3.0 جيجاهرتز في ذلك الوقت قادرًا على تحقيق سرعة معالجة تبلغ 48 جيجا فلوبس (GFLOPS). ^{[ 21 ]}   

في عرض توضيحي لفحص مكافحة الفيروسات Kaspersky SafeStream الذي تم تحسينه لمعالجات AMD المتدفقة، تمكن من إجراء فحص أسرع بمقدار 21 مرة باستخدام التسريع القائم على R670 مقارنة بالبحث الذي يعمل بالكامل على Opteron، في عام 2007. ^{[ 22 ]}

• لا تدعم لغة Brook+ الدوال التكرارية لأن جميع استدعاءات الدوال تُضمّن أثناء وقت الترجمة. أما باستخدام لغة CAL، فتُدعم الدوال (التكرارية وغير التكرارية) حتى 32 مستوى. ^{[ 23 ]}
• لا يتم دعم سوى ترشيح النسيج ثنائي الخطية؛ ولا يتم دعم نسيج mipmapped والترشيح غير المتناحي .
• لا يمكن للدوال أن تحتوي على عدد متغير من الوسائط. وتحدث المشكلة نفسها بالنسبة للدوال التكرارية.
• يتم تحويل الأرقام العشرية إلى أعداد صحيحة على وحدات معالجة الرسومات بشكل مختلف عن وحدات المعالجة المركزية x86؛ فهي ليست متوافقة تمامًا مع معيار IEEE-754 .
• لا يُعدّ إجراء "المزامنة الشاملة" على وحدة معالجة الرسومات (GPU) فعالاً للغاية، مما يُجبر وحدة معالجة الرسومات على تقسيم النواة وإجراء المزامنة على وحدة المعالجة المركزية (CPU). ونظرًا لاختلاف عدد المعالجات المتعددة وعوامل أخرى، قد لا يكون هناك حل مثالي لهذه المشكلة.
• قد يصبح عرض النطاق الترددي للحافلة وزمن الاستجابة بين وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات بمثابة عنق زجاجة .

• معالجة البيانات المتدفقة
• ROCm
• بنية النظام غير المتجانس
• إنفيديا تسلا ، خط إنتاج وحدات معالجة الرسومات للحوسبة عالية الأداء (HPC) من إنفيديا
• معالج Intel Xeon Phi ، حل الحوسبة عالية الأداء من Intel بدون وحدة معالجة الرسومات
• AMD FirePro ، خليفة FireStream القائم على معمارية GCN
• AMD Instinct ، خليفة FirePro القائم على تقنية CDNA
• لغة الحوسبة المفتوحة ( OpenCL ) – معيار صناعي
• بنية الحوسبة الموحدة للأجهزة ( CUDA ) - حل خاص بشركة Nvidia فقط
• قائمة وحدات معالجة الرسومات من AMD

• الأسئلة الشائعة حول تقنية ATI Stream ( مؤرشفة بتاريخ 30 ديسمبر 2010 على موقع Wayback Machine)
• نشر قسم ATI Stream أوراقًا وعروضًا تقديمية
• مجموعة تطوير البرامج ATI Stream SDK
• مقال من موقع AnandTech حول الحوسبة الموزعة
• دليل مرجعي للغة الوسيطة من AMD (CAL) الإصدار 2.0 فبراير 2009