Topologie

Vedeti voi, pe masura ce densitatea de tranzistori pe suprafata creste, costul procesului de fabricatie a crescut de asemenea exponential. Adaugati in calcul si contextul politico-economic actual, iar rezultatul este o crestere semnificativa a oricarui milimetru patrat de siliciu pe care au fost litografiate unitati logice. Desigur, procesoarele si placile grafice beneficiaza din plin de pe urma acestei cresteri a densitatii, puterea de calcul crescand in continuare de la an la an, in parte si datorita reducerii dimensiunii tranzistorilor.

Problema este ca nu toate partile componente ale unui procesor sau ale unui nucleu grafic beneficiaza in aceeasi masura de pe urma unui proces de fabricatie nou si costisitor. Unitatile de procesare, desigur, beneficiaza cel mai mult de pe urma acestui proces, in timp ce controller-ul de memorie sau componentele I/O nu au nevoie neaparat intotdeuna de cel mai avansat si costisitor proces de fabricatie disponibil pe piata pentru a functiona asa cum trebuie.

Drept urmare, daca in cazul procesoarelor grupam nucleele in CCD-uri, separandu-le de controller-ul PCI-E si generatorul de tact (cIOD) si conectandu-le cu ajutorul unui substrat denumit Infinity Fabric, de ce nu am putea folosi o abordare similara si in cazul placilor grafice? In fond, CCD-urile utilizate de cele mai recente procesoare AMD din seria Ryzen 7000 sunt fabricatie in litografie 5nm, in timp ce cIOD-ul este fabricat in litografie pe 6nm. Ei bine, putem porni de la acelasi principiu, dar desigur, nevoile specifice ale unui nucleu grafic difera de cele ale unui procesor, sarcinile pe care fiecare le realizeaza fiind diferite, ceea ce inseamna ca avem nevoie de o cantitate diferita de memorie cache, dar si de o rata de transfer mult mai ridicata intre memorie si nuclee.

Astfel, AMD au grupat unitatile de procesare intr-o singura pastila, produsa in litografie pe 5nm, denumita Graphics Compute Die (GCD), aceasta avand o suprafata de 300 mm2, pe care sunt dispusi 45.7 miliarde de tranzistori. Pe de alta parte, memoria Infinity Cache si controller-ele de memorie au fost organizate in Memory Cache Dies (MCD), produse in litografie pe 6nm. Fiecare MCD este alcatuit din 16MB L3 cache si un controller de memorie pe 64 de biti, masurand 37mm2, pe care sunt dispusi 2 miliarde de tranzistori.

Nucleul Navi 31 full (AMD Radeon RX 7900XTX) utilizeaza 6 die-uri MCD, pentru un total de 96MB L3 cache si o interfata de 384 de biti, adica 300mm2 / 45.7 miliarde de tranzitori produsi in litografie pe 5nm, respectiv 220 mm2 / 12.3 miliarde de tranzistori produsi in litografie pe 6nm, adica un total de 57 miliarde de tranzistori. La randul sau, AMD Radeon RX 7900XT utilizeaza doar 5MCD-uri, avand 80MB Infinity Cache si o magistrala de memorie de 320 de biti.

Desigur, o problema care apare in momentul in care construim un nucleu modular, separand unitatile de procesare de memoria cache, este latenta. Si daca in cazul procesoarelor AMD Ryzen aceasta a fost contracarata utilizand substratul Inifnity Fabric, in cazul nucleului grafic Navi 31 AMD au dus lucrurile si mai departe, dezvoltand un substrat (high performance fanout interconect) cu o mare densitate de conectori (de 10 ori mai mare decat in cadrul procesoarelor Ryzen), denumiti Infinity Links, fiecare conector putand oferi o viteza de transfer de 9.2Gbps, pentru un total de 5.4 TB/s.

Dupa cum vedeti, schimbarile la capitolul topologie sunt destul de consistente, acestea fiind coroborate de asemenea si cu trecerea la un proces de fabricatie de ultima generatie. Practic, aceste doua aspecte fizice (topologia si procesul de fabricatie), sunt caramizile care stau la baza temeliei nucleelor Navi 31. Elementul final insa este componenta logica, adica arhitectura RDNA 3, pentru ca si la acest capitol avem parte de noutati.