AMD RDNA 3 architektúra: minden amit tudnod kell róla

Az elmúlt évtizedekben az AMD és az NVIDIA közötti verseny a grafikus kártyák piacán folyamatosan a technológiai innovációk mozgatórugója volt. Az AMD ezen a téren mindig is a nyílt szabványok és az optimalizált teljesítmény/ár arány híve volt, és legújabb architektúrájuk, az RDNA 3, ezt a filozófiát viszi tovább. A 2022 novemberében bemutatott RDNA 3 az RDNA 2 utódjaként érkezett, és számos forradalmi újítást hozott magával, amelyek alapjaiban változtatták meg a grafikus chiptervezés eddigi paradigmáját. De mit is takar pontosan ez az architektúra, és miért érdemes figyelmet szentelni neki? Merüljünk el a részletekben!

Az RDNA 3 Születése: A Generációs Ugrás

Az RDNA 3 architektúra az AMD által kifejlesztett harmadik generációs RDNA (Radeon DNA) architektúra, amely a vállalat szerint 54%-kal jobb teljesítményt nyújt wattonként az előző generációhoz képest. Ez a hatékonyságjavulás kulcsfontosságú, hiszen a modern játékok és alkalmazások egyre nagyobb teljesítményt igényelnek, miközben a fogyasztás kordában tartása is kiemelt szempont. Az RDNA 3 volt az első gaming GPU architektúra, amely a TSMC 5nm-es folyamattechnológiáját alkalmazta, ami önmagában is jelentős előrelépés. Azonban az igazi újdonság a chiplet tervezésben, az átdolgozott számítási egységekben és a dedikált AI gyorsítók megjelenésében rejlik.

Forradalmi Megközelítés: A Chiplet Design

Az RDNA 3 talán legjelentősebb és leginkább úttörő aspektusa a chiplet design bevezetése a grafikus processzorok világában. Az AMD már sikeresen alkalmazta ezt a megközelítést CPU-k esetén (Ryzen processzorok), de GPU-ba implementálni sokkal bonyolultabb feladat volt a GPU-k masszívan párhuzamos természete miatt. A korábbi GPU-k monolitikus felépítésűek voltak, azaz egyetlen, nagy szilíciumdarabon helyezkedett el minden komponens. Ez a megoldás azonban gyártási szempontból egyre költségesebbé és nehézkessé vált a növekvő tranzisztorszám és méret miatt.

Az RDNA 3 ezzel szemben egy hibrid megközelítést alkalmaz: egyetlen nagyméretű Graphics Compute Die (GCD) chiplet felelős a grafikus számítások zöméért, és ezt a TSMC fejlett 5nm-es gyártósorán készítik. Ezen a GCD-n találhatók a fő számítási egységek, a Ray Tracing gyorsítók, az AI gyorsítók és a kijelzővezérlő. Mellette legfeljebb hat kisebb Memory Cache Die (MCD) chiplet helyezkedik el, amelyek a TSMC olcsóbb, 6nm-es folyamattechnológiájával készülnek. Ezek az MCD-k tartalmazzák az Infinity Cache memória szegmenseit és a memóriavezérlőket.

Ez a moduláris felépítés számos előnnyel jár:

Költséghatékonyság: A kisebb chipek gyártása magasabb hozammal jár, így a hibás chipek aránya csökken, ami alacsonyabb gyártási költségeket eredményez.
Skálázhatóság: Lehetővé teszi az AMD számára, hogy könnyedén variálja a GCD és MCD chipek számát különböző teljesítményű GPU-k létrehozásához anélkül, hogy teljesen új, monolitikus dizájnokat kellene fejleszteni.
Gyártási rugalmasság: Különböző gyártási technológiák (5nm és 6nm) kombinálhatók, kihasználva a fejlettebb technológia előnyeit a számítási egységekhez, miközben a költséghatékonyabb technológiát a kevésbé kritikus részekhez használják.

A chipletek közötti kommunikációt egy rendkívül gyors, 5,3 TB/s sávszélességű adatgyűjtő busz (chiplet interconnect) biztosítja, minimalizálva a késleltetést és maximalizálva az adatátviteli sebességet.

