AMD Graphics Core Next: revoluce po 10 letech
13.1.2012, Petr Štefek, technologie
AMD velmi překvapivě vydalo zbrusu novou architekturu GPU o více než rok dříve, než byl původní plán. Graphics Core Next, jak se novinka jmenuje, je revolucí, která mění GPU z dílen AMD po 10 letech od nástupu Radeonu 9700. Doplněno o 4 nové kapitoly.
Kapitoly článku:
- AMD Graphics Core Next: revoluce po 10 letech
- VLIW4 odchází do propadliště dějin?
- Graphics Core Next – vektorově-skalární architektura
- Rasterizační jednotky vs. paměťová propustnost
- Partially Resident Textures, anizotropní filtrování
- Geometrický engine, DirectX 11.1 a PCI Express 3.0
- Akcelerace a komprese videa + Eyefinity 2.0
- PowerTune a ZeroCore Power
V pondělí jsme se podívali na výkonnostní výsledky nového Radeonu HD 7970 od Sapphire. Dnes si vysvětlíme, co se vlastně změnilo v architektuře čipu.
Pokud mluvíme o nových high-endových grafických čipech z dílen AMD nebo Nvidie, tak s jistotou vždy zmiňujeme TSMC, což je tchajwanský výrobce čipů. Právě schopnost nebo neschopnost tohoto partnera obou lídrů v oblasti grafických karet vyrábět při daném procesu dostatek čipů respektive mít dostatečnou výtěžnost, aby výroba podobného čipu byla vůbec rentabilní, jde ruku v roce s tím, jak plánují obě společnosti uvádění svých nových produktů na trh. Protože je výroba jader nesmírně technologicky náročná, někdy se může stát, že právě TSMC je zdrojem zpoždění.
Poněkud paradoxně tentokrát TSMC stálo za tím, že AMD vyslalo na trh svou architekturu Graphics Core Next, která jinak měla přijít až v roce 2013. Výroba další generace 32nm grafických jader založených na architektuře VLIW4 známé z Radeonů HD 6900 se potýkala s problémy. AMD proto muselo jednat a vyslat Graphics Core Next na trh o jednu generaci svých produktů dříve, než mělo v plánu. Divize grafických karet v podobě bývalé ATI je stále tím nejlepším, čím se může AMD chlubit. Naneštěstí procesorová divize tak úspěšná není, což ostatně ukazují i výsledky dlouho očekávaného Bulldozeru a odklon AMD od desktopových čipů.
Nyní se ale vraťme zpátky ke grafickým kartám, které jsou pro nás teď stěžejní. Příchod architektury Graphics Core Next je podle mého názoru stejně revoluční, jako byla ve své době dnes již legendární architektura čipu R300 použitého v Radeonu 9700, který si pořádně podal tehdejší GeForce 4 a zároveň byl první kartou s podporou DirectX 9 na trhu. Několik generací Radeonů posledních let využívalo různé evoluční verze téže architektury VLIW5 (často se zmiňuje, že se jedná o super skalární architekturu, ale ve skutečnosti to plně super skalární architektura není), kterou jsme byli zvyklí vídávat v Radeonech HD x000 a rázný odklon znamenala až architektura VLIW4 pro Radeony HD 6900. AMD k tomu vedl fakt, že v běžných herních aplikacích i přes neustálou práci na svém kompileru podstatná část hardwarových zdrojů zahálela. Testy ukázaly, že spolu s upraveným geometrických enginem respektive jeho zdvojením, by se mohlo jednat o cestu AMD pro několik dalších let.
Původní plán AMD byl takový, že Radeony HD 7000 by mohly mít ještě vylepšenou architekturu VLIW4, která bude fungovat na 32 nm, což by zmenšilo plochu čipu a dovolilo integrovat více tranzistorů respektive výpočetních jednotek. Výrobní proces na 32nm zná AMD z práce na svém relativně zajímavém produktu AMD Llano, které je zajímavou fúzí mezi procesorem a grafickou kartou pro levné počítače. Bohužel pro divizi grafických karet se ale štěstí nekonalo a vývojáři se museli díky TSMC pustit urychleně do přípravy generace, která měla v lepším případě být na pořadu dne až za rok.
