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Polaris, l'architettura delle GPU AMD per il 2016

AMD ha svelato i primi dettagli su Polaris, architettura grafica delle GPU di prossima generazione attese per metà 2016. Con l'architettura Graphics Core Next di quarta generazione e il passaggio a un nuovo processo produttivo l'azienda promette un'efficienza ai massimi livelli.

Polaris, l'architettura delle GPU AMD per il 2016

Splende una nuova stella in casa AMD

Quando AMD introdusse l'architettura Graphics Core Next (GCN) nel tardo 2011 la Radeon HD 7970 si ritrovò a battagliare con la GeForce GTX 580 di Nvidia, basata su architettura Fermi. Da allora la concorrenza ha presentato i progetti Kepler e Maxwell, migliorando drasticamente le prestazioni per watt rispetto al passato. AMD, dal canto suo, continua a rimanere competitiva in termini di prestazioni assolute: la Radeon R9 Fury X batte la GeForce GTX 980 Ti nella maggior parte dei casi a risoluzione 4K.

Dopo aver presentato la Radeon R9 380X, avvalendosi ancora una volta di una GPU di vecchia generazione, AMD sapeva di aver bisogno di qualcosa di nuovo per ridare linfa alla propria offerta. Polaris è l'architettura con cui spera di centrare l'obiettivo - e con architettura l'azienda non intende più solo la grafica, ma piuttosto l'intero SoC e tutti i suoi sottosistemi.

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Il 2016 è l'anno della "Polaris Architecture"

Con una disponibilità fissata per metà 2016, Polaris arriva in tempo per non farsi scappare il prossimo trend di mercato, la realtà virtuale: il visore Oculus Rift dovrebbe infatti debuttare nel primo trimestre di quest'anno.

La scheda video base consigliata da Oculus per un'esperienza VR completa è la Radeon R9 290. Questo lascia sia ad AMD che Nvidia solamente una manciata di schede video già pronte per la realtà virtuale. Ne consegue che qualsiasi processore grafico in grado di offrire frame rate più elevati o prestazioni simili ma ad un prezzo inferiore non potrà che raccogliere molta attenzione. La versione per gli appassionati di Polaris dovrebbe assicurare le due cose, migliorando in modo netto anche le prestazioni per watt dei prodotti AMD.

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Cosa c'è dietro Polaris, clicca per ingrandire

Recentemente ci siamo occupati dei piani di AMD per migliorare la parte "display" di Polaris, parlandovi dei supporti HDMI 2.0a e DisplayPort 1.3, insieme a un lavoro che getti le basi verso la riproduzione di filmati, foto e giochi in HDR. Successivamente vi abbiamo informato di GPUOpen, la strategia dell'azienda volta a facilitare l'accesso a strumenti, effetti e librerie open source, accennandovi anche del rinnovato focus sul settore HPC con la Boltzmann Initiative. Oggi vi diamo le prime informazioni di massima sull'hardware. L'aspetto più importante è che Polaris include l'architettura grafica Graphics Core Next di quarta generazione.

Radeon R9 380 Radeon R9 380
  
Radeon R9 390X Radeon R9 390X
  

AMD Polaris, cosa sappiamo finora

polaris architecture

Parlare di GCN 4.0 potrebbe scontentare alcuni appassionati che speravano in un approccio drasticamente diverso al fine di una migliore efficienza. Ci sono tuttavia diverse modifiche al progetto pensate per migliorare nettamente le prestazioni per watt.

L'azienda non è ancora pronta a entrare nei dettagli, ma identifica il suo nuovo "primitive discard accelerator", lo scheduler hardware ottimizzato, le migliori capacità di prefetch delle istruzioni, la migliore efficienza shader e la compressione della memoria come aree riprogettate dell'architettura. Tutte insieme queste caratteristiche - unitamente a un netto passo avanti nel processo produttivo - porta ad avere quello che secondo Raja Koduri, SVP e chief architect del Radeon Technology Group di AMD, è il più grande passo avanti sul fronte delle prestazioni per watt nella storia dell'azienda (ATI inclusa).

key features
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AMD non ha voluto dire molto circa il blocco multimediale di cui si parla nel lato destro di questa slide, ma ha assicurato che Polaris includerà la codifica H.265 accelerata in hardware fino a 4K con supporto al profilo Main 10. Quest'ultimo indica che il decoder della GPU supporta 8 e 10 bit per sample, a sua volta un pezzo critico del puzzle per abilitare lo spazio colore Rec. 2020. Per quanto possiamo dirvi oggi, Polaris non integra le versioni 2 e 3 dello standard H.265 che sono state approvate rispettivamente nel 2014 e nel 2015. La codifica H.265 dovrebbe essere possibile fino a 4K60p, anche se non sappiamo quanto di questa sia gestita dagli shader o da una logica a funzione fissa.

FinFET: più transistor in meno spazio

size comparison
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Se gli architetti di AMD scommettono sui grandi miglioramenti di efficienza attribuibili a Polaris, tutti noi siamo indotti a pensare che il passaggio dai 28 nanometri ad alte prestazioni di TSMC ai 14 nanometri FinFET di GlobalFoundries / 16 nanometri FinFET di TSMC favorisca un passo avanti di entità persino maggiore.

L'idea dei transistor "non planari" non è nuova ai nostri lettori, che per la prima volta ne hanno appreso nel 2012 scoprendo i transistor tri-gate di Intel (cuore dell'architettura Ivy Bridge a 22 nanometri). All'epoca sapevamo che le fonderie concorrenti erano indietro di anni con processi equivalenti, tuttavia nemmeno AMD si aspettava di usare i 28 nanometri così a lungo. Ora però l'azienda può cogliere i benefici della tecnologia: transistor più veloci, con minore dispersione e di struttura uniforme, che sono di conseguenza soggetti a minori variazioni.

finfet performance
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Joe Macri, direttore tecnologico di AMD, ci ha illustrato i vantaggi di un processo FinFET rispetto ai 28 nanometri planari usando il grafico qui sopra. L'asse y non lineare rappresenta la dispersione di corrente, mentre le prestazioni del transistor sono sull'asse x. All'interno di ognuna di queste due "nuvole" avete le caratteristiche disponibili del transistor, dalla minore dispersione alle prestazioni inferiori (in basso a sinistra) fino a una dispersione e prestazioni maggiori (in alto a destra). Data la posizione del FinFET, a destra dei 28 nanometri, si può concludere che qualsiasi quantità di dispersione porta comunque a maggiori prestazioni. Macri parla infatti di un vantaggio prestazionale dal 20 al 35 percento rispetto ai 28 nanometri.

Come potete vedere le nuvole non hanno la stessa dimensione. La maggiore ovalità del processo FinFET è indicativa di una minore variazione. Quel comportamento è inerente al modo in cui le pinne sono intagliate. Anziché usare transistor di differenti larghezze, che è un problema quando la larghezza corrisponde all'altezza della pinna, questi sono tutti creati in modo simile e messi insieme in parallelo. Questo porta a un binning molto più coerente.

perf power curve
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Confrontare i 14/16nm FinFET al processo a 28nm planare porta alle due curve qui sopra e che riguardano le prestazioni e i consumi. Rappresentano nuove opportunità per AMD - GPU desktop più potenti con consumi a livelli attuali, prestazioni pari a prodotti odierni ma in form factor più piccoli, notebook più sottili con GPU dedicate e così via. Nvidia ha accesso alla stessa tecnologia produttiva quindi tra sei mesi da oggi vedremo chi avrà un vantaggio tra le due aziende.

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