شرکت AMD به تازگی از کارت گرافیک Radeon RX 6800 رونمایی کرده تا بتواند تجربه جدیدی در اختیار گیمرها قرار دهد. این کارت گرافیک در دو مدل RX 6800 و RX 6800 XT و مبتنی بر معماری RDNA 2 معرفی شده و به عنوان یکی از بهترین کارت گرافیک های AMD به صورت سخت افزاری از فناوری Ray Tracing پشتیبانی میکند. RX 6800 بر روی سیلیکونی ساخته شده که علاقه مندان به PC به آن «Big Navi» میگویند. یعنی پاسخ دیرهنگام AMD به کارت های گرافیک High-end انویدیا که به صورت انحصاری در بازار جولان میدهند!
هر چند این کار AMD با تاخیر همراه بوده، اما میتوانیم این حرکت را تا حد زیادی در جلوگیری از انحصار کامل بازار توسط انویدیا ببینیم. انویدیا فناوری Ray Tracing را اولین بار با کارت های گرافیک سری GeForce RTX 20 که مبتنی بر معماری سخت افزاری «Turing» بودند شروع کرد و این اتفاق باعث تعجب و البته تاخیر AMD در استفاده سخت افزاری از این فناوری در معماری RDNA2 شد. در این مرحله AMD کارت گرافیک RX 5700 که با اسم رمز «Navi» معروف شده بود را روانه بازار کرد و با این کار تلاش کرد بازار کارت های گرافیک زیر ۵۰۰ دلار را از دست انویدیا خارج کند.
حقیقتاً تا حدود زیادی هم موفق بود، اما همچنان در بازار High-end از انویدیا عقب است و البته این روند سال های زیادی است که ادامه دارد. شاید استراتژی AMD باشد، شاید توانایی رقابت در بازار High-end را ندارد، اما هر چه هست در بازار کارت های متوسط (اقتصادی) و رده پایین (اداری) بسیار موفق تر از انویدیا بوده و فروش بهتری دارد. AMD مدعی است کارت گرافیک RX 6800 که مبتنی بر معماری RDNA2 است، برای رقابت با دو کارت گرافیک RTX 3080 و RTX 2080 Ti (و حتی RTX 3070) روانه بازار میشود.
همچنین گفته شده این کارت گرافیک از به صورت کامل از DirectX 12 Ultimate پشتیبانی میکند که در این صورت دارای فناوری Ray Tracing به صورت سخت افزاری خواهد بود. برای سری RTX 30 مبتنی بر «Ampere» که نسل دوم RTX را معرفی کرده، انویدیا دو برابر واحد سایه زنی (Shader units) معرفی کرده بود که عملکرد آن را مشابه کارت های قبلی مبتنی بر معماری سخت افزاری Turing میکند.
حالا به نظر میرسد که تیم مهندسی AMD هم هدفش رسیدن به همین هدف است. یعنی استفاده از ۶۰ RDNA2 واحد محاسباتی (Compute Units) در کارت گرافیک کارت گرافیک AMD Radeon RX 6800 در کنار ۳۸۴۰ پردازنده جریانی (Stream Processors)ُ که این ارقام حدود ۶۷ درصد بیشتر از چیزی است که پیش از این در کارت گرافیک RX 5700 دیده بودیم. RX 6800 از همان سیلیکون ۷ نانومتری به کار رفته در کارت گرافیک RX 6800 XT استفاده میکند و ویژگی هایی مشابه RX 6900 XT دارد.
در مهندسی جدید، شرکت AMD تعداد ۶۰ عدد از ۸۰ واحد محاسبات فیزیکی را بر روی سیلیکون ویفر (Die) تراشه گرافیکی فعال کرده است. اما جالب است که زیر سیستم حافظه گرافیکی بدون تغییر است و از ۱۶ گیگابایت حافظه گرافیکی مبتنی بر استاندارد JEDEC با رابط ۲۵۶ بیتی بهره گرفته است. این بدین معناست که پهنای باند حافظه گرافیکی RX 6800 بالاتر از RTX 3070 است که باید با ۸ گیگابایت حافظه ۱۴ گیگابیت بر ثانیه کار کند که این رقم باز هم کندتر از مقدار ۱۹ گیگابیت بر ثانیه گذرگاه ۳۲۰ بیتی حافظه گرافیکی GDDR6X است که بر روی کارت گرافیک RTX 3080 نصب شده است.
