AMD Radeon R9 290X

Volcanic Island familija

Nakon testiranja modela AMD Radeon R9 280X, koji je predstavio jako uspešnu GCN generaciju grafičkih karti u novom izdanju, tačnije njihovo “osveženje“ prethodne Radeon HD 7900 serije, ovaj put nam stiže potpuno model sa potpuno novim grafičkim čipom kodnog imena Hawaii. Hawaii bazirana grafička karta, Radeon R9 290X je maksimalno iskorišćenje trenutno dostupne tehnologije, maksimizacija tehnoloških procesa i iskustva koje je kompanija AMD sticala tokom godina. Dakle, nepune dve godine nakon predstavljanja vrhunske Radeon HD 7000 serije grafičkih karti, kompanija AMD nam je predstavila Radeon R familiju, a danas je sa nama najjači model nove familije – Radeon R9 290X.

Unapređenje GCN arhitekture je ono što je kompanija AMD želela da iskoristi do maksimuma, jer je svakome bilo jasno da ima mesta za unapređenje bez obzira što je GCN praktično dve godine stara tehnologija. Fizički limiti 28nm procesa nisu dosegli svoj pun potencijal i svestan toga, AMD je odlučio da ode korak dalje sa integracijama novih tehnologija i modifikovanjem strukture novog grafikog čipa Hawaii.

AMD je shvatio da je su prethodne generacije grafičkih karti sa svojim VLIW instrukcijama bile jako dobre za gejming i tu im se stvarno slabo šta moglo zameriti. No, kako je konkurencija svojim GPGPU performansama uvek bila korak ispred, AMD je shvatio da mora raditi na poboljšanju tzv. „computing“-a iliti GPGPU performansi gde VLIW arhitektura nije baš blistala. Onda u priču ulazi potpuno nova arhitektura, danas poznata kao GCN – Graphic Core Next.

Šta zapravo predstavlja GCN i kako je ova arhitektura implementirana u najnoviji grafički čip kodnog imena Hawaii? Svako GCN jezgro ima po četiti SIMD (Single Instruction Multiple Data – jedna od osnovnih klasa paralelnog kompjuterskog računanja) bloka, širine 16x, te time dobijamo računicu da svaki CU (computing unit) ima 64 shader-a. Pošto sam GPU ima 44 CU-a, prostim množenjem sa 64 SIMD jedinice, dolazimo do cifre od impresivnih 2816 šejder jedinica.

GCN jedinice sada rade i grafičke i matematičke proračune. Dakle, ne postoji odvojen podsistem koji bi se bavio ovim stvarima i pravio “latency“ iliti kašnjenje u realnom vremenu. GCN arhitektura je optimizovana za takozvane “heterogene“, odnosno različite proračune, koji podrazumevaju izračunavanja nad grafičkim „shader“ operacijama, ali i nad bilo kojim drugim matematičkim operacijama (grafičke i matematičke proračune objedinjene u jednom ciklusu – jedna instrukcija, višestruki podaci). Jednom instrukcijom moguće je izvršiti izračunavanje nad vektorima podataka.

Ovo je zahtevalo i drugačiju strukturu i reorganizaciju keš-a, pa tako sada postoje četiri dvostruka 64bit-na kontrolera (4*(2*64) – 512bit magistrala), od kojih svaki deli L2 (1MB) keš particiju za upis i čitanje podataka. High density (velika gustina) dizajn memorijskog interfejsa je omogućio da 512-bitni interfejs na Radeonu R9 290X zauzme 20% manju površinu u odnosu na 384-bitni interfejs kod Tahiti čipova na Radeon HD 7900/280X modelima. Impresivno!!! Svaki klaster CU-a (computing unit-a) ima i dodeljen L1 memorijski keš koji ima 64 bajta po ciklusu, kao i svoje zasebne registre.

GCN arhitektura uz dodatak zasebnog skalarnog čipa rešava, bar u teoriji problematiku paralelnog računanja, jer kao što smo već napomenuli CU jedinice ne čekaju na podatke (instrukcije) redom, već ih putem GDS (Global Data Share) kontrolera dobijaju istovremeno. Asinhroni proračuni se obavljaju putem osam ACE (Asynchronus Compute Engines) jedinica koje karakteriše nezavistan rad paralelno sa grafičkim i matematičkim proračunima. Svaka od ovih jedinica može akumulirati do osam “job”-ova. Princip rada ovih jedinica je da „serviraju“ operacije na veliki broj izvršnih jedinica, odnosno CU-ova, čime se postiže veća iskorišćenost hardverskih resursa. ACE može da odredi prioritet određenim procesima koji se odvijaju unutar GPU-a, što opet znači da „job“-ovi moguda se završe u različitom redosledu nego što su dobijeni na obradu. Zbog ovoga, GCN arhitektura ima izvesnu moć da može da izvršava operacije Out-of-Order, što je još jedan korak napred kada je u pitanju GP procesiranje.

GDS (global data share) je kontroler koji vrši raspodelu i sinhronizaciju podataka unutar računarskih jedinica. Upravo ovo je kumovalo velikoj popularnosti AMD grafičkih karti u rudarenju raznih kriptovaluti, ali time se nećemo baviti u ovom tekstu, ali red je da spomenemo ne bi rudari znali zašto je AMD pokazao izuzetne performanse na tom polju.

Ponovićemo, broj ”shader“ jedinica koje čine Hawaii čip unutar Radeona R9 290X iznosi 2816 i  rapoređeni su unutar 64 ROP jedinice, duplo više u odnosu na Tahiti čipove koji su imali 32 ROP-a. Takođe, povećan je i broj TMU jedinica, pa se na Hawaii čipu nalazi impresivnih 176 TMU-a. Z/Stencil bafer je opremljen takođe sa 256 jedinica zaduženih za procesuiranje piksela.

Procesorska moć ovog grafičkog procesora iznosi 5,6TFLOPS-a, što je čitavih 1,5TFLOPS-a više u odnosu na Radeon R9 280X modele. Obzirom da je u Hawaii GPU spakovano više od 6,2 milijarde tranzistora u čip velićine 438mm², AMD je definitivno sa TMSC kompanijom uvežbao proizvodni proces i uspeo da napravi prilično mali čip sa ogromnim unapređenjem, ako ga uporedimo sa R9 280X čipovima koji imaju površinu jezgra od 365 mm^2. Proces proizvodnje grafičkih čipova je ipak ostao u 28nm procesu kompanije TMSC iako se nagađalo da će to možda biti i 20nm proces proizvodnje. Jedno je očigledno, 28nm i dalje ima šta da pokaže i definitivno izvuče još malo “đusa“ iz dodatnih šejdera.

Ono što je za krajnje korisnike interesantno je podrška za nove DirectX 11.2 standard, kao i nova True Audio Tehnologija, tehnologija kontrole prikaza (Eyefinity) i rada sa displejima, kao i novi Crossfire režim koji je predstavljen sa modelom R9 290X.