Graphics Core Next již není „super skalární“ architekturou, ale jde o úplný odklon AMD ke kombinaci vektorové a skalární architektury. Tento krok nebyl učiněn jen tak ze zbůhdarma, ale především proto, aby tato nová architektura byla využitelná v případě negrafických výpočtů jako akcelerátor pro aplikace, kde se v současnosti uplatňují „General Purpose“ procesory, což jsou běžné desktopové nebo serverové procesory, které známe z našich systémů.
Nvidia se podobnou cestou vydala již před několika lety se svými profesionálními produkty Tesla, ale boom na trhu se nekonal, přestože v disciplínách jako je výkon cluster nebo TCO (Total Cost of Ownership) běžné systémy často zcela deklasovala. Trh se ale postupem času mění a ani jedna společnost nechce propásnout možnosti, které leží na trhu High Performance Computingu (HPC), jehož objem byl v minulých několika letech několikrát větší než v případě prodeje herního domácího hardware. Mít tedy architekturu schopnou „čekoholi“ je pro všechny sázka na jistotu. Produkty s architekturou Southern Islands takovými produkty jsou.
V dalších měsících nás čekají další produkty založené na architektuře GCN a nejvíce se prozatím mluví o Radeonu HD 7950 nebo Radeonu HD 7770, který by měl být výkonnostně srovnatelný se současným Radeonem HD 6870. Na trh ale samozřejmě přijdou řady Radeon HD 7900/7800/7700 a vy se nemusíte bát, že by snad levnější řady neprofitovaly z nové architektury GCN, neboť se rozhodlo vytvořit 3 odlišné čipy pro každý segment. Pro high-end je určeno GPU Tahiti, pro mainstreamová GPU Pitcairn a konečně pro low-end je GPU Verde. Samozřejmě každé bude svým základem jiné, tedy poplatné cenové relaci, v níž se dané produkty pohybují.
Zdroj: Anandtech.com - srovnání velikosti GPU AMD a Nvidia
Zajímavostí budiž velikost jádra Tahiti v Radeonu HD 7970, které je přes obrovitý nárůst počtu tranzistorů (4,31 mld.) stejně velké (365 mm2) jako konkurenční jádro GF114 (360 mm2) použité v GeForce GTX560Ti a naopak podstatně menší než Cayman XT (390 mm2) z Radeonu HD 6970. Malý čip znamená skoro jistě větší výtěžnost a také menší náklady, neboť se jich jednoduše na wafer vejde více. Ceny Radeonu HD 7970 jsou prozatím vysoké, ale AMD se dušuje, že v průběhu několika týdnů se dočkáme zlevnění někde na úroveň 11 500 až 12 000 Kč.
Zaklínání TSMC aneb ti kdo mají klíč k úspěchu
Pokud mluvíme o nových high-endových grafických čipech z dílen AMD nebo Nvidie, tak s jistotou vždy zmiňujeme TSMC, což je tchajwanský výrobce čipů. Právě schopnost nebo neschopnost tohoto partnera obou lídrů v oblasti grafických karet vyrábět při daném procesu dostatek čipů respektive mít dostatečnou výtěžnost, aby výroba podobného čipu byla vůbec rentabilní, jde ruku v roce s tím, jak plánují obě společnosti uvádění svých nových produktů na trh. Protože je výroba jader nesmírně technologicky náročná, někdy se může stát, že právě TSMC je zdrojem zpoždění.
Poněkud paradoxně tentokrát TSMC stálo za tím, že AMD vyslalo na trh svou architekturu Graphics Core Next, která jinak měla přijít až v roce 2013. Výroba další generace 32nm grafických jader založených na architektuře VLIW4 známé z Radeonů HD 6900 se potýkala s problémy. AMD proto muselo jednat a vyslat Graphics Core Next na trh o jednu generaci svých produktů dříve, než mělo v plánu. Divize grafických karet v podobě bývalé ATI je stále tím nejlepším, čím se může AMD chlubit. Naneštěstí procesorová divize tak úspěšná není, což ostatně ukazují i výsledky dlouho očekávaného Bulldozeru a odklon AMD od desktopových čipů.