ساده بگوییم که AMD موفق شده روش هوشمندانه‌ای برای افزایش بهره‌وری و بهبود پهنای باند موثر حافظه گرافیکی پیدا کند و آن هم چیزی است که AMD آن را Infinity Cache مینامند که در مورد جزئیات آن صحبت خواهیم کرد. AMD در مقابل کارت گرافیک RTX 3070، به طرفدارانش و گیمرهایی که میخواهند بازیبازی روز در رزولوشن ۱۴۴۰p و با فعال بودن فناوری Ray Tracing اجرا کنند، کارت گرافیک Radeon RX 6800 را توصیه میکند. AMD حتی مدعی است RX 6800 میتواند در رزولوشن ۴K Ultra HD بسیاری از بازی های روز را با کیفیت High اجرا کند.
جالب است بدانید قیمت RX 6800 حدود ۵۸۰ دلار است، یعنی ۸۰ دلار گران تر از کارت گرافیک RTX 3070 قیمت گذاری شده که احتمالاً به خاطر برآورد AMD از بهتر بودن این کارت است. نحوه بازاریابی AMD نشان میدهد که حداقل از RTX 2080 Ti سریعتر است و این بدین معناست که از RTX 3070 هم کمی بهتر و سریعتر است. افزایش تعداد واحدهای سایه زنی، دو برابر حافظه گرافیکی بیشتر و استفاده از همان فناوری لیتوگرافی ۷ نانومتری در کنار ۲۵۰ وات توان مصرفی، نشان میدهند که AMD با هدف کسب سهم در بازار کارت های گرافیک رده بالا (High-end) این کارت را معرفی کرده است.
تمام مواردی که در این مطلب میخوانید، نشان میدهد که AMD دوباره به سمت جذب بازار کارت های گرافیک رده بالا (High-end) قدم برداشته و تنها هدفش کسب سهم در بازار انحصاری است که مدت‌ها است توسط انویدیا قبضه شده است. جنگ قیمتی و واکنش کاربران و علاقه مندان حرفه ای به دنیای بازی ها میتواند سرنوشت نهایی RX 6800 و رقبایش را مشخص کند.
معماری گرافیکی RDNA2 برای AMD یک موفقیت محسوب میشود. چون علاوه بر اینکه در کارت های گرافیک سری Radeon RX 6000 استفاده، به عنوان قلب تپنده کنسول های نسل بعد هم انتخاب شده است. کنسول هایی که برای اجرای گیمینگ در رزولوشن ۴K Ultra HD طراحی شدند و بر خلاف نسل قبل از فناوری Ray Tracing نیز به صورت سخت افزاری استفاده میکنند. به همین دلیل مهندسی معماری گرافیکی RDNA2 یک طراحی بلند مدت و آینده نگرانه را به ما نشان میدهد.
بیش از ۱۵ ماه پیش، AMD اولین تراشه های ۷ نانومتری خودش را با اسم رمز «Navi» و منطبق بر نسل اول معماری RDNA روانه بازار کرد و در طول این مدت، لیتوگرافی تولید GPU های AMD تغییری نکرده و همان ۷ نانومتری ۱۵ ماه پیش است. با این حال فناوری های جدیدی به آن اضافه کرده که با همان لیتوگرافی قبلی بدست آمده است. در قلب دو کارت گرافیک ۷ نانومتری Radeon RX 6800 XT و RX 6800 یک سیلیکون Navi 21 قرار گرفته که در طول ۱ سال گذشته به Big Navi شهرت یافته است.
