Detalles de la arquitectura GCN de la GPU “Hawaii XT” (Radeon R9-290X)

A pocos días del lanzamiento oficial, se han filtrado documentos técnicos de AMD donde nos revelan algunos detalles respecto a la arquitectura de la GPU “Hawaii XT”, que potenciará a la Radeon R9 290X, el tope de gama de la nueva familia de tarjetas gráficas “Volcanic Islands”.

Como ya hemos mencionado en notas previas, AMD ha rediseñado la arquitectura GCN para los tope de gama de esta nueva generación de GPUs. Podríamos decir que es un GNC mejorado o siendo más aventurados un GNC 2.0, respecto a la arquitectura original (GCN 1.0) introducida con los GPUs “Thaiti XT y Pro” de las Radeon HD 7970/7950 y derivados.

AMD se ha enfocado en mejorar varios aspectos de potencia geométrica, gráfica, cómputo y multimedia con la nueva arquitectura, la cual luce más robusta y completa si la comparamos con GNC 1.0, además de agregar otros elementos y modificaciones para hacer un GPU mucho más potente y preparado para súper altas resoluciones o resoluciones 4K.

Arquitectura: A Continuación el diagrama de bloque general de la arquitectura interna del núcleo “Hawaii XT”, como podemos apreciar luce mucho más robusto debido a que se han incrementado varias unidades vitales dentro de la arquitectura, por esta razón también el número de transistores se ha elevado a 6 mil millones y el tamaño del die también se ha incrementado hasta los 438 mm² , respecto a los 352 mm2 de la GPU Thaiti XT, algo de todos modos esperable considerando estos cambios y mejoras.

En rasgos generales la arquitectura del núcleo Hawaii XT se compone de cuatro clúster principales llamados “Shader Engine”, cada uno posee su propio procesador geométrico y unidad Rasterización (Rasterizer). Ahora bien, dentro de cada Shader Engine tenemos también 11 CU (Compute Unit), las cuales albergan los otros elementos explicamos más adelante.

Aceleradores Multimedia: Ya les comentamos previamente sobre la tecnología TrueAudio que AMD incorporará en sus nuevas tarjetas, y el diagrama podemos ver dentro de los aceleradores multimedia el nuevo DSP TrueAudio que ya explicamos previamente, además del nuevo motor CrossFire XDMA el cual reemplaza al anterior CrossFire Compositor de Thaiti XT, recuerden que en las configuraciones CrossFireX de la Radeon R9 290X no es necesario un puente PCIe externo. En este bloque también podemos apreciar el motor VCE (Video Codec Engine), UVD (Universal Video Decoder), el controlador para configuraciones Eyefinity y el motor o motores DMA.

Compute Unit: Es la unidad principal de cada Shader Engine, cada unidad de cómputo está compuesta por varios elementos, el principal son las unidades vectoriales o Vector Units, cada una de ellas posee 4 unidades SIMD y estas a su vez alberga cada una 16 núcleos o Stream Processors, por lo tanto, tenemos que: (4 Shader Engine x 11 Compute Unit) = 44 CU x (4 Vector Unit x 16 SIMD) =  2816 Stream Processors, que es el tope núcleos de Hawaii XT.

Cada CU tiene su propio programador (scheduler), registro de vectores, cache compartido de datos, registros escalares, cache L1 para la unidad de textura, entre otros elementos que pueden apreciar en la imagen precedente.

Render Back Ends: las Unidades Render Back End también se han incrementado respecto a la Radeon HD 7970, mientras esta ultima posee 8 Render Back Ends, la nueva GPU Hawaii XT posee 16 unidades Render Back End, esto se la en términos teóricos provee casi el doble de potencia geométrica, como podrán ver más adelante gracias a estas unidades la Radeon R9 290x posee por ejemplo una tasa de relleno de pixeles de 64 GigaPixeles por segundo, comparado con los 33.6 GigaPixeles que alcanza la Radeon HD 7970 GHz edition.

Asynchronous Compute Engines (ACE): Otra de las unidades que se han incrementado y mejorado dentro de la arquitectura de la GPU “Hawaii XT” son los ACE o Asynchronous Compute Engines, unidades de cómputo independientes que se encargan de trabajar en paralelo con el procesador de comando gráfico, las unidades de computo principal (CU) y el controlador de memoria. La arquitectura de la GPU Hawaii XT posee en total 8 unidades ACE, esto es un incremento notable respecto a las 2 unidades ACE que posee la GPU Tahiti XT de la Radeon HD 7970. Según AMD gracias a los motores duales con acceso directo a memoria (Dual DMA Engines) pueden aprovechar todo el ancho de banda que ofrece la interfaz PCIe 3.0 (16 GB/s en modo bidireccional).

Controlador de Memoria: Ya habíamos dicho que la Radeon R9 290X posee una interfaz de memoria de 512-bit y eso queda absolutamente confirmado mediante estos documentos de AMD, ya que la Radeon R9 290X “Hawaii XT” y Raden R9 290 “Hawaii Pro”,  posee una interfaz de memoria de 512-bit los que ofrecen un ancho de banda de hasta 320 GB/s con memorias operando a 5000 MHz, esto es un 20% más de ancho de banda que la Radeon HD 7970 GHz Edition. La Radeon R9 290X y R9 290 utilizarán 8 controladores de memoria de 64-bit en doble canal, esto comparado con los 6 controladores de memoria de la Radoen HD 7970.

Resultados en la eficiencia de la arquitectura: Si no son muy asiduos con la parte técnica aplicada en detalle, AMD les resume muy bien a través de esta comparativa lo que intentamos explicar previamente. Según AMD comparando la Radeon R9 290X vs la Radeon HD 7970 GHz Edition, tenemos que:

El poder de procesado Geométrico se ha incrementado en 1.9 veces (casi el doble o un 90%), el poder de cómputo (gracias al incremento de las unidades Stream Processors y ACE) también se ha incrementado en 1.3 veces o un 30% desde los 4.3 TFLOPS a 5.6 TFLOPS, la tasa de relleno de textura (Textur Fill Rate) lo ha hecho también en 1.3 veces, mientras la tasa de relleno de pixeles (pixel fill rate) lo ha hecho en casi el doble con 1.9 veces.

El ancho de banda también se incrementa a 320 GB/s respecto a los 264 GB/s de la HD 7970 GHz Edition, esto a pesar de que las memorias de la Radeon R9 290X viene operando a 5.0 Ghz respecto a los 6.0 GHz de la Radeon HD 7970 GHz Edition, esto básicamente se debe a los 8 controladores de memoria que en su conjunto ofrecen una interfaz de 512-bit, frente a los 6 controladores de memoria que ofrecen una interfaz de 384-bit de la Radeon HD 7970 GHz Edition.

 

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