Arhitectura

 
Noile placi grafice din familia Radeon RX 5700 integreaza GPU-ul Navi 10 cu o litografie pe 7nm, suprafata die-ului de 251 mm2, 10.3 miliarde de tranzistori, memorie GDDR6 dar si suport pentru PCI-Express 4.0. Este important sa intelegem noutatile aduse de Navi 10 pentru ca il vom regasi intr-o forma sau alta in noile console XBOX si Playstation. Navi 10 este noua solutie AMD pentru piata mainstream – performance asadar nu vine cu memorie HBM2, multe unitati de shader sau performanta de top in operatiile cu virgula mobile precum Vega 20 (Radeon VII), insa vine cu… RDNA.

RDNA (sau Radeon DNA) este arhitectura pe care se bazeaza Navi, insa mezinul Navi 10 foloseste un hibrid intre GCN (vechea arhitectura folosita si pe Vega) si RDNA (noua arhitectura ce va fi implementata complet de-abia la Navi 20). Arhitectura GCN este extrem de puternica atunci cand vine vorba de calcule matematice complexe, pe hartie daca urmarim strict specificatiile Vega64 ar fi trebuit sa depaseasca GTX1080-ul lui Nvidia… in realitate insa ramane semnificativ in urma. Arhitectura RDNA vine cu optimizari majore in ceea ce priveste executia instructiunilor, lucrul cu cache-ul dar si optimizarea latimii de banda cu memoria. Pe scurt RDNA transforma GCN-ul intr-o arhitectura mai “prietenoasa” cu jocurile, performanta per clock crescand cu 25% (fata de un Vega cu acelasi numar de unitati de procesare) iar performanta per watt cu 50% (nici nu este greu daca ne amintim cat consuma Vega64). In cifre absolute Navi 10 este mai performant cu 14% decat Vega64, impresionant tinand cont ca vorbim de 2560 shaders vs 4096 shaders si memorie GDDR6 vs HBM2.

Pana la urma ce e schimbat? Navi 10 are 40 CU, fiecare continand 64 shadere pentru un total de 2560 shadere (prin comparatie Vega64 venea cu 4096 shadere). Schimbarea in Navi vine din adaugarea unei unitati scalare pentru probleme matematice dar si a unui al doilea scheduler in fiecare CU pentru a dubla capacitatea de procesare a instructiunilor. Arhitectura GCN foloseste 4 unitati SIMD16 ce pot procesa 16 instructiuni simultan, insa timpul de procesare complet este de 4 intervale de ceas. Acest lucru este grozav pentru calcule complicate, insa pentru gaming nu este eficient deloc. Din acest motiv RDNA foloseste 2 unitati SIMD16 ce pot functiona intr-un singur interval de ceas. Compilatorul poate alege sa ruleze instructiuni Wave16 sau Wave32 in functie de sarcina (Wave32 foloseste simultan ambele SIMD16, ceea ce inseamna, din nou, o micsorare a latentei).

Pentru a miscora latenta subsistemului de memorie, RDNA adauga cache L1 dedicat (128kB) si dubleaza latimea de banda dintre cache-ul L0 si ALU. Pentru a reduce cantitatea de date transferate pe magistrala de memorie, Navi vine si cu imbunatatiri la tehnologia de compresie a culorii. Pe langa algoritmul in sine care a fost optimizat, shaderele pot scrie si citi acum informatia compresata iar motorul de afisare (display) poate folosi direct informatie compresata.

Imbunatatirile arhitecturale aduse de RDNA, procesul de litografie TSMC pe 7nm precum si frecventele ce pot atinge acum 1905MHz (Boost) in cazul lui Radeon 5700 XT fac din Navi 10 o solutie cu un raport performanta / clock si performanta / watt net superior fata de ceea ce am vazut in cazul lui Vega 10 (Vega64 si Vega56) sau Vega 20 (Radeon VII). De notat totusi ca Vega 20 foloseste litografia pe 7nm precum si ceva imbunatatiri arhitecturale in ceea ce priveste ierarhia cache-ului comparativ cu Vega 10.