سیلیکون بزرگی که مساحت آن ۵۱۹.۸ میلیمتر مربع است و دارای ۲۶ بیلیون ترانزیستور میباشد. از نظر مقایسه، این سیلیکون مشابه سیلیکون ۸ نانومتری GA102 انویدیا است که در فضایی به مساحت ۶۲۸.۴ میلیمتر مربع دارای ۲۸.۳ بیلیون ترانزستور است. ویفری (Die) که سیلیکون مذکور برر وی آن قرار گرفته از یک حافظه GDDR6 با گذرگاه ۲۵۶ بیتی برای ارتباط با کارت گرافیک استفاده میکند و دارای ویژگی های دیگری همچون PCI-Express 4.0 x16 و یک ورودی/خروجی برای پشتیبانی از نمایشگرهای ۴K یا ۸K است.
به دلیل متالوژی جدید و طراحی مجدد اجزا زیر سطحی در سیلیکون، همراه با ویژگی های جدید در کنترل جریان نیرو در سطح مدار، AMD مدعی شده به دو پیشرفت غیر منتظره دست پیدا کرده که به آنها اجازه میدهد به نسبت نسل گذشته از دو برابر تعداد واحدهای محاسبه‌گر (Compute Unit) استفاده کنند، در حالی که از نظر مصرف برق تغییر زیادی به نسبت نسل گذشته ایجاد نشده است. یعنی عملکرد به ازای هر وات مصرفی در معماری گرافیکی RDNA2 بهتر شده و به همین دلیل افزایش بهره‌وری در انرژی را شاهد هستیم.
در حالی که با ۳۰ درصد افزایش کلاک هسته مواجه‌ایم، این شرکت موفق شده میزان انرژی مصرفی هر CU را به نصف کاهش دهد که باز هم میتوانند برای افزایش عملکرد هر CU مورد استفاده قرار بگیرند. واحد محاسبات RDNA2 دقیقاً نقطه ای است که اتفاقات زیادی در آن رخ میدهد. این واحدها در گروه هایی دسته بندی شدند که Dual Compute Units نامیده میشوند و هر کدامشان دستورالعمل و داده‌های کَش (Data caches) را به اشتراک میگذارند.
واحد محاسبات RDNA2 همچون گذشته از ۶۴ واحد پردازنده جریانی در قالب چند بسته مجزا (۱۲۸ واحد در هر Dual CU) استفاده میکند که برای افزایش فرکانس بهینه شدند، دارای دستورالعمل‌های محاسباتی ریاضی جدیدی هستند، از قابلیت بازخورد نمونه در سخت افزارهای جدید برخوردارند، به صورت سخت افزاری از شتاب دهنده Ray استفاده میکنند، یک مولفه ثابت سخت افزاری دارند که توابع مثلثاتی را محاسبه میکند و حتی میتوانند از چهار تقاطع شعاعی مربعی در هر سیکل ساعت استفاده کند.
AMD مدعی است عملکرد شتاب دهنده سخت افزاری Ray حداکثر ده برابر سریعتر از چیزی است که بتوانیم از Shaders ها به جای آن استفاده کنیم. در واقع میزان بهبود عملکرد معماری RDNA2 به نسبت معماری RDNA دقیقاْ مشابه عملکرد معماری Zen2 در مقابل معماری Zen است. اگر یادتان باشد، اولین نسل از معماری RDNA حدود ۵۰ درصد کارایی بهتر به ازای هر وات را به نسبت معماری GCN به ارمغان آورد که در موردش مفصل صحبت کردیم.
بعضی از تغییراتی که AMD در معماری RDNA2 ایجاد کرده، قبلاً توسط انویدیا در سری کارت های GeForce RTX نسل Turing تعبیه شدند. مثلاً نرخ سایه زنی متغیر (VRS) و حتی فناوری Ray Tracing که به لطف حضور کنسول های نسل جدید، در کارت های گرافیک سری Radeon RX 6000 شاهد حضور سخت افزاری آنها هستیم. هدف اصلی AMD با RDNA2 بهم ریختن نظم بازار گیمینگ در رزولوشن ۴K Ultra HD است. دقیقاً مشابه کاری که AMD با پردازنده های شاهکار Ryzen انجام داد.