Nyní se ale vraťme zpátky ke grafickým kartám, které jsou pro nás teď stěžejní. Příchod architektury Graphics Core Next je podle mého názoru stejně revoluční, jako byla ve své době dnes již legendární architektura čipu R300 použitého v Radeonu 9700, který si pořádně podal tehdejší GeForce 4 a zároveň byl první kartou s podporou DirectX 9 na trhu. Několik generací Radeonů posledních let využívalo různé evoluční verze téže architektury VLIW5 (často se zmiňuje, že se jedná o super skalární architekturu, ale ve skutečnosti to plně super skalární architektura není), kterou jsme byli zvyklí vídávat v Radeonech HD x000 a rázný odklon znamenala až architektura VLIW4 pro Radeony HD 6900. AMD k tomu vedl fakt, že v běžných herních aplikacích i přes neustálou práci na svém kompileru podstatná část hardwarových zdrojů zahálela. Testy ukázaly, že spolu s upraveným geometrických enginem respektive jeho zdvojením, by se mohlo jednat o cestu AMD pro několik dalších let.
Původní plán AMD byl takový, že Radeony HD 7000 by mohly mít ještě vylepšenou architekturu VLIW4, která bude fungovat na 32 nm, což by zmenšilo plochu čipu a dovolilo integrovat více tranzistorů respektive výpočetních jednotek. Výrobní proces na 32nm zná AMD z práce na svém relativně zajímavém produktu AMD Llano, které je zajímavou fúzí mezi procesorem a grafickou kartou pro levné počítače. Bohužel pro divizi grafických karet se ale štěstí nekonalo a vývojáři se museli díky TSMC pustit urychleně do přípravy generace, která měla v lepším případě být na pořadu dne až za rok.
Graphics Core Next již není „super skalární“ architekturou, ale jde o úplný odklon AMD ke kombinaci vektorové a skalární architektury. Tento krok nebyl učiněn jen tak ze zbůhdarma, ale především proto, aby tato nová architektura byla využitelná v případě negrafických výpočtů jako akcelerátor pro aplikace, kde se v současnosti uplatňují „General Purpose“ procesory, což jsou běžné desktopové nebo serverové procesory, které známe z našich systémů.
Nvidia se podobnou cestou vydala již před několika lety se svými profesionálními produkty Tesla, ale boom na trhu se nekonal, přestože v disciplínách jako je výkon cluster nebo TCO (Total Cost of Ownership) běžné systémy často zcela deklasovala. Trh se ale postupem času mění a ani jedna společnost nechce propásnout možnosti, které leží na trhu High Performance Computingu (HPC), jehož objem byl v minulých několika letech několikrát větší než v případě prodeje herního domácího hardware. Mít tedy architekturu schopnou „čekoholi“ je pro všechny sázka na jistotu. Produkty s architekturou Southern Islands takovými produkty jsou.
V dalších měsících nás čekají další produkty založené na architektuře GCN a nejvíce se prozatím mluví o Radeonu HD 7950 nebo Radeonu HD 7770, který by měl být výkonnostně srovnatelný se současným Radeonem HD 6870. Na trh ale samozřejmě přijdou řady Radeon HD 7900/7800/7700 a vy se nemusíte bát, že by snad levnější řady neprofitovaly z nové architektury GCN, neboť se rozhodlo vytvořit 3 odlišné čipy pro každý segment. Pro high-end je určeno GPU Tahiti, pro mainstreamová GPU Pitcairn a konečně pro low-end je GPU Verde. Samozřejmě každé bude svým základem jiné, tedy poplatné cenové relaci, v níž se dané produkty pohybují.
Zdroj: Anandtech.com - srovnání velikosti GPU AMD a Nvidia
Zajímavostí budiž velikost jádra Tahiti v Radeonu HD 7970, které je přes obrovitý nárůst počtu tranzistorů (4,31 mld.) stejně velké (365 mm2) jako konkurenční jádro GF114 (360 mm2) použité v GeForce GTX560Ti a naopak podstatně menší než Cayman XT (390 mm2) z Radeonu HD 6970. Malý čip znamená skoro jistě větší výtěžnost a také menší náklady, neboť se jich jednoduše na wafer vejde více. Ceny Radeonu HD 7970 jsou prozatím vysoké, ale AMD se dušuje, že v průběhu několika týdnů se dočkáme zlevnění někde na úroveň 11 500 až 12 000 Kč.
