AMD Radeon RX 5700 (XT) “Navi” preview: heeft AMD de GPU sweet spot te pakken?

RDNA-architectuur

Waar alle AMD gpu's van de afgelopen jaren – om precies te zijn: sinds 2011 bij de Tahiti-chip van de Radeon HD 7970 – zijn gebaseerd op de Graphics Core Next (GCN) architectuur en vernieuwde versies daarvan, is Navi de eerste gpu die gebruik maakt van een nieuwe architectuur, die AMD “RDNA” heeft gedoopt. Of RDNA écht een nieuwe architectuur is, was na de aankondiging twee weken geleden op Computex onderwerp van debat. AMD’s Mike Mantor, hoofd van de gpu-designafdeling, liet er tijdens tijdens een interview dat we eerder deze week met hem hadden echter geen misverstand over bestaan: "RDNA is a new architecture".

De informatie die we deze week over RDNA hebben gekregen, lijkt dat bevestigen: onder de motorkap is er veel veranderd. Waar GCN in de basis was ontwikkeld om de opbouw van gpu’s geschikt te maken voor meer dan alleen 3D-berekeningen, ontwikkelt RDNA daar weliswaar op door, maar is de nieuwe architectuur geoptimaliseerd voor het accommoderen van meer diverse en kleinere workloads. Een gpu is primair een chip die geoptimaliseerd is om dezelfde kleine taak tegelijkertijd uit te voeren op heel veel datapunten, bijvoorbeeld het doen van kleurberekeningen op heel veel pixels tegelijkertijd. Waar een cpu een klein aantal vrij complexe rekenkern heeft, heeft een gpu honderden of zelfs duizenden mini-cores. “Massa productie” is de specialiteit van een gpu, maar wanneer een even een klein taakje tussendoor moet op een beperkte hoeveelheid data, is een grafische chip daar in de regel minder voor geoptimaliseerd. De zogenaamde compute units binnen RDNA zijn herontwikkeld om flexibeler ingezet te worden.

Een tweede belangrijke verandering is dat AMD bij RDNA de GPU’s van een nieuwe cache-structuur voorziet. Door op verschillende niveaus de juiste buffergeheugens te plaatsen, kan op alle punten binnen de chip een optimale data-doorvoer, zoals qua doorvoersnelheid als latency, bewerkstelligd worden. Last but not least: de hele zogenaamde pipeline van stappen die voor “normale” 3D-berekeningen zoals in games moet worden doorlopen is tegen het licht gehouden, waarbij deze opnieuw is gebalanceerd, zodat dat sommige stappen niet langer veel meer tijd in beslag nemen dan andere. Het gevolg daarvan: de RDNA-architectuur is geschikt voor hogere klokfrequenties!

Voordat we dieper de architectuur induiken, vind je op onderstaande afbeelding een blokdiagram van de Navi 10 chip die de basis vormt van de nieuwe videokaarten. De chip heeft zoals al geschreven 40 compute units, die stuk voor stuk bestaan uit 64 rekeneenheden, ofwel stream processors. Deze compute units zitten per twee aan elkaar (waarover verderop meer) en verder per 10 in een blok, waar 128 kB L1-cache en diverse (fixed-function) onderdelen voor grafische taken worden gedeeld. Aan de randen van de chip, in het blokdiagram althans, vinden we 4 MB gedeelde L2-cache, die als buffer voor het externe geheugen fungeert. Dat geheugen, van het type GDDR6, wordt aangesloten via een 256-bit verbinding.

Op de volgende pagina kijken we verder naar de nieuwe compute units en de nieuwe cache-indeling, maar eerst werpen we een blik op de algemene beloftes van de RDNA-architectuur. De nieuwe opbouw moet volgens AMD ervoor zorgen dat Navi 10 bij hetzelfde stroomverbruik zo’n 50% sneller is dan de vorige generatie. Dat is echt een gigantische stap. Het maakt dat de Radeon RX 5700 XT met 40 compute units sneller kan zijn dan de AMD Radeon RX Vega 56 met, zoals de naam al aangeeft, 56 compute units. Van die 50% verbetering komt meer dan de helft door architecturale verbeteringen. De rest komt door de overstap naar 7 nm en de verbeteringen qua klokfrequenties.

De 50% verbetering in prestaties-per-watt moet zich wanneer we Navi 10 afzetten tegen de Vega 64 uitbetalen in 14% hogere prestaties en een 23% lager stroomverbruik, aldus AMD. Alsof dat nog niet mooi genoeg is, wordt dat bewerkstelligd met een chip die 2,3x kleiner is: Navi 10 meet 251 mm² tegen 495 mm² voor Vega 10.