CES 2016: презентация графической архитектуры AMD Polaris

Возможно, я слишком драматизирую, но дела у AMD в последнее время идут не очень хорошо. «Красные» за год умудрились отдать NVIDIA еще 10% рынка графических ускорителей. Теперь «зеленые» владеют внушительной долей в размере 81,1%. Появление в прошлом году линеек видеокарт Radeon R7/R9 300 и Radeon R9 Fury/Nano несколько выправило ситуацию, но совсем на чуть-чуть. На рынке процессоров дела обстоят еще хуже. AMD уже два года не демонстрирует принципиально новых разработок. Поэтому 2016 год во многом станет для корпорации определяющим. «Выстрелят» Zen и Polaris — дела сразу пойдут в гору. Ожидается, что первые решения на базе новейших архитектур появятся в продаже во второй половине года.

На мой взгляд, название для новой графической архитектуры AMD выбрала не случайно. Polaris (полярная звезда) — это, пожалуй, самая известная звезда, если не брать в расчет Солнце. Ее еще называют путеводной. Чувствуете символизм?

Но все это лирика. Polaris — это не просто графическая архитектура. Это целая система, включающая в себя множество аппаратных модулей: мультимедийных блоков, новых контроллеров памяти и дисплея, а также новой подсистемы кэширования. Что касается непосредственно графики, то здесь минимум улучшений. За быстродействие ответит хорошо знакомая архитектура GCN (Graphics Core Next), представленная еще в 2011 году. Но теперь уже четвертого поколения.

Обновленная архитектура GCN 1.3 получит новый блок предварительной выборки инструкций (instruction pre-fetch). Он позволит заметно сократить время простоя исполняющих устройства за счет предвыборки кода. Вторая новинка — диспетчер исполнения задач (hardware scheduler). Он ускорит распределение потоков задач между аппаратными ресурсами. Наконец, графические процессоры Polaris получат улучшенные алгоритм отбрасывания невидимых полигонов и функцию сжатия содержимого памяти.

AMD не раскрывает всех нововведений, используемых в GCN 1.3. Представители компании лишь заявляют, что новая архитектура позволит вдвое увеличить производительность на ватт потребляемой энергии в сравнении с предшественником. Правда, 3/4 от этого прироста обеспечит переход на 14-нанометровый техпроцесс.

Использование новых технологических норм — долгожданное событие. Как я уже сказал, 28-нанометровая эпоха длилась больше пяти лет. Впервые графические процессоры перестанут быть планарными. Они перейдут на трехмерную технологию FinFET.

При разработке и проектировании Polaris изначально учитывались особенности нового техпроцесса и трехмерных транзисторов. Основное преимущество FinFET — серьезное уменьшение токов утечек и улучшение энергоэффективности. Использование этой технологии позволяет не только серьезно увеличить количество транзисторов, но и заметно снизить разброс характеристик чипов для одной модели. Эта особенность увеличивает быстродействие за счет элементарного увеличения тактовых частот. Во-вторых, снижение вариативности характеристик уменьшает процент выхода негодных кристаллов. Вот и получается, что использование 14-нанометровой технологии FinFET снизит энергопотребление на 50% и увеличит производительность на 20-35%. В сумме Polaris окажется вдвое быстрее предыдущего поколения на ватт затраченного электричества.

Серьезное увеличение энергоэффективности позволит AMD вернуться на рынок ноутбучной графики. Есть мнение, что первые чипы Polaris появятся именно в лэптопах, а уже затем компания представит полноценные дискретные видеокарты. Либо начнет с выхода 3D-ускорителей ценовых диапазонов Low- и Middle-end.

На мероприятии «красные» продемонстрировали, на что способна архитектура Polaris. Инженерный образец выдавал стабильные 60 FPS при средних настройках качества графики в разрешении Full HD в игре Star Wars: Battlefront (карта X-wing Training Map). Система, состоящая из Core i7-4790K и 16 Гбайт оперативной памяти, потребляла всего 89 Вт. Аналогичный стенд с GeForce GTX 950 на борту при тех настройках и при той же производительности «кушал» почти вдвое больше — 140 Вт.

Есть два момента, которые меня смущают. Во-первых, сравнивался 14-нанометровый образец с видеокартой, чип которой произведен по 28-нм техпроцессу. Тест нагляден, но в 2016 году будет справедливо сравнивать эффективность Polaris с Pascal, ведь NVIDIA аналогичным образом задействует новые технологические нормы. На примере Maxwell «зеленые» уже доказали, как они могут увеличивать энергоэффективность своей продукции.

Во-вторых, использовать GeForce GTX 950 не совсем правильно, так как в ее основе лежит урезанный графический чип GM206. Более релевантные результаты, на мой взгляд, дало бы сравнение инженерного образца Polaris с GeForce GTX 960.

Пока окончательно неизвестно, кто будет производить новые чипы для AMD. Подобной технологией производства обладают сразу три крупных предприятия: TSMC, GlobalFoundries и Samsung.

Архитектура Polaris — универсальная архитектура. Видимо, с прицелом на использование в игровых приставках следующего поколения. По сути, AMD представит полноценные системы-на-кристалле, обладающие большим количеством аппаратных модулей по ускорению какой-либо определенной функции. Семейство чипов AMD Polaris станет первым решением, нативно поддерживающим разрешение 8K. Видеокарты Radeon с GCN 1.3 получат декодирование видео HEVC/H.265 с профилем Main 10, то есть они «потянут» передачу изображения с цветовым охватом BT.2020 (10-битная глубина цвета) и цветовой субдискретизацией 4:2:0.

Наконец-то дискретная графика получит интерфейсы HDMI 2.0a и DisplayPort 1.3. Первый позволит отображать разрешение формата 4K (до 4096x2160 точек) с частотой 60 Гц. Таким портом оснащены все адаптеры NVIDIA на архитектуре Maxwell. Второй видеовыход обеспечит поддержку разрешения 8K (до 7680х4320 точек) при 60 Гц или 4K, но при развертке 120 Гц.