Instinct MI100 — прорыв на рынке профессиональных видеоускорителей от AMD?

В конце 2020 года множество ожиданий тех, кто занимается высокопроизводительными вычислениями, было связано с выходом видеокарт AMD шеститысячной серии.

Модели 6000-й линейки имеют высокую производительность при проведении FP32-вычислений, но имеют слабую производительность при работе с большими массивами данных (например, на алгоритме Ethash) из-за небольшой пропускной способности памяти GDDR6. Видеопамять GDDR6X имеет во много раз большую эффективность, поэтому Nvidia со своими видеокартами трехтысячной серии выглядит безусловным лидером среди геймеров и майнеров. На рынке профессиональных видеокарт Nvidia является безоговорочным лидером после выпуска весной 2020 года модели A100 SXM4 с 40 Гб памяти типа HBM2e.

Компания AMD не собирается сдаваться и в конце 2020 года выпустила в свет профессиональную видеокарту Instinct™ MI100, имеющую на борту быстродействующую память типа HBM2 с шиной в 4096 бит (32 гигабайта). При цене примерно в два раза меньшей топового профессионального решения от nvidia это неплохая альтернатива для дата-центров.

Рассмотрим подробнее возможности видеокарты AMD Instinct MI100 в сравнении с другими топовыми GPU в контексте проведения высокопроизводительных вычислительных операций (соотношения выдаваемого хешрейта на Ethash к потребленной энергии и цене).

Сравнение характеристик видеокарт AMD Instinct MI100, Radeon RX 6900 XT и Nvidia A100 SXM4, RTX 3080, 3090

Видеокарты компании AMD Instinct MI100, Radeon RX 6900 XT и Nvidia A100 SXM4, GTX3080/3090 имеют следующие технические характеристики (приводятся только данные, интересные с точки зрения высокопроизводительных вычислений):

Параметр	Видеокарты
	AMD			Nvidia
	Radeon RX6900XT	Radeon RX6800XT	Instinct MI100	A100 SXM4	RTX 3090	RTX 3080
Анонс/ Дата выпуска	28.10.2020/ 08.12.2020	28.10.2020/ 18.11.2020	16.11.2020	14.05.2020	01.09.2020/ 24.09.2020	01.09.2020/ 17.09.2020
Рекоменд. цена, USD	999	649	5000-6400 (?)	9895	1499	699
Техпроцесс, нм	7	7	7	7	8	8
Графический чип	Navi21XTX	Navi21XT	MI100XL	GA100	GA102-300-A1	GA102-200-KD-A1
Архитектура	RDNA2	RDNA2	Arcturus CDNA 1.0	Ampere	Ampere	Ampere
Площадь кристалла, кв. мм	536	536	750	826	628	628
Число транзисторов, млрд	26,8	23	50	54.2	28.3	28.3
Кол-во ядер (шейдеров) GPU	5120	4608	7680	6912	10496	8704
Кол-во ROP	128	128	64	160	112	96
Базовая частота GPU, МГц	1825	1825	1000	1410	1395	1440
Частота GPU в разгоне, МГц	2250	2250	1502		1695	1710
Вычислительн. мощность FP32, TFLOPS	23.04	20.74	16.17	19.49	35.58	29.77
Тип памяти	GDDR6	GDDR6	HBM2	HBM2e	GDDR6X	GDDR6X
Объем памяти	16	16	32	40	24	10
Частота памяти, Mhz	2000	2000	1200	1215	1219	1188
Эффективная частота памяти, Мгц	16000	16000	2400	2400	19500	19000
Разрядность шины памяти, бит	256	256	4096	5120	384	320
Пропускная способность памяти, GB/sec	512	512	1228.8	1555	936.2	760.3
Макс. мощность (TDP), ватт	300	300	250	400	350	320
Хешрейт на Ethash, mh/s	64	64	153.6	194.3	117.02	95
Энергетическая эффективность, mh/watt (чем больше, тем лучше)	0.21	0.21	0.61	0.48	0.33	0.29
Цена за 1 mh/s, дол. США (чем меньше, тем лучше)	15.6	10	32.5-41.6	50.92	12.8	7.35

Как видно из технических характеристик, AMD Instinct MI100 безоговорочно отстает по всем параметрам (кроме цены) от своего прямого конкурента — видеокарты Nvidia A100 SXM4.