A Számítási Egységek Átalakítása: Dual Issue CU és AI Gyorsítók

Az RDNA 3 architektúra egyik legfontosabb fejlesztése a számítási egységek (Compute Units – CU) belső felépítésének átdolgozása. Míg az RDNA 2 CU-jai egyetlen utasítást tudtak feldolgozni ciklusonként, addig az RDNA 3 bevezeti a „dual issue stream processors” koncepciót. Ez azt jelenti, hogy minden CU két utasítást (például két FP32 műveletet) képes feldolgozni egyetlen órajelciklus alatt. Ezzel a végrehajtási sávszélesség elméletileg megduplázódott, ami jelentősen növeli az átbocsátóképességet és a teljesítményt, különösen azokon a területeken, ahol a munkafolyamatok jól párhuzamosíthatók.

Emellett minden CU mostantól tartalmaz dedikált AI gyorsítókat (AI Accelerators). Ezek a hardveres egységek kifejezetten a gépi tanulási és mesterséges intelligencia (AI) számításokhoz optimalizáltak, mint például a mátrixszorzásokhoz szükséges INT8 és BF16 utasítások. Bár az RDNA 3 elsősorban gaming architektúra, az AI gyorsítók integrálása egyértelműen a jövőre mutat, és alapvető fontosságú lehet a képfelskálázási technológiák (mint az FSR) további fejlesztésében, illetve más AI-alapú alkalmazások futtatásában a jövőben.

A Ray Tracing Fejlesztései

A sugárkövetés (Ray Tracing) egyre inkább alapkövetelménnyé válik a modern játékokban a valósághűbb fények, árnyékok és tükröződések megvalósításához. Az RDNA 3 a második generációs Ray Tracing gyorsítókat (Ray Accelerators) tartalmazza, amelyek jelentős előrelépést jelentenek az RDNA 2-höz képest. Ezek a gyorsítók optimalizálták a Bounding Volume Hierarchy (BVH) feldolgozását, ami a sugárkövetés alapját képező hierarchikus adatszerkezet. Az átdolgozott algoritmusok és a hardveres fejlesztések akár 50%-os Ray Tracing teljesítményjavulást eredményezhetnek wattonként az előző generációhoz képest, közelebb hozva az AMD-t a versenytársak Ray Tracing képességeihez.

Az Infinity Cache és Memóriarendszer

Az Infinity Cache koncepciója már az RDNA 2-ben is kulcsszerepet játszott a memóriarendszer hatékonyságának növelésében, és az RDNA 3 továbbfejleszti ezt a megközelítést. Az MCD chipek tartalmazzák az Infinity Cache másodlagos gyorsítótárát, amely jelentősen csökkenti a memóriahozzáférés késleltetését és növeli a sávszélességet. A Navi 31 GPU-ban található 96MB Infinity Cache négyszeresére növeli a tényleges sávszélességet a hagyományos GDDR6 memóriához képest.

Az RDNA 3 GPU-k a legújabb GDDR6 memóriát használják, akár 20 Gbps sebességgel. A 256 vagy 384 bites memóriabusz a chiplet designnak köszönhetően rendkívül széles sávszélességet biztosít (pl. a Radeon RX 7900 XTX esetében akár 960 GB/s), ami elengedhetetlen a nagy felbontású játékok és a komplex grafikai munkafolyamatok zökkenőmentes futtatásához.

Kijelzőmotor és Csatlakoztathatóság

Az RDNA 3 architektúra egy teljesen új, RDNA 3 Display Engine-t is tartalmaz, amely támogatja a legmodernebb kijelzőtechnológiákat. A legfontosabb újítás a DisplayPort 2.1 támogatása, amely az Ultra-High Bit Rate (UHBR) szabványokat használja. Ez a technológia sokkal nagyobb sávszélességet biztosít, mint a DisplayPort 1.4a vagy a HDMI 2.1, lehetővé téve a 4K felbontást 480 Hz-en, vagy az 8K felbontást 165 Hz-en, tömörítés nélkül. Ez hatalmas előny a jövőbeli nagy felbontású, magas képfrissítésű monitorok és televíziók esetében.

