AMD Polaris - Architektura nowych kart graficznych Radeon

W przeglądzie co ciekawszych premier planowanych na 2016 rok, sporo miejsca poświęciliśmy nadchodzącym kartom graficznym. Nie ulega bowiem wątpliwości, że zarówno wspomniany producent, jak również konkurencyjna NVIDIA, przygotowują potężną dawkę nowości. Stawką będą oczywiście portfele klientów oraz utrzymanie bądź odzyskanie dominacji na rynku GPU, w zależności która strona konfliktu wytoczy cięższe działa. Zgodnie z oficjalnymi informacjami "Zieloni" szykują procesory graficzne oparte na architekturze Pascal. A co słychać po drugiej stronie barykady? AMD przez dłuższy czas milczało w temacie kolejnej generacji Radeonów, jednak teraz przy okazji targów CES 2016 odbywających się w Las Vegas, firma postanowiła ujawnić kilka kluczowych informacji na temat nadchodzących produktów. Okazuje się, że rodzina GPU Arctic Islands (Polaris) rzeczywiście może sporo namieszać na rynku, a producent ma jasny i konkretny plan do zrealizowania.

AMD Polaris to nowa architektura kart graficznych Radeon.

Dzisiaj po wygaśnięciu NDA obejmującego poufne materiały prasowe, które otrzymaliśmy prawie 2 tygodnie temu, nareszcie możemy się z Wami podzielić kilkoma konkretami, dość klarownie opisującymi nową architekturę ochrzczoną nazwą kodową Polaris. Czy to oznacza definitywny koniec egzystencji Graphics Core Next? Nic bardziej mylnego. Zgodnie z oficjalnymi informacjami pochodzącymi od producenta, rodzina Polaris będzie wykorzystywać jednostki Graphics Core Next czwartej generacji (GCN 4.0), aczkolwiek przynosi wiele fundamentalnych zmian, optymalizacji oraz ważnych nowości. Dlatego pomimo zachowania dobrze znanego nazewnictwa, AMD obiecuje wprowadzić zupełnie nową jakość w wykonaniu Radeonów.

Polaris to czwarta generacja GCN, jednak zmiany w budowie rdzenia pozwoliły AMD na zastosowanie zupełnie nowej nazwy.

Procesory graficzne to nie tylko własność intelektualna (IP) wyrażona w patentach na technologie związane z samym renderowaniem - ostateczna wydajność zależy od wielu elementów, które odpowiadają za funkcjonowanie całości. AMD wymienia tutaj komponenty odpowiedzialne za multimedia, wyświetlanie obrazu, cache, kontroler pamięci oraz zarządzanie poborem mocy. To wszystko ulegnie zmianom w Polarisie, zaś AMD wyraźnie zaznacza, że przebudowa procesora graficznego wymaga dostosowania wymienionych czynników, aby możliwie najlepiej zoptymalizować jego pracę. Czy to zapowiedź nowej filozofii tworzenia układów graficznych? Cóż - więcej nie zawsze oznacza lepiej, zwłaszcza w czasach gdzie ceniona jest szeroko rozumiana efektywność, dlatego pójście w przeciwnym kierunku niż dotychczas byłoby dobrym i oczekiwanym ruchem.

Czwarta generacja GCN będzie gruntownie zmodyfikowana względem poprzedników, co zaowocuje m.in.: nowym procesorem geometrii, dekoderem multimediów oraz kontrolerem pamięci. Producent będzie wykorzystywał w swoich kartach graficznych moduły GDDR5(X), HBM i HBM2, zależnie od przedziału cenowego. Zmian w strukturze rdzenia jest oczywiście znacznie więcej, w zasadzie to niewiele zostanie z poprzedników poza nazwą, ale konkrety poznamy w późniejszym terminie. Co wiadomo na pewno? Architektura Polaris zgodnie z założeniami będzie w pełni wspierała standardy HDMI 2.0a oraz DisplayPort 1.3. Możemy także liczyć na sprzętowe dekodowanie HEVC/H.265 main10 do rozdzielczości 4K oraz kodowanie H.265 przy rozdzielczości 4K i płynności 60 FPS. Polaris ma także przynieść ogromny, bo dwukrotny, skok jeżeli chodzi o efektywność energetyczną. 

