AMD Radeon HD 7970

Kada je tokom decembra 2010. godine AMD predstavio familiju HighEnd grafičkih akceleratora Cayman, poznatih kao serija Radeon HD 6900, glavna novina bio je prelazak na novu mikroarhitekturu. Umesto mikroarhitekture VLIW5, na kojoj je AMD zasnivao sve Radeone počeviši od čuvenog GPU R600, odnosno Radeona HD 2900, implementirana je potpuno nova arhitektura VLIW4. Glavne prednosti nove arhitekture bili su veća efikasnost i mogućnost postizanja viših frekvencija. Sve u svemu, VLIW4 bila je perspektivna arhitektura i izgledala je kao vrlo dobra osnova za budućnost, koja bi naročito zasijala prelaskom sa 40 nanometara na proizvodnju u 28 nanometara. Ali...

Sredinom prošle godine, na prvom „Fusion samitu”, koji je AMD organizovao sa ciljem popularizacije GPGPU programiranja i OpenCL-a, na iznenađenje mnogih, proizvođač je najavio potpuno novu grafičku arhitekturu – GCN (Graphics Core Next). Drastično drugačija u odnosi na obe pomenute, GCN je predstavljena kao kompletan zaokret i usmeravanje ka mnogo agresivnijem pozicioniranju na GPGPU tržištu. Posebno iznenađenje bilo je AMD-ovo obećanje da će GCN biti osnova već za sledeću familiju grafičkih akceleratora! Praktično, AMD je bio na putu koji se u prošlosti pokazao kao izuzetno trnovit, i to ne samo za njih – potpuno nova grafička arhitektura i generacija akceleratora sa potpuno novim proizvodnim procesom – 28 nanometara. Ta kombinacija dve nepoznate je i uvrstila pomenuti HD 2900XT među najneslavnije GPU-ove ikada. Kada se u čitavu priču dodaju začini poput epizode sa Bulldozerom, te skorašnje objave o otpuštanjima u AMD-u, količina skepse i pesimizma u vezi s prvim Radeon karticama zasnovanim na GCN-u dostiže kritičnu masu, a fitilj je potpalio AMD, koji je preko noći odlučio da konkretne kartice izbaci na tržište dve nedelje pre roka! Konačno, 22. decembra prošle godine, samo šest meseci nakon otkrivanja arhitekture GCN, lansiran je prvi grafički akcelerator baziran na njoj – Radeon HD 7970 3GB GDDR5.

Poznat pod kodnim imenom Tahiti, ovaj grafički procesor je prvi grafički akcelerator izrađen u 28-nanometarskoj tehnologiji. To je takođe i prvi GPU koji podržava DirectX 11.1, čija se premijera očekuje sa izlaskom operativnog sistema Windows 8. Na posletku, to je i prvi grafički akcelerator koji podržava PCI Express 3.0. Gotovo šokantno zvuči podatak da je Tahiti napravljen od 4,3 milijarde tranzistora, spakovanih na površinu od svega 365 mm²! Poređenja radi, Intelov procesor Sandy Bridge-E (serija Core i7 3900), koji smo testirali u prošlom broju, ima 2,3 milijarde tranzistora, od kojih većina otpada na masivnih 16,5 MB keš memorije, i površinu 434 mm²!

Osnovna gradivna jedinica novog GPU zasnovanog na arhitekturi GCN jeste Compute Unit (CU). Unutar CU zapakovane su jedinice za grananje instrukcija, vektorski i skalarni registri, jedinice za filtriranje tekstura, vektorske i skalarne jedinice, 16 KB L1 keš memorije i „raspoređivač” – jedinica koja „hrani” podacima sve ostale jedinice. Praktično, ovo je ekvivalent jednom procesorskom jezgru! Radeon HD 7979 ima 32 CU-ova. Dakle, u pitanju je 32-jezgarni GPGPU procesor...

GCN je u startu zamišljen kao arhitektura koja će doneti ravnotežu između performansi neophodnih za igre i za GPU ubrzane aplikacije. U tom smislu, najveće izmene pretrpeo je modul sa vektorskim jedinicama. Dok su vektorske jedinice kod VLIW4 bile mnogo zahtevnije za optimizaciju kroz kompajlere i programe, to nije slučaj sa GCN vektorskim jedinicama. Njihova arhitektura je pojednostavljena, tako da je programiranje GPGPU aplikacija mnogo lakše. Istovremeno je zadržan isti nivo grafičkih performansi. GCN donosi potpuno promenjenu strukturu keša unutar GPU, što je izuzetno bitno za GPGPU upotrebu. Naime, neophodno je da se keš na GPU-u ponaša što sličnije keš memoriji tradicionalnih CPU-ova. Do pojave GCN-a i Tahitija to ni izbliza nije bio slučaj. Danas Radeon HD 7970 sadrži 768 KB L2 keš memorije!

