Unatrag posljednjih nekoliko godina osjetno su se usporile tehnološke inovacije i razvoj računalnih čipova, posebno u odnosu na ono što smo navikli vidjeti u zadnjih 20-ak godina. Osobito se ovo odnosi na high end grafičke procesore koji su postali sve veći, kompleksniji, rastrošniji i iznimno skupi za proizvodnju.
Nedavno je čak i kontroverzni šef Nvidie Jensen Huang povukao „ručnu“ i proglasio famozni Mooreov zakon „mrtvim“. Podsjetimo Mooreov zakon odnosi se na svojedobno predviđanje Gordona Moorea (techa pionira i suosnivača Intela) kako će se broj tranzistora na modernim mikročipovima udvostručiti svake dvije godine. Dakako, ovo omogućuje osjetan porast performansi, veću energetsku učinkovitost i manje troškove proizvodnje.
RDNA3 – početak novog doba?
Kako su moderni high end grafički procesori u monolitnoj izvedbi iz generacije u generaciju sve kompleksniji i skuplji, AMD se kod svojih RDNA3 grafičkih procesora odlučio na posve novi revolucionarni chiplet dizajn. Njihov najnoviji grafički procesor Navi 31 temelji se na chiplet dizajnu, što znači da umjesto jednog velikog monolitnog čipa imamo kombinaciju više manjih čipova koji onda zajedno čine jednu cjelinu, odnosnu omogućuju sve funkcionalnosti koje smo navikli vidjeti kod grafičkih procesora.
Novi AMD-ov grafički procesor Navi 32 temelji se na inovativnom chiplet dizajnu, te se sastoji od GCD jezgre i MCD memorijskih chipleta
Zvuči poznato? U pravu ste. Naime, AMD već nekoliko godina kod svojih Ryzen i Epic procesora s velikim uspjehom koristi chiplet dizajn. Međutim GPU je malo drugačija zvjerka i teško je očekivati da će sve prednosti chiplet dizajna kod glavnih procesora tek tako preslikati u svijet grafičkih čipova.
No spomenimo i konkretne proizvode. AMD-ov grafički procesor Navi 31, koji je, dakle, prvi chiplet GPU u povijesti, temelj je dvije najnovije grafičke kartice – Radeona RX 7900 XTX i Radeona RX 7900 XT. XTX je flagship model s više shaderskih procesora, većom memorijskom propusnošću, više videomemorije, dok je XT nešto malo oslabljena verzija.
GCD + MCD = chiplet GPU
Grafički procesor Navi 31 sastoji se od impresivnih 58 milijardi tranzistora, a chiplet arhitektura uključuje jednu GCD (Graphics Compute Die) jezgru i do 6 MCD (Memory Cache Die) jezgri ili ako hoćete chipleta.
GCD jezgra veličine od 300 mm² sadrži shaderske procesore, ROP jedinice i sve ostale komponente modernog grafičkog procesora i izrađena je u naprednijem TSMC-ovom 5 nm procesu. S druge strane, omanji MCD chipleti su veličine svega 37 mm², sadrže memorijske kontrolere i Infinity cache predmemoriju, te se kod njih koristi 6 nm proces.
Na prikazu Navi 31 grafičkog procesora jasno se može vidjeti središnja GCD jezgra izrađena u 5 nm procesu koja je okružena s ukupno 6 MCD-ova koji su napravljeni u 6 nm procesu i sadrže memorijski kontroler i Infinity cache
AMD je, naime, ustanovio kako shaderski procesori i ostale jedinice daleko više profitiraju od korištenja najmodernijeg proizvodnog procesa, dok memorijski kontroler i cache s druge strane ne zahtijevaju korištenje najnovijeg procesa. U tom smislu korištenjem chiplet arhitekture smanjuju se troškovi, jer je kod manjih čipova manjih dimenzija broj neispravnih čipova na jednom waferu daleko manji.
Međutim ključni problem chiplet pristupa kod grafičkog procesora je svakako povećanje latencije. Grafički procesori su iznimno osjetljivi na povećanje latencije. Dobro nam znana Infinity Fabric sabirnica kod AMD-ovih glavnih procesora za grafičke čipove ne dolazi u obzir jer je prespora.
AMD je GDC i MCD dijelove povezao posve novom Infinity Link sabirnicom, odnosno sustavom Infinity Fanout Links, koji omogućuje propusnost od 5,3 TB/s između GCD-a i MCD chiplet dijelova. Ovaj super napredan sustav poveznica svakako je ključna odrednica chiplet GPU dizajna. Osim toga, AMD problem povećanja latencije planira otkloniti višim radnim taktom.
Navi 31 – Redizajnirani CU-ovi i bolji ray tracing
Kad već spominjemo radni takt, Navi 31 je nakon dugog niza godina prvi grafički procesor s različitim vrijednostima radnog takta za shaderske procesore, odnosno ROP i teksturne jedinice i ostali dio čipa. Shaderski procesori rade na nešto nižem radnom taktu od ostatka čipa.