Powyższy slajd obrazowo pokazuje, jakie modyfikacje w budowie rdzenia przynosi architektura Polaris, a zapowiada się solidne odświeżenie prawie wszystkich kluczowych elementów. AMD ponownie podkreśla historyczny skok wydajności w przeliczeniu na wat pobieranej mocy. Jak zauważył producent, liczba tranzystorów na wybranym obszarze podwajała się co dwa lata, uwypuklając rosnący problem z efektywnością energetyczną. Techniki mające zmniejszyć "wycieki energii" to tzw.: obszary różnych napięć oraz zaawansowane obwody. Informacja jest dość enigmatyczna, ale skoro została podana w oficjalnej prezentacji, prawdopodobnie inżynierowie opracowali jakiś system usprawniający zarządzanie poborem mocy i/lub redukujący straty.

A żeby nie pozostawać gołosłownym, AMD zaprezentowało porównanie architektury Polaris do produktu konkurencji. Według slajdu, przykładowa karta graficzna z rdzeniem Polaris pobierała 86 W podczas generowania obrazu Full HD (60 FPS) w grze Star Wars: Battlefront na średnich ustawieniach graficznych. Dla porównania, GeForce GTX 950 na sterownikach 359.06 miał pobierać 140 W. AMD podkreśla, że wszystkie testy mają charakter beta, zaś dopracowana architektura Polaris ma przynieść jeszcze lepszą wydajność energetyczną. Na to czekają chyba wszyscy fani Radeonów.

Powyższy slajd prezentuje procesy technologiczne wykorzystywane do produkcji układów graficznych na przestrzeni minionych lat. AMD nieprzypadkowo postanowiło skupić uwagę na okresie od 2005 od 2016 roku, uzmysławiając jak duży skok się niebawem dokona, ponieważ rdzenie Polaris mają być produkowane w litografii FinFET 14 nm, co będzie kolosalną zmianą umożliwiającą wykorzystanie większej ilości tranzystorów w budowie GPU. Rozwiązanie to zapoczątkowane w 2012 roku przez Intela w procesorach Ivy Bridge (technologia FinFET), będzie teraz rozwijane na rynku kart graficznych. Plotki o wdrożeniu 16 nm procesu technologicznego w nowych Radeonach okazały się więc nieprawdziwe. Chciałoby się teraz powiedzieć, że najwyższy czas na zmiany, wszak GPU produkowane w 28 nm litografii są z nami od końca 2011 roku (premiera Radeona HD 7970). Warto jeszcze podkreślić jedną rzecz: AMD aktywnie uczestniczyło przy wdrażaniu 14 nm procesu z m.in.: Globalfoundries.

Poza tym, architektura Polaris ma pozwolić AMD na stworzenie optymalnych układów graficznych dla komputerów SFF, jak również urządzeń mobilnych. Celem producenta jest osiągnięcie wydajności na poziomie konsol do gier w lekkich oraz bardzo cienkich notebookach. Oby tylko producenci takiego sprzętu byli zainteresowani nowymi rozwiązaniami, bo obecnie bardzo trudno jest znaleźć laptopy wykorzystujące technologie AMD, chociażby całkiem dobrze rokującą platformę Crrizo. Firma nie zapomina także o funkcjach multimedialnych, które są dla wielu użytkowników równie ważne, co wydajność w grach komputerowych. Prawdopodobnie jest to wstępna przymiarka do kolejnych generacji AMD APU, które prędzej czy później będą wykorzystywać innowacje wprowadzone przez Polarisa, a w dalszej perspektywie oczywiście też rdzenie Zen.

A oto podsumowanie informacji na temat architektury Polaris.

Polaris będzie oficjalnie czwartą generacją Graphics Core Next (GCN 4.0), wesprze standardy HDMI 2.0a oraz DisplayPort 1.3, a ponadto zapewni sprzętowe kodowanie/dekodowanie materiałów HEVC/H.265 (UHD). Implementacja FinFET oraz usprawnienia energetyczne mają zapewnić historyczny skok jeżeli chodzi o wydajność w przeliczeniu na wat pobieranej mocy. Można jeszcze wspomnieć, że Polaris wykorzysta moduły pamięci HBM 2.0, aczkolwiek AMD na razie nic o tym nie wspomina. I co najważniejsze... Architektura Polaris ma zadebiutować w połowie roku, a więc na kolejne karty graficzne Radeon przyjdzie nam zapewne poczekać do wakacji.

Podsumowanie architektury Polaris w formie wideo. Warto zwrócić uwagę na pobór mocy prezentowany od drugiej minuty filmu (próbka inżynieryjna AMD Polaris vs GeForce GTX 950).