AMD představilo GPU architekturu Polaris, již ukázalo první 14nm Radeon [CES]

0

„Šlo to rychleji, než jsem čekal,“ dalo by se citovat z české literární klasiky. V poslední den starého roku jsme zde měli zprávičku o tom, že z AMD prosáklo jméno, které dostane nová grafická architektura FinFETové generace GPU Radeon: Polaris. A tento týden, u příležitosti veletrhu CES 2016 firma Polaris vybalila oficiálně a představila některé klíčové novinky přicházející do letošních nových GPU.

AMD prezentuje Polaris jako „čtvrtou generaci“ architektury GCN, což možná trochu překvapí. Je to tak proto, že současná GPU (Fiji) již byly oficiálně nazývány jako generace třetí (ačkoliv v médiích se často používalo spíše označení 1.2, které oficiální není). Bez ohledu na číslování jde však o největší architektonickou změnu od příchodu GCN v roce 2011. Polaris přináší změny prakticky ve všech blocích, z nichž se GPU skládá.

GPU architektura AMD Polaris, první prezentace
GPU architektura AMD Polaris, první prezentace

 

První z velkých změn je již jasná delší dobu: přechod z letitého 28nm procesu na výrobu s 3D tranzistory typu FinFET. Tedy buď 14nm proces Samsungu a GlobalFoundries, nebo 16nm proces TSMC. Čí linky budou použity, ale AMD stále důsledně zamlčuje – zdá se, že některá GPU budou 14nm a některá 16nm. Kromě zmenšení čipů, které umožní použít více tranzistorů, by měl příchod 3D tranzistorů (tedy technologie, kterou u Intelu známe z 22 a 14nm procesů) přinést zejména významnou redukci spotřeby, která je hlavním faktorem omezujícím u GPU dostupný výkon.

FinFETy značně redukují úniky proudu plýtvající energií
FinFETy značně redukují úniky proudu plýtvající energií

Při stejném taktu je spotřeba výrazně nižší
Při stejném taktu je spotřeba výrazně nižší

FinFETy by měly umožnit čipu s určitou frekvencí běžet při mnohem nižším příkonu, což do daného TDP umožní dostat více výpočetních prostředků a v praxi asi i vyšší tovární frekvence čipů. FinFETy také výrazně snižují úniky proudu. Zajímavý detail je, že podle AMD je mezi vyrobenými čipy s FinFETy také výrazně menší variace ve vlastnostech. Polaris má podle AMD přinést „historicky největší“ pokrok v poměru mezi spotřebou a výkonem, jaký kdy u Radeonů nastal, a FinFETům jde prý na vrub nadpoloviční díl tohoto zlepšení.

Velké změny v CU a okolí

AMD ale u architektury Polaris nebude spoléhat jen na „automatické“ zlepšení díky výrobnímu procesu. Architektura bude také výrazně přepracována, ovšem o těchto změnách zatím AMD neprezentovalo mnoho detailů. Jak můžete vidět na následujících dvou slajdech, zasaženy by měly být všechny důležité bloky – frontend, výpočetní jednotky, multimediální akcelerátory, paměťový subsystém a obrazový výstup (jehož novinky již známe – půjde zejména o podporu HDMI 2.0a s HDR a DisplayPortu 1.3).

Podle slajdu má Polaris přepracovanou (tudíž doufejme lepší) L2 cache, která byla podle některých zdrojů jedním faktorem síly architektury Maxwell u Nvidie. Posílen má být také paměťový řadič, vylepšena by u něj měla být komprese, zvětšující efektivní přenosové pásmo. GPU budou kromě pamětí HBM používat také GDDR5, což bude zřejmě případ nižších modelů, které se prý podle některých indicií objeví na trhu jako první.

Polaris přináší změny ve většině částí GPUPolaris, čtvrtá generace GCN
Polaris přináší změny ve většině částí GPU

Ve výpočetních jednotkách by měly být nové a efektivnější ALU/shadery v blocích CU, ale také geometrické procesory. Frontend GPU má být také zdokonalen, čehož výsledkem by mělo být vylepšení „IPC“ (tedy výkonu při dané frekvenci), dosahovaného výpočetními prostředky GPU. Zefektivnění má přinést přednačítání (prefetch) instrukcí, hardwarový scheduler a jednotka nazvaná „Primitive Discard Accelerator“. Ta by se měla starat o eliminaci nepotřebných výpočtů (zřejmě přeskakování geometrických elementů, které v zobrazované scéně nejsou vidět).

Již bylo zmíněno vylepšení multimediálních schopností. AMD slibuje podporu 10bitového 4K videa ve formátu HEVC (Main 10), takže GPU budou spolu s výstupem HDMI 2.0a připravena na přehrávání 4K disků Ultra HD Blu-ray. 4K HEVC bude umět i hardwarový enkodér VCE, a to při 60 snímcích za vteřinu. V tomto případě již pravděpodobně půjde jen o profil Main, což ale pro jeho účely nevadí.

 

 

První GPU s Polaris už běží, na trhu v půli roku

Na trh mají karty založené na Polarisu přijít „v polovině roku“. Zajímavé ale je, že AMD již má v rukou první běžící GPU této architektury a při prezentaci architektury médiím bylo předvedeno v akci a také k nahlédnutí (ovšem nikdo jej nesměl vyfotit). Podle webu AnandTech se nejednalo o highendový čip, pravděpodobně byl velikostí pod 28nm Cape Verde s výměrou 120 mm² či méně a jednalo se o produkt 14nm procesu GlobalFoundries/Samsungu.

Toto GPU (v kartě, která byla zatím jen raným prototypem) bylo demonstrováno proti GeForce GTX 950 ve dvou jinak stejných sestavách s procesorem Core i7. Při 60 snímcích za vteřinu PC s čipem Polaris ve hře Star Wars Battlefront odebíralo 88 W a s GTX 950 150 W. To je přitom spotřeba celé sestavy, takže reální spotřeba GPU by mohla proti 28nm GM206 být i poloviční. Podobný test v laboratoři (čísla vidíte na slajdu) pak dopadl na 86 proti 140 W. Tento test (s omezením FPS) ale samozřejmě je jen pečlivě připravenou ukázkou, takže moc dalekosáhlé závěry z něj zatím nedělejme; reálné vlastnosti výkonnějších grafik bude také hodně ovlivňovat, zda budou jejich takty v ideální zóně procesu, nebo budou hnány nad ni.

AMD již první prototyp karty s čipem na bázi Polarisu prezentovalo novinářům
AMD již první prototyp karty s čipem na bázi Polarisu prezentovalo novinářům

Zdroje: AMD, AnandTech