GCD kod trenutno najmoćnije verzije Navi 31 grafičkog čipa (RX 7900 XTX) posjeduje ukupno 96 CU (Compute Unit) jedinica, isto toliko Ray tracing jedinica, 6144 shaderska procesora i 192 ROP jedinice. R AMD je računalne jedinice (CU) osjetno redizajnirao i poboljšao kod grafičkog procesora Navi 31 u odnosu na njegovog prethodnika Navi 21. AMD navodi kako CU jedinice kod Navi 31 čipa donose 17,4 porast IPC-a pri istom radnom taktu.
Novi Radeoni serije 7900 temeljeni su na grafičkom procesoru Navi 31 i RDNA 3 arhitekturi, a najmoćniju varijantu trenutno predstavlja Radeon RX 7900 XTX
Nadalje, ključna novost je što sada FP32 jedinice mogu istovremeno izvršavati dvije operacije, što AMD naziva Dual Issue SIMD. Ovi procesori mogu obraditi dvije instrukcije prilikom svakog podatkovnog puta, što barem u teoriji rezultira s dvostruko većom stopom instrukcija u odnosu na RDNA 2 grafičke procesore.
Međutim ovo je samo teorijska mogućnost. Koliko će doista u praksi biti vidljivo ubrzanje kao posljedica ovakvog dizajna dosta će ovisiti o compileru unutar upravljačkih programa.
Novost kod RDNA 3 CU jedinica svakako su i zasebni AI akceleratori (192 ukupno, 2 po CU jednici) za ubrzavanje operacija poput množenja matrica. Poboljšane su i Ray tracing jedinice sada u svojoj drugoj generaciji.
AMD je svoje nove grafičke procesore Navi 31 i RDNA 3 arhitekturu prvi puta prezentirao na posebnom eventu tijekom studenog
Ray tracing jedinice kod Navi 31 GCD-a podržavaju dodatne instrukcije, poboljšano je i optimizirano praćenje zraka svjetlosti, kao i njhovo razvrstavanje ovisno o sceni. AMD obećava do 50% bolje performanse po CU jedinici u odnosu na RDNA 2 arhitekturu.
Konačno, kada govorimo o GCD-u kod Navija 31 osjetno je povećana i količina L0, L1 i L2 cache predmemorije u odnosu na RDNA 2 grafičke čipove.
Radiance Display Engine – 8k na 165 Hz!
Vratimo li se još malo chiplet MCD-ovima, možemo reći kako je AMD povećao memorijsku propusnost s obzirom na korištenje 320 ili 384-bitne sabirnice, premda se i dalje koristi GDDR6 memorija. Zanimljivo je kako je količina L3 cachea, odnosno Infitnity cachea, manja nego kod RDNA 2 Navi 21 grafičkog procesora kako bi se smanjila potrošnja energije. S druge strane, Inifinity cache je sada dvostruko brži s 2,5 TB/s propunosti u odnosu na 1,2 TB/s kod RDNA 2 čipova.
Nova serija Radeona opremljena je Radiance Display Engineom koji donosi punu podršku za DisplayPort 2.1 što uključuje 12-bitni HDR prikaz, kao i podršku za 8k na 165 Hz ili 4k na 480 Hz
Navi 31 donosi i osjetno unaprijeđen dio GPU-a zadužen za prikaz slike i multimediju. Novi Radiance Display Engine prije svega donosi punu podršku za DisplayPort 2.1 što omogućuje prikaz slike na 8k rezoluciji pri 165 Hz ili 4k pri 480 Hz putem jednog kabela. Pritom postoji mogućnost korištenja 12-bitnog prikaza boja po kanalu. Ovo je velika prednost u odnosu na najnovije Nvidijine kartice koje i dalje podržavaju „samo“ DP 1.4.
Nadalje, Navi 31 posjeduje mogućnost hardverske akceleracije AV1 kodiranja i dekodiranja putem dva neovisna kodera/dekodera, tako da se istovremeno mogu transkodirati dva video streama ili jedan pri dvostruko većem broju sličica u sekundi.
Detaljan dijagram grafičkog procesora Navi 31 daje nam puni uvid u sve pojedine dijelove čipa i posebnosti chiplet dizajna i RDNA 3 arhitekture
AMD s grafičkim čipom Navi 31 probija led i donosi doista revolucionarni chiplet GPU dizajn u svijet grafičkih procesora. Koliko će se ovo pokazati uspješnim u budućnosti tek treba vidjeti. Potencijal je sigurno ogroman. Princip slaganja lego kockica kod modernog GPU-a i modularnost chipleta svakako zvuči prilično futuristički. Međutim glavni cilj trebao bi biti kombiniranje više GCD-ova u sklopu chiplet dizajna kod grafičkog procesora što bi nas trebalo u budućnosti uvesti u doba multi-GPU konfiguracija na jednom fizičkom čipu.
