نگاهی به ويژگي‌هاي نسل جدید پردازنده‌های گرافیکی AMD

[Moh@mm@d _ N 179]

روند معمول در صنعت پردازنده‌های‌گرافیکی این‌بوده که دو بازیگر اصلی این حوزه (AMD و NVidia) در دوره‌های زمانی کوتاه به بازنگری معماری وارائه سری جدید کارت‌های خود می‌پردازند. از طرفی، دوره‌هاي زمانی طولانی‌مدتی نیز وجود دارد که طی این دوره‌هاي زماني تولیدکنندگان به کنار‌گذاشتن کامل معماری خود و طراحی معماری جدید روي‌ مي‌آورند. مانند زمان معرفی سایه‌زن‌های یکپارچه و DirectX 10 در اواخر سال‌2006 و اوایل سال 2007 که باعث شد AMD و NVidia معماری تازه‌ای برای پردازنده‌های خود طراحی کنند. از آن زمان هر دو رقیب به بازنگری همان معماری پرداخته‌اند، تا چندی پیش که AMD در FDS 2011 (سرنام Fusion Developer Summit) اطلاعات تازه‌ای درباره نسل جدید پردازنده‌های گرافیکی خود ارائه داد.

جزیره اول

AMD نسل تازه پردازنده‌های‌گرافیکی خود را GCN (سرنام Graphics Core Next) می‌خواند؛ مجموعه محصولاتی که در آینده مبتنی بر معماری جدید عرضه خواهند شد، جزء محصولات «جزایر جنوبی» یا Southern Islands به شمار می‌روند. آنچه بیش از هر چیزی در این نسل جدید به‌چشم می‌خورد، تأکید AMD روی قدرت محاسباتی GPU است. بنابراین، سرانجام AMD نیز مانند NVidia، علاوه بر قدرت پردازش گرافیکی به تقویت قدرت محاسباتی پردازنده‌های گرافیکی خود روی آورده‌است. علاوه بر این، با توقف تولید پردازنده‌های گرافیکی 32 نانومتری در سال‌گذشته، در این نسل جدید شاهد پرش از GPU مبتنی بر فناوری 40 نانومتری به 28 نانومتری خواهیم بود. به این ترتیب، HD 7970 نخستین عضو خانواده جدید AMD خواهد بود که در سه‌ماهه نخست سال 2012 عرضه خواهد شد. در جدول 1 مشخصات فنی این GPU را در مقایسه با کارت‌های نسل قبل مشاهده می‌کنید.

Radeon HD 7970 که نخستین جزیره از جزایر جنوبی است (با نام رمز تاهیتی) بسیاری از نخستین‌ها را در خود جای داده‌است. این محصول نخستین کارت گرافیکی است که از معماری 28 نانومتری استفاده می‌کند. همچنین نخستین کارتی است که از Direct3D 11.1 پشتیبانی می‌کند، نخستین عضو خانواده جزایر جنوبی AMD و نخستین کارت گرافیکی است که معماری Graphics Core Next شرکت AMD را به‌کار می‌گیرد. علاوه بر این، 7970 نخستین کارتی است که از PCIe 3.0 و فناوری‌های دیگری مانند ZeroCore، PRT و multi-point audio پشتیبانی می‌کند. مجموعه این ویژگی‌ها باعث می‌شود که 7970 به یک محصول منحصربه‌فرد در میان محصول‌هایي که AMD تا کنون عرضه كرده تبدیل شود.

جدول 1

همان‌طور که در ارقام جدول 1 نیز مشاهده می‌کنید، 7970 پیشرفت‌های جالب توجهی نسبت به 6970 داشته است، از جمله پهنای باند حافظه، كه در اين زمينه ارتقای قابل توجهی داشته و قدرت محاسباتی بسیار بیشتر از قبل شده‌است. هسته‌ها در تاهیتی دوباره از ابتدا طراحی شده‌اند. این پردازنده گرافیکی 2048 پردازنده Stream دارد که در 32 واحد پردازشی چیده شده‌اند. هر واحد پردازشی 64 واحد وکتور (16×4) و یک کنترلر 384 بیتی GDDR5 دارد. همچنین یک L2 cache (read/write) 768 کیلوبایتی وجود دارد و تعداد کاشه‌های L1 نیز نسبت به نسل قبل دوبرابر شده‌است. همچنین، علاوه بر ظرفيت بیشتر، کاشه‌ها پهنای باند بیشتری نیز دارند. در حقیقت AMD ادعا می‌کند، در حالت عملیاتی 925 مگاهرتز، دو ترابایت در ثانیه پهنای باند برای کل 32 کاشه موجود در دسترس خواهد بود.