AMD با سری Radeon 5000 بیش از ۹۰ درصد بازار بازی های ۱۴۴۰p و ۱۰۸۰p را در دست گرفت و تنها برای رزولوشن ۴K Ultra HD محصولی عرضه نکرد. جایی که انویدیا به صورت انحصاری در آن حضور دارد و کارت اهی گرافیک گران قیمت خودش را به مشتری میفروشد. اما RDNA2 آمده که این روند را تغییر دهد و با دیدی بلند مدت به بازار کارت های رده بالا برای کسب سهم وارد میدان شده است. به همین دلیل است که AMD حتی Render Backends های (واقعاً جایگزین فارسی درستی پیدا نکردم برای این جمله) GPU را از نو طراحی کرده که موجب بهبود نرخ Variable Rate Shading در هر دو نسل شده است.
AMD با افزودن ۱۲۸ واحد ROP، تعداد این واحدها را دو برابر کرده و حالا هر دو کارت RX 6800 XT و RX 6900 XT دارای ۱۲۸ واحد ROP هستند، در حالی که RX 6800 تنها ۹۶ واحد ROP دارد. به طور کلی؛ سیلیکون Navi 21 همه اجزای Navi 10 را درون خودش دارد. در بالاترین سطح، ما کنترلر حافظه GDDR6 با رابط ۲۵۶ بیتی، گذرگاه PCI-Express 4.0 x16 و همچنین موتور چند رسانه ای و موتور نمایشگر، که به نسبت RDNA بروز شدند را بر عهده داریم. از طرفی یک بریدگی درون تراشه ۱۲۸ مگابایتی در حالت Infinity Cache وجود دارد که در ادامه جزئیات آن را بررسی میکنیم.
این حافظه نهان (منظور همان حالت Infinity Cache) یک میدان حافظه سریع برای L2 caches های ۴ مگابایتی GPU و پردازش دستورات گرافیکی است که حجم دستورات پردازشی را بین چهار موتور سایه زنی (Shader Engines) تقسیم میکند. هر موتور سایه زنی هم دارای ۱۰ بسته RDNA2 Dual Compute (یا ۲۰ واحد CUs) در کنار Render Backends های بروز شده و یک عدد حافظه کش سطح اول است.
این سیلیکون در سراسر ۸۰ واحد محاسبه گر منطقی (CUs) خودش دارای ۵۱۲۰ واحد پردازنده جرانی، ۸۰ شتاب دهنده Ray (یک عدد در هر CU)، تعداد ۳۲۰ واحد TMUs و ۱۲۸ واحد ROPs است. به لطف تغییراتی که روی سیلیکون RX 6800 XT انجام شده، این کارت گرافیک میتواند از ۷۲ واحد CUs از ۸۰ واحد موجود را استفاده کند (یعنی فقط یک عدد Dual CU غیر فعال در هر موتور سایه زنی) که نتیجه آن ۴۶۰۸ عدد پردازنده جریانی، ۲۸۸ واحد TMUs و ۱۲۸ عدد ROPs بدون تغییر است.
کارت گرافیک RX 6800 کاهش بیشتر داشته و رقم واحد محاسبه گر منطقی (CUs) آن به ۶۰ عدد میرسد، ولی هنوز نمیدانیم تعداد موتورهای سایه زنی کامل است یا اینکه ۱۰ واحد Dual CUs به صورت تصادفی غیر فعال شدند. با این حساب، کارت گرافیک RX 6800 دارای ۳۸۴۰ پردازنده جریانی، ۲۴۰ واحد TMUs، تعداد ۶۰ عدد شتاب دهنده سخت افزاری Ray و ۹۶ واحد ROPs است. در مقابل، کارت گرافیک غول پیکر RX 6900 XT که در دسامبر ۲۰۲۰ عرضه میشود (اول دی ماه ۱۳۹۹ شمسی) از تمام ۸۰ واحد محاسبه گر منطقی (CUs) استفاده میکند.
