AMD FIJI: jak bude vypadat a jaký bude výkon (spekulace)

Všichni už asi víte, že novou vlajkovou lodí grafických karet společnosti AMD se měl stát Radeon R9 390X s kódovým označením Fiji, který by mohl být v tomto měsíci představen veřejnosti a spatřit tak světlo světa. Dnes ale není úplně jisté, jestli tato grafická karta opravdu ponese označení Radeon R9 390X, jak se doposud tradovalo, nebo nějaké jiné, jako třeba Radeon Fury. My v tomto článku budeme tedy raději, jak grafický čip, tak i grafickou kartu založenou na tomto čipu, nazývat prostě a jednoduše Fiji.

Na internetu se objevila a stále objevuje spousta „zaručených“ spekulací o výkonu Fiji a také o tom, jaká bude jeho architektura. Aby ani čtenáři Světa hardware nebyli nijak ochuzeni o nějaké ty "zaručené" informace, my si dnes trochu zaspekulujeme také.

Architektura GCN v kostce

Abychom mohli správně odhalit architekturu grafického čipu Fiji, musíme být alespoň zběžně obeznámeni s architekturou grafických čipů AMD, tedy s architekturou GCN (Graphics Core Next). Ne, opravdu se nemusíte bát, že půjdeme do nějaké hloubky, nám bude tentokrát stačit prachobyčejná kalkulačka a trocha zdravého rozumu.

Základním stavebním prvkem architektury GCN je výpočetní jednotka z názvem Compute Unit (CU) a jak už název napovídá, za pomoci této jednotky se provádějí veškeré výpočty.
Každý takový CU obsahuje 64 Stream procesorů (organizovaných ve 4 blocích po 16 SP) plus jeden skalární a 4 Texture Mapping Units (TMU). Pro nás je v tuto chvíli důležité to, že CU se od počátku GCN nijak zásadně nezměnil a dá se velmi úspěšně spekulovat o tom, že ani u Fiji tomu nebude jinak. Každý CU u Fiji bude obsahovat 64 SP a 4 TMU. Compute Units jsou dále organizovány v blocích po čtyřech a tato čtveřice CU pak sdílí jednu L1 Cache (L1$). To pro nás už tak důležité není a navíc, není to až takovým pravidlem, někdy musí L1$ sdílet méně CU (třeba jako u grafického čipu Hawaii).

Půjdeme-li o úroveň výše, pak vyšší stavební jednotkou architektury GCN je Shader Engine (SE)

Shader Engine pak v různém počtu obsahuje právě výše uvedené CU, dále Geometry Processor, Rasterizér a různý počet (maximálně však 4) Render Back Ends (RBE). Shader Engine vlastně provádí kompletní rasterizaci, která byla popsána v našem článku o grafické pipeline. Těm zvídavějším z vás jistě neuniklo, že tu přeci jen něco schází. Kde jsou ROP (Render Outpu Unit nebo lépe Raster Operations Pipeline) jednotky? ROP jednotky jsou součástí RBE a každá taková jednotka obsahuje celkem čtyři ROP.

Shader Engine ale nyní opustíme a podíváme se na GCN ještě o další úroveň výše. Nebojte, k SE se dnes ještě vrátíme a podíváme se na něj podrobněji.
Nyní jsme již na nejvyšší úrovni grafického čipu. Toto je blokové schéma grafického čipu Hawaii (R9 290X) a vidíte, že čip se může skládat z několika (v případě Hawaii čtyř) Shader Enginů. Grafický čip pak obsahuje ještě další jednotky jako je Graphics Command Processor (GPC), Asynchronous Compute Engine (ACE), L2 Cache (L2$) atd. Tyto jednotky, snad kromě L2$, nejsou ale pro nás dnes nijak důležité. Stačí si pouze zapamatovat, že grafická karta obsahuje vlastně dva druhy enginů. Jeden standardní grafický, který představuje klasickou grafickou pipeline a je obsluhován právě GPC, další enginy jsou pak výpočetní a jejich práce je organizována za pomoci ACE. Dnešní moderní hry totiž nemusí být vždy a za všech okolností renderovány pouze přes klasickou pipeline grafické karty, tedy geometry shader, rasterizér, pixel shader a ROPs, ale naprogramované compute shadery mohou zapisovat přímo do frame bufferu také a vytvářet tak na výsledném snímku rozličné efekty.

Pro prvotní seznámení s architekturou GCN by to myslím mohlo stačit, takže se pojďme podívat na nějaké ty souvztažnosti a výpočty. Pokud bychom chtěli např. popsat grafický čip Hawaii (Radeon R9 290X), nebo raději matematicky vyjádřit jeho parametry, udělali bychom to následovně.

Počet Stream Procesorů = počet Shader Enginů x počet Compute Unitů x 64 (počet SP v CU) = 4 x 11 x 64 = 2816 SP

Počet TMU = počet Shader Enginů x počet Compute Unitů * 4 (počet TMU v CU) = 4 x 11 x 4 = 176 TMU

Počet ROP = počet Shader Enginů x počet RBE x 4 (počet ROP v RBE) = 4 x 4 x 4 = 64 ROP

Vidíte, že na tom není nic těžkého a obyčejná kalkulačka je dostatečným nástrojem pro takovéto výpočty.

Hrubou orientaci v architektuře GCN tedy máme za sebou a můžeme se nyní konečně pustit do našich spekulací kolem Fiji.