شکل 1- مقايسه كارايي 7970 با ديگر رقبا در آزمون 3D Mark

سري 7000 تراشه‌هاي Radeon شامل یک مجموعه دستورالعمل‌های جدید می‌شود که بسیار انعطاف‌پذیرتر هستند و برنامه‌نویسی برای آن راحت‌تر است. پایپ‌لاین اصلی گرافیک و دو پایپ‌لاین محاسباتی می‌توانند به‌طور مستقل از یکدیگر کار کنند. همچنین، هر واحد محاسباتی می‌تواند دستورالعمل‌ها را از هسته‌هاي مختلف به‌طور همزمان اجرا کند. معماری برای افزایش دستورالعمل‌ها به ازای هر کلاک و هر میلی‌متر مربع طراحی شده‌است. تاهیتی یک پردازنده گرافیکی با 4,31 میلیارد ترانزیستور است که مبتنی بر معماری GCN و با استفاده از فناوری 28 نانومتری TSMC توسعه داده شده‌است. با توجه به این‌که TSMC تولید 32 نانومتری خود را در سال گذشته متوقف‌کرد، اکنون AMD از نسل قبلی، Cayman با فناوری 40 نانومتری به تاهیتی 28 نانومتری می‌رسد که جهش میان این دو فراتر از حد معمول است. به این ترتیب، کِی‌من (سري Radeon 6000) 2,64 میلیارد ترانزیستور داشت و اندازه die آن نیز 389 میلی‌متر مربع بود و در مقابل تعداد ترانزیستورهای تاهیتی افزایش قابل توجه 63 درصدی داشته و اندازه die آن 365 میلی‌متر مربع و کوچک‌تر از کِی‌من است. نکته قابل توجه دیگر این است که 7970 با قابلیت بالایی در زمینه اورکلاک عرضه می‌شود که در زمینه کارایی نشانه خوبی است، اما از طرف دیگر خبر از افزایش توان مصرفی می‌دهد. به همین دلیل است که اگرچه AMD به‌طور رسمی توان مصرفی را اعلام نکرده، اما انتظار می‌رود که توان مصرفی (در حالت استفاده عادی) به سقف 250 وات برسد. در عین حال، توان مصرفی غیرفعال نیز 15 وات خواهد بود، ضمن آن‌كه با فناوری جدید ZeroCore Power شرکت AMD، توان مصرفی غیرفعال می‌تواند به عدد ناچیز سه وات برسد.

شکل 2- مقايسه‌كارايي 7970 با‌ساير رقبا در‌آزمون Dirt3

به این ترتیب، با وجود این‌که شاهد افزایش قابل توجه تعداد ترانزیستورها، کاهش اندازه die و افزایش کارایی نسبت به نسل قبل هستیم، اما توان مصرفی همچنان در حد نسل قبل باقی‌مانده و کاهش نیافته و حتی به‌احتمال افزایش هم داشته‌است. از ميان فناوري‌هاي جديدي كه در 7970 و ديگر كارت‌هاي اين سري به كار گرفته‌ شده، ‌Zero Core Power بيشتر مطلوب بازي‌كننده‌هاي حرفه‌اي خواهد بود. در حال حاضر، وقتی بیش از یک کارت از طریق CrossFire به‌کار گرفته می‌شود، همه آن‌ها فعال می‌مانند که این می‌تواند باعث تولید حرارت و صدای بسیار شود. با وجود فناوری ZeroCore Power، وقتی بازی‌ای در حال اجرا نیست (یا برنامه‌ای که پردازنده‌های مختلف را به‌کار گیرد) توان مصرفی کارت‌ها به حدی می‌رسد که فن‌های آن‌ها از حرکت باز می‌ایستند، در صورتي كه این فناوری فعال شده باشد، کارت‌های غیرفعال به توان مصرفی سه وات خواهند رسید. همچنین می‌توان به فناوری PowerTune اشاره کرد که یک پردازنده نظارتی را در کارت گرافیک به‌کار می‌گیرد تا فعالیت GPU را به‌صورت بی‌درنگ و در سطح میکرو‌ثانیه زیر نظر گرفته و به‌صورت پویا سرعت کلاک را تنظیم ‌کند. علاوه بر این، 7970 نخستین کارتی است که با امکان پشتیبانی از Direct3D 11.1 عرضه می‌شود. البته این ویژگی تا قبل از عرضه درایورهای سازگار با ویندوز 8 در سال آینده کاربردی نخواهد داشت. پس از آن AMD با ارائه نسخه 12,1 برای ویندوز ویستا، 7 و 8 به‌طور کامل از D3D 11.1 پشتیبانی خواهد کرد.