Emellett az RDNA 3 hardveres AV1 videó kódolást és dekódolást is kínál. Az AV1 egy nyílt, jogdíjmentes videó kodek, amely kiváló tömörítési hatékonyságot biztosít, így alacsonyabb bitráta mellett is magas képminőséget garantál. Ez különösen hasznos streaming, videószerkesztés és videólejátszás esetén.

Teljesítmény és Energiahatékonyság

Az RDNA 3 architektúra tervezésének alapvető célja volt a teljesítmény/watt arány drámai javítása. A TSMC 5nm-es gyártástechnológiája, a chiplet design, a dual issue compute units, és az átdolgozott gyorsítótár-hierarchia mind hozzájárulnak ehhez. Bár az első generációs Radeon RX 7000 sorozatú kártyák kezdeti teljesítménye és energiafogyasztása vegyes képet mutatott a konkurenciához képest, a későbbi driver optimalizációk és a középkategóriás modellek megjelenése (pl. RX 7800 XT, 7700 XT) bebizonyította az architektúra alapvető erejét és hatékonyságát. Az AMD továbbra is azon dolgozik, hogy a maximális teljesítményt kisajtolja ebből a komplex architektúrából.

FSR 3 és a Szoftveres Ökoszisztéma

Bár az FSR 3 (FidelityFX Super Resolution 3) nem szigorúan az RDNA 3 architektúra része, a szoftveres ökoszisztéma elengedhetetlen kiegészítője az AMD grafikus kártyáinak. Az FSR 3 a korábbi FSR verziókhoz képest a képkocka-generálással (Fluid Motion Frames – FMF) bővült, amely mesterséges intelligencia és mozgásvektorok segítségével további képkockákat illeszt be a játékfolyamatba, drámaian növelve a látott képkockaszámot. Bár az FSR 3 nem igényli az RDNA 3 dedikált AI gyorsítóit a működéséhez, ezek a hardveres egységek a jövőbeli FSR vagy más AI-alapú renderelési technológiák számára nyithatnak meg új lehetőségeket, még hatékonyabb és minőségibb felskálázást téve lehetővé.

Az RDNA 3 Kártyák: Melyikek Használják?

Az RDNA 3 architektúrát a teljes AMD Radeon RX 7000 sorozatú grafikus kártya család használja. Ide tartoznak a csúcskategóriás modellek, mint az RX 7900 XTX és az RX 7900 XT (amelyek a Navi 31 GPU-ra épülnek), a felső-középkategóriás RX 7800 XT és RX 7700 XT (Navi 32 GPU), valamint a középkategóriás RX 7600 és RX 7600 XT (Navi 33 GPU). Minden modell a chiplet design valamelyik változatát, a dual issue CU-kat és a dedikált AI gyorsítókat tartalmazza, így élvezhetik az architektúra által kínált előnyöket.

Összegzés és Jövőbeli Kilátások

Az AMD RDNA 3 architektúra egy hatalmas lépés volt az AMD számára, és a grafikus iparág egésze számára is. A chiplet design bevezetése merész, de logikus lépés volt, amely megnyitja az utat a jövőbeli, még nagyobb teljesítményű és skálázhatóbb GPU-k felé. A dual issue compute units és a dedikált AI gyorsítók egyértelműen a mesterséges intelligencia növekvő szerepére utalnak a grafikus számításokban, legyen szó játékokról vagy professzionális alkalmazásokról. A DisplayPort 2.1 és az AV1 támogatás pedig biztosítja, hogy az RDNA 3 kártyák hosszú távon is relevánsak maradjanak a legmodernebb kijelzők és médiafogyasztási szokások mellett.

Bár az RDNA 3 bevezetése nem volt teljesen zökkenőmentes, és az AMD-nek keményen kellett dolgoznia a driver optimalizáción, az architektúra alapvető erősségei megkérdőjelezhetetlenek. Az RDNA 3 megmutatta, hogy az AMD képes úttörő megoldásokat szállítani a GPU piacon, és lefektette az alapokat a jövőbeli generációk, például az RDNA 4 számára, amely valószínűleg továbbfejleszti majd a chiplet és az AI-központú megközelítést. Az AMD továbbra is komoly kihívója a konkurenciának, és az RDNA 3 egyértelműen a vállalat technológiai képességeinek bizonyítéka.