Pored osnovnih gradivnih elemenata zvanih CU, novi Radeon sadrži i Dual Geometry Engine (DGE), koji je zaslužan za veliko ubrzanje u radu sa geometrijskim elementima, posebno u domenu teselacije. Tahiti sadrži 32 color-ROP i 128 Z-stencil ROP jedinica. Ove jedinice zadužene su da obrađene piksele unutar CU-ova izbace kroz memoriju na ekran, a njihov broj garantuje izuzetno visoke performanse finalne faze rasterizacije. Naravno, da bi te performanse zaista bile zahtevano visoke, tačnije da bi toliki broj ROP-ova imao smisla, AMD je morao da poveća memorisjki protok u odnosu na prethodnu generaciju kartica. S obzirom na to da smo i dalje u eri GDDR5 memorije, čiji su brzinski limiti 5,5–6 GHz manje-više dostignuti, jasno je da je AMD morao pribeći proširenju memorijske magistrale. Tahiti je njihov prvi GPU koji koristi 384-bitnu memorijsku magistralu.

Kada se arhitektura GCN detaljnije analizira, nameće se zaključak da je ideja vodilja AMD-ovih inženjera bila budućnost u kojoj će nove generacije Fusion APU-ova imati veći deo rezervisan za grafički procesor, a vodile su ih i GPGPU performanse. To je definitivno tema za budućnost, dok u sadašnjosti ciljna grupa Radeona HD 7970 želi na njemu da se igra i radi uz masivne performanse. Postavlja se pitanje da li je AMD uspeo da izbegne zamku u koju je svojevremeno upala nVidia sa svojim Fermijem. Tada je, zarad jakih GPGPU performansi, novi najjači GeForce ostao kratak u domenu igračkih performansi. Stoga smo detaljno testirali novi Radeon i konstatovali da AMD ne samo da je izbegao zamku, već je uspeo da napravi i najbržu single GPU grafičku karticu ikada. Ubrzanja u odnosu na Radeon HD 6970 2GB GDDR5 kreću se između većih i drastičnih.

U domenu GPGPU primene, Radeon HD 7970 je najbrži akcelerator ikada, sa perfomansama od 947 Dual Precision (DP) GFLOPS-a. Tahiti je prvi GPU koji u potpunosti podržava novi Microsoftov programski jezik AMP C++, namenjen programiranju GPU-ova. Takođe, Radeon HD 7970 je i prvi GPU koji u potpunosti podržava OpenCL 1.2, koji pak donosi pregršt značajnih novina za efikasnije programiranje GPU-ova. S obzirom na to da je u pitanju prvi GPU koji podržava DirectX 11.1, tako je ovo i prvi GPU koji podržava DirectCompute 11.1.

Rekordne igračke performanse i 28-nanometarska arhitektura predstavljaju dve od tri neophodne komponente koje jedan GPU čine kompletnim i punopravnm nosiocem nove familije. Treća komponenta su nove mogućnosti i tehnologije, koje obično ne dobijaju toliko pažnje pored broja frejmova u tradicionalnim testovima. Mi nećemo zaobići priču o tim novotarijama, jer se ovoga puta radi o nečemu što je mnogo više od prostih navoda na kutiji.

Prva tehnologija koju AMD ističe jeste Partially Resident Textures (PRT). Suštinski, PRT omogućava da se lokalna grafička memorija ponaša poput keša za teksture, koje se odatle mogu strimovati u GPU. Konkretno, ova tehnologija je svojevrsna hardverska akceleracija za id Softwareov Megatexturing, koji će biti implementiran u novi DOOM 4. Sledeća novina je unapređeni algoritam za anizotropsko filtriranje. Novi algoritam potpuno je nezavisan od ugla pod kojim se tekstura nalazi na poligonu. Rešeni su svi problemi treperenja tekstura, i to bez ikakvog uticaja na krajnje performanse. Praktično, Radeon HD 7970 ima do sadaubedljivo najbolje filtriranje tekstura.