شکل 3- مقايسه كارايي 7970 و ساير رقبا در بازي Batman: Arkham city

یکی دیگر از مواردی که AMD همزمان با عرضه این سری روی آن تأکید می‌کند، Eyefinity Technology 2.0 است که مربوط به پیشرفت‌های به‌دست آمده در فناوری Eyefinity برای استفاده از چندین نمایشگر به‌طور همزمان است. هر چند که این پیشرفت بیشتر نرم‌افزاری است و سری‌های دیگر نیز از آن استفاده می‌کنند، اما در تبلیغات AMD برای سری جدید نقش مهمي بازی می‌کند. Catalyst 11.12 امکان بهره‌بردن از Stereo 3D را در Eyefinity معرفی کرد و Catalyst 12.1 امکان استفاده از این ویژگی را در حالت CrossFire فراهم مي‌كند. گام بعدی نیز در ماه فوریه با عرضه Catalyst 12.2، پشتیبانی از تفکیک‌پذیری‌های دلخواه و امکان تغییر مکان نوار وظیفه ویندوز در نمایشگر دلخواه خواهد بود. در نمودارهای 1، 2 و 3 کارایی 7970 را در مقایسه با مدل‌های قبلی و کارت‌های دیگر مشاهده می‌کنید. در مجموع، از نظر قدرت و کارايی می‌توان گفت که 7970 کارت قدرتمندی است و افزایش کارایی قابل توجهی به‌خصوص در زمینه Tessellation نسبت به مدل قبلی دارد و افزایش پهنای باند حافظه نیز قابل‌توجه است. همچنین افزایش قدرت محاسباتی این مدل نیز نکته جالب‌توجه دیگری است. با توجه به بازی مورد آزمایش و میزان تفکیک‌پذیری، این کارت از GeForce GTX 580، 15 تا 25 درصد سریع‌تر است و اگرچه توان مصرفی 7970 کمتر از GTX 580 است، اما همچنان از مدل قبلی AMD، یعنی 6970 بیشتر است. از طرف دیگر، قیمتی که در حال حاضر برای این کارت اعلام شده 550 دلار است که قیمت بالایی محسوب می‌شود. 7970 جزء رده‌بالاترین كارت‌هاي داراي يك GPU به‌شمار می‌آید (طبق روال معمول AMD باید یک کارت رده‌بالاتر با دو پردازنده گرافیکی نیز عرضه کند) که برای چنین کارتی با یک افزایش قیمت قابل توجه نسبت به سری‌های قبل مواجه هستیم. این کارت تا قبل از نهم ژانویه (یک روز قبل از CES 2012) عرضه نخواهد شد و پس از آن نیز اعضای دیگر خانواده جزایر جنوبی عرضه می‌شوند که جزئیات آن‌ها در ژانویه اعلام خواهد شد.

سه جزیره

پس از عرضه 7970 نوبت به بقیه اعضای خانواده جزایر جنوبی می‌رسد که عرضه همه اعضای این خانواده، تا شش ماه بعد به‌طول خواهد انجامید. 7970 از قوی‌ترین پردازنده‌هاي این خانواده یعنی تاهیتی استفاده می‌کند، . جزایر جنوبی در کل به سه دسته تقسیم می‌شوند: تاهیتی، پیت‌کایرن و کِیپ وِرد. دسته نخست که پردازنده گرافیکی 7970 جزو این دسته است، «قوی‌ترین و پیشرفته‌ترین پردازنده گرافیکی دنیا» است؛ دسته دوم، مناسب طرفداران افراطی بازی‌های ویدیویی است و دسته سوم نیز معادله‌ای میان قدرت مناسب و کارایی بهینه برقرار ساخته و بیشتر مناسب بازي‌كننده‌هاي حرفه‌ای و نیمه‌حرفه‌ای است. طبق اظهارات AMD توسعه GCN سه‌سال زمان برده‌است و طوری طراحی شده که مقیاس‌پذیر باشد، به شکلی که تا پیش از این امكان‌پذير نبود. معماری جدید برای پردازش گرافیکی پیشرفته و کارایی محاسباتی طراحی شده و برای برنامه‌های محاسباتی موازی و غیرموازی بهینه شده‌است. در نهایت، می‌توان گفت که هر سه دسته از معماری GCN استفاده خواهند‌کرد و ویژگی‌های مشابهی خواهند داشت. تفاوت آن‌ها اما در تعداد واحدهای کاري آن‌ها خواهد بود.

Hothardware.com

ویرایش شده ژانویه 29, 2012 توسط Moh@mm@d _ N