В сравнении с обычными видеокартами Nvidia, карта MI100 отстает при проведении операций с плавающей запятой (в 2,2 раза слабее RTX 3090), но зато имеет большую пропускную способность подсистемы видеопамяти (на 31% больше, чем RTX 3090 и меньше на 26.5%, чем A100 SXM4). Такая производительность подсистемы видеопамяти в купе с низким энергопотреблением дает выигрыш при майнинге на Ethash почти в 2 раза больший в сравнении с 3090-й картой, и лучше на 21% по энергоэффективности, чем Nvidia A100 SXM4.

Выигрыш в экономичности связан с тем, что частота ядра Instinct MI100 специально занижена для уменьшения потребления, что делает эту карту очень экономичной и холодной. Ее энергопотребление на 40% меньше RTX 3090 и на 60% лучше A100 SXM4, хотя это не сопоставимо с отставанием красного GPU по мощности вычислений.

Цена видеокарты RTX 3090 в несколько раз ниже Instinct MI100, при значительном отставании последней при проведении операций с плавающей запятой и незначительном выигрыше красной карты на алгоритме Ethash/Dagger Hashimoto. Это делает топовые видеокарты Nvidia безоговорочными лидерами на современном рынке видеоакселераторов среди майнеров.

Нужно отметить, что сравнивать Radeon Instinct MI100 с обычными видеокартами не совсем корректно, так как они предназначены для разных задач. Radeon Instinct MI100 — -это AI-ML-акселератор, позиционирующийся компанией АМД, как Server Accelerator. Это бесполезная с точки зрения геймеров видеокарта, так как она не поддерживает технологий DirectX/OpenGL, нужных для большинства игр, а также не имеет видеовыходов. Выпуск Radeon Instinct MI100 является запоздалым на полгода ответом красных на профессиональную видеокарту Nvidia A100 SXM4.

Фактически, Radeon Instinct MI100 — это майнинговая карта, изделие, близкое по своим характеристикам к специализированным FPGA, но более гибкое и удобное с точки зрения программирования под разные вычислительные задачи. Она не входит в линейку карт Big Navi/Navi и по своим техническим характеристикам ближе к линейке видеокарт Vega, которые также имеют память HBM (в отличие от них, Instinct MI100 не имеет 3D-акселератора). Отсутствие на ядре Arcturus блоков, ответственных за 3D-графику позволило увеличить количество вычислительных ядер и снизить уровень энергопотребления, что очень важно для вычислительных центров.

В случае очередного взрывного роста рынка майнинга возможно появление младших моделей AMD серии Instinct с архитектурой Arcturus, которые станут востребованными во время очередного майнингового бума.

Дорогая и производительная память HBM2, установленная в Instinct MI100 позволяет эффективно использовать электроэнергию и площадь на вычислительном/майнинг центре при проведении вычислений на алгоритмах, подобных Ethash. Но, при ограничениях в бюджете, и возможных планах использования видеокарт не только в качестве счетных машинок, обычные топовые видеокарты Nvidia с памятью GDDR6X выглядят более привлекательными.

Заключение

Выход в свет видеокарты Instinct MI100 хорошо иллюстрирует закономерность, связанную с тем, что богатые со временем должны становятся еще богаче. Instinct MI100 — это монстр, доступный обеспеченным людям, которые при умелом использовании такого зверя станут еще богаче. Для майнеров использовать инстинкты при проведении высокопроизводительных вычислений — не самое удачное решение, поэтому на сегодняшний день выбор зеленых «Амперов» для этого занятия, наверное, предпочтительнее…