Differenze tra Hawaii e Tahiti
Il die del chip grafico Hawaii è di 438 mm², è più piccolo rispetto al GK110 della Quadro K6000, ma è la GPU più grande mai prodotta da AMD. Il leggendario R600 occupava un'area pari a 420 mm².
Sotto molti aspetti, l'implementazione dell'architettura Graphics Core Next di AMD in Hawaii è quasi identica a quella della GPU Tahiti sulla FirePro W9000. Nello specifico il blocco fondamentale, la Compute Unit, è la medesima. Tutti i 64 shader, conformi IEEE-754-2008, consistono di quattro vettori e sedici unità texture fetch load/store.
Ci sono dei miglioramenti rispetto alla GPU Tahiti sulla FirePro W9000, come il device flat addressing per supportare le standard calling conventions, miglioramenti della precisione alle operazioni native LOG e EXP, e ottimizzazioni alla funzione Masked Quad Sum of Absolute Difference (MQSAD) che velocizzano gli algoritmi per la stima del movimento.
E con l'introduzione delle DirectX 11.2, il LOD clamping programmabile e la possibilità di dire a uno shader se una superficie residente è stata aggiunta. Entrambe sono caratteristiche di secondo livello associate alle risorse tiled.
La principale differenza sul fronte della GPU è la disposizione delle Compute Unit. Laddove Tahiti usa 32 CU, per un totale di 2048 shader e 128 unità texture, Hawaii ha 44 CU organizzati in quattro Shader Engine. I calcoli portano a un totale di 2816 shader e 176 unità texture.
La nuova GPU ha otto Asynchronous Compute Engine rinnovati, responsabili per la pianificazione di operazioni in tempo reale e in background verso le Compute Unit. La FirePro W9000 ne ha solo due. Ogni ACE gestisce fino a otto code, per un totale di 64, e ha accesso alla cache L2 e alla memoria condivisa. Conferire più risorse all'arbitrato delle risorse della GPU tra calcoli e grafica è molto importante poiché migliora l'efficienza generale.
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Il front end della W9000 invia dati vertex agli shader attraverso un paio di processori geometrici. Data la presenza di quattro Shader Engine, la FirePro W9100 raddoppia quel numero, facilitando un ciclo di quattro primitive per clock anziché due. C'è anche maggiore inter-stage storage tra front-end e back-end per nascondere latenze e realizzare quanto più throughput di picco legato alle primitive.
Oltre a un geometry engine dedicato (e 11 CU), gli Shader Engine hanno anche il proprio rasterizzatore e quattro render back-end capaci di 16 pixel per clock. Si tratta di 64 pixel per clock - il doppio di quanto possa fare la GPU della W9000. Il chip Hawaii della W9100 permette fino a 256 operazioni depth e stencil per ciclo, raddoppiando ancora una volta le 128 operazioni di Tahiti.
Su una scheda video progettata per le risoluzioni più alte, è molto utile un elevato pixel fill rate e, secondo AMD, in molti casi questo sposta il collo di bottiglia delle prestazioni del chip sulla sua capacità di riempire il bandwidth di memoria.
La cache L2 condivisa in lettura/scrittura passa dai 768 KB di Tahiti a 1 MB, divisa in 16 partizioni da 64 KB. Questo incremento del 33% porta a un corrispondente aumento del bandwidth tra le strutture L1 e L2 anch'esso pari al 33%, per un massimo di 1 TB/s.
Aumentare il geometry throughput, aggiungere 768 shader e raddoppiare il pixel fill rate di picco del back-end ha portato maggiore carico sul sottosistema di memoria di Hawaii. AMD ha affrontato il problema riprogettando il controller. La nuova GPU ha un'interfaccia aggregata a 512 bit che secondo l'azienda occupa circa il 20% dell'area in meno rispetto al bus a 384 bit di Tahiti e permette di avere oltre il 50% di bandwidth per mm².
Com'è possibile? Ciò avviene alle spese dello spazio sul die in modo da supportare velocità elevate. Quindi raggiungere 6 Gb/s con tensioni più elevate rende Tahiti meno efficiente rispetto al bus di Hawaii, che punta a frequenze inferiori con tensioni più basse, e può conseguentemente essere più piccolo. Operando a 5 Gb/s come nel caso della FirePro W9100, il bus a 512 bit spinge fino a 320 GB/s. Di contro, Tahiti raggiunge un massimo di 288 GB/s.