Nezaobilazni aspekt svake priče o modernim procesorima, bilo da su to GPU-ovi, APU-ovi ili tradicionalni CPU-ovi, jeste potrošnja iliti energetska efikasnost. U tom segmentu AMD donosi tehnologiju ZeroCore, koja gasi GPU kada je sistem u dužem periodu mirovanja (idle). I dok će taj aspekt tehnologije ZeroCore naročito doći do izražaja kod Mobility Radeona zasnovanih na novoj arhitekturi, za desktop korisnike i vlasnike sistema CrossFire mnogo je bitniji deo priče to da ZeroCore maltene uvek drži jedan GPU ugašenim dokle god se CrossFire ne koristi.

Radeon HD 7970 donosi unapređenja gotovo svih poznatih AMD-ovih tehnologijaEyefinity je skočio na verziju 2.0, a ključna novina je mogućnost korišćenja 3D-a u Eyefinity modu, uz adekvatne monitore. Novina u domenu tehnologije HD3D je podrška za novi i brži 3 GHz standard za HDMI. Ključna stvar kod bržeg HDMI-a jeste to što omogućava FullHD 3D (1920 x 1080) pri 60 Hz. Aktuelni HDMI 1.4a omogućava 3D u punoj HD rezoluciji, uz svega 24 frejma u sekundi.

Pred sam kraj dolazimo i do konkretne kartice koju nam je AMD poslao na test. Vizuelno, Radeon HD 7970 prilično se razlikuje od svog prethodnika Radeona HD 6970. Razlike se odnose na izgled i tehnologiju kulera, dok su po dimenzijama iste. Radeon HD 7970 koristi veći i efikasniji impeler za hladnjak, koji je opet napravljen u vapor-chamber tehnologiji. I/O slot je promenjen uklanjanjem jednog DVI konektora, te je sada površina za disipaciju toplog vazduha duplo veća. Radeon HD 7970 opremljen je sa dva BIOS-a, koji se biraju putem malog prekidača postavljenog pored CrossFire konektora na gornjem delu kartice. To je odlično rešenje za sve overklokerske avanturiste u slučaju da nešto krene po zlu. U radu je kartica sasvim tiha sve dok se ne pokrene neka zahtevna igra (a takve su sve naše test igre). Tada se povećava broj obrtaja ventilatora te je on postaje nešto glasniji, ali je buka, subjektivno, u rangu sa referentim hlađenjima na Radeonu HD 6970 i GeForceu GTX 580. U svakom slučaju, nakon serije testiranja Sapphireovih kartica u nekoliko poslednjih brojeva, podsetili smo se toga koliko referentne kartice mogu biti bučne.

Overklokerski potencijal je nešto čime nismo stigli da se detaljnije pozabavimo. AMD obećava mnogo, tvrdeći da je Radeon HD 7970 njegova dosad najoverklokabilnija kartica. S obzirom na vremensku zahtevnost procesa overklokovanja, ove tvrdnje ćemo proveriti u jednom od narednih brojeva.

Sa novim Radeonom AMD je odagnao sve sumnje, a sva očekivanja su ispunjena! Iz čisto tehničko-inženjerske perspektive, Tahiti je sa svojim vrtoglavim brojem tranzistora u neshvatljivo malom pakovanju praktično na granici čuda. Iz igračke perspektive, Radeon HD 7970 je ispunjenje novogodišnjih želja. Iz ugla posmatrača, Radeon HD 7970 je nova rukavica u lice nVidiji i dobra uvertira za 2012. godinu, koja će, po svemu sudeći, biti zanimljiva.

Na posletku, ostaje da konstatujemo da se kod nas Radeon HD 7970 3GB GDDR5 već uveliko prodaje i da se njegova cena kreće oko 500 evra. To je verovatno jedini aspekt u kojem nisu ispunjena očekivanja korisnika. Pored toga što je ubedljivo najbrža, ovo je i ubedljivo najskuplja jednoprocesorska kartica, koju pri tome ne krasi AMD-ov dobro poznati bang for buck. Kada se pogleda koliko je brži i skuplji od Radeona HD 6970 koji menja, 7970 je osetno skuplji za performanse koje nudi. Uz činjenicu da je čip mali i jeftin za proizvodnju (ali ne i za razvoj), jasno je da je AMD odlučio da naplati svoju dominaciju na tržištu.

Poprilično visoka cena sigurno je posledica i sjajnih, makar u najavi, GPGPU performansi, no za klasične igrače to ne znači ništa. S druge strane, ko želi najbolje i najbrže, ne treba dalje da razmišlja, Radeon serije 7970 je bez pogovora najbolji grafički kontroler na tržištu, makar dok se ne pojavi „dvoglavi” 7990 ili nas nVidia ne impresionira i iznenadi svojom novom GeForce generacijom.

Saša UZELAC