AMD Radeon HD 7000 - radikalno izmenjena arhitektura GPU jezgra

Uprkos činjenici da AMD, Radeon HD 7000 kartice obeležava kao pripadnike „Southern Islands“ arhitekture, podaci dostupni na internetu govore da „Tahiti“ GPU procesor upošljava radikalno izmenjenu arhitekturu koju AMD obeležava terminom "Graphics Core Next" i time jasno stavlja do znanja da je to potpuno drugačija grafička kartica od ranije viđenih AMD Radeon rešenja. Nova serija AMD 3D akceleratora obuhvatiće nekoliko različitih serija Radeon kartica segmentiranih u odgovarajuće cenove klase, uključujući: Radeon HD 7700 modele (Cape Verde), zatim Radeon HD 7800 modele (Pitcairn) i konačno Radeon HD 7900 (tahiti) modele.
 
Prateći metodologiju označavanja prethodnih modela, Radeon HD 7700 modeli će biti namenjeni pravim gejmerima i označavaće novu referencu za kombinaciju snage i potrošnje. AMD Radeon HD 7800 kartice su namenjene „hardcore“ gejmerskoj populaciji i predstavljaju centralnu tačku, suštine kvaliteta nove Radeon arhitekture. Konačno tu su i spomenuti Radeon HD 7970 modeli koji predstavljaju vrhunac nove tehnologije u smislu najjačeg predstavnika AMD GPU procesora današnjice. Namenjeni su najzahtevnijoj igračkoj populaciji i PC entuzijastima.
 
 
Možemo zaključiti da je Radeon HD 7970 prva komercijalna kartica kompanije AMD koja napušta postojeću VLIW arhotekturu poznatu još od ATI Radeon HD 2000 serije grafičkih kartica i uvodi novi, radikalno izmenjeni princip rada i obrade grafičkih instrukcija, pznatih pod terminom Graphics Core Next koji je AMD zvanično predstavio nešto ranije tokom ove godine. Suština novog pristupa u radu savremenih GPU procesora je da se akcenat sa igrica proširuje i na druge oblasti a pre svega unapređenje performansi matematičkih proračuna koje se mogu iskoristiti u standardnom tipu aplikacija te simulaciji složenih matematičkih modela. Dakle, fokus primene se širi, što nikako ne znači da će gejming performanse biti zapostavljene, naprotiv! Ovako simultani zahtev zaista je predstavljao kompleksan izazov za AMD inžinjere jer obezbediti višestruku namenu kartica uz isotvremeni rast 3D performansi nije nimalo lak posao. Heterogena priroda uređaja se mnogo puta do sada pokazala kao dvosekli mač za mnoge proizvode, ne samo u IT industriji.
 
Vraćamo se na suštinu izmena u arhitekturi novih AMD GPU procesora. Prethodna arhitektura primenjena na Radeon HD 5000 i HD 6000 karticama dokazano je efikasna kada je u pitanju izvršavanje grafičkih instrukcija. Kompajler je optimizovan za izvršenje matematičkih operacija čiji je rezultat mapiranje tačaka, što predstavlja srž 3D grafičkih kalkulacija. Negativna strane ovakvog pristupa jeste veća neefikasnost GPU procesora prilikom izvršenja instrukcija u aplikacijama generalnog tipa. Nizovi instrukcija koje stižu na obradu i izvršenje u tkz. talasima ne mogu biti izvršene dok se ne završi proces obrade prethodnih. Princip veoma poznat iz sveta klasičnih CPU čipova. On se obeležava terminom međuzavisnosti. Dakle, kompajler ne može da promeni redosled izvršenja instrukcija nakon što je on prvobitno utvrđen. Na taj način jedinica za računske operacije i logiku rada, ostaje nedovoljno iskorišćena jer često „u hodu“ čeka da se određene operacije obave da bi sledeće mogle da započnu, čime spomenuti faktor „međuzavisnosti“ instrukcija, ispoljava negativne strane VLIW arhitekture.   
 
 
Kod nove arhitekture primenjene na Radeon HD 7970 karticama, izvršne jedinice zamenjuju SIMD module. Svaka izvršna jedinica se sastoji od četri vektorske jedinice ili matematičkih koprocesora. Svaki koprocesor sadrži 16 aritmetičko-logičkih jedinica (ALU) što konačno daje 64 ALU po jednoj osnovnoj izvršnoj jedinici. Za razliku od dobro poznatih „stream“ jedinica u SIMD modulu svaki od četri spomenuta koprocesora rade nezavisno. Time se eliminiše negativni faktor „međuzavisnosti“ u izvršenju instrukcija. Svaka izvršna jedinica ima svoj nezavisni modul za određivanje redosleda izvršenja instrukcija i poseduje mogućnost da prilikom izvršenja instrukcija u matematičkim koprocesorima, dodeli ih na izvršenje van redosleda kojim nailaze. To doduše radi ograničeno ali ipak dovoljno da se izbegne usko grlo koje stvara faktor međuzavisnosti. Ovo je ključni napredak u novoj arhitekturi i organizaciji Radeon grafičkih procesora koji rezultira boljim performansama proračuna jer svakoj vektorskoj jedinici (koprocesoru) daje mogućnost rada na različitim instrukcijama iako postoji međuzavisnost u redosledu njihovog izvršavanja!
 
Prema podacima AMD-a, nova filozofija rada, teoretski omogućujuje 750% bolje performanse u odnosu na prethodnu generaciju Radeon HD 6970 kartica pre svega zahvaljujući boljem iskorišćenju resursa grafičkih procesora.
 
 
Spomenuti Radeon HD 7970 „Tahiti“ raspolaže sa 32 izvršne jedinice od kojih sva sadrži 64 ALU jedinice što daje ukupan proizvod od 2048 aritmetičko-logičkih jedinica. Pretpostavimo da je bazna radna frekvencija „Tahiti“ procesora 925MHz kao što je to najavljeno od strane AMD-a, dobijamo grafički procesor sposoban za izvršenje 3.8TFLOPS-a 32-bitnih matematičkih operacija. Ovako snažan procesor je podržan i odgovarajućim performansama memorijskog podsistema koji ga „hrani“ potrebnim podacima .
 
Zbog toga novi Radeon HD 7970 upošljava šest 64-bitnih memorijskih kontrolera koji zajedno kreiraju memorijsku magistralu širine 384-bita. U kombinaciji sa brzom, GDDR5 memorijom koja radi na efektivnih 5.5GHz, memorijski podsistem ove kartice je sposoban za protok od 264GB podataka u sekundi a što je tačno 100GB/s više u odnosu na prethodnu generaciju vrhunksih Radeon HD 6970 kartica!