Quel avenir pour GCN?

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Un avenir pour l’architecture GCN ?

Alors qu’AMD a sorti Vega, la 5é génération de l’architecture GCN. Cette architecture a été inaugurée en 2012 par les HD7000 et l’avenir de celle-ci semble être incertain…

HD 7970 GCN 1.0
HD 7970

La génération Vega est très fortement basée sur Polaris (GCN v4). Elle apporte des évolutions technologiques et de nouvelles fonctionnalités, mais la macro-architecture en elle-même n’a que peu évolué.

Schéma GPU Hawaii

Des limitations côté Raster Engine :

Après une étude approfondie de la situation, l’architecture GCN a des limites conceptuelles. En effet l’architecture est limitée à 4 matrices de shaders (les Shaders Engine) ayant chacune une unité de rastérisation (Les Raster Engine). Cela limite donc GCN à 4 calculs géométrique par cycle.

Auparavant, les GCN de 1ère génération n’avaient que 2 Shaders Engine, et la limite fut vite atteinte avec les puces Hawaii qui animaient les R9 290/390 séries. Une limite qui est impossible de dépasser, d’où l’impossibilité de faire évoluer le calcul géométrique sur les générations hauts de gammes suivantes.

R9 290X

Le pourquoi AMD a conçu les Primitives Shaders, destinés à améliorer les débits géométriques des Raster Engine limités à 4 unités. Mais voilà, elle est peu utilisée par les développeurs. Sa prise en charge par DirectX et Vulkan ne se fera pas du jour au lendemain, ce qui fait que Vega en tant que génération n’aura pas le bénéfice de cette fonctionnalité pour le moment.

On espère au moins que ce sera le cas pour les Navi en 2019. L’absence de prise en charge actuelle de cette technologie est l’une des raisons pour lesquelles les Vega 10 ont du mal à concurrencer le haut de gamme Nvidia actuel.

AMD RADEON RX Vega 64
RX Vega 64

Des limitations côté Compute Units :

Une autre limite importante qui pourrait signer la glace de GCN après NAVI, c’est la limite physique en nombre de shaders. En effet, les études ont montrer que l’architecture est limitée à 16 CU par Shaders Engine, limités de leurs côtés à 4 matrices. Avec 64 CU, on dispose donc en maximum de 4096 shaders. Ce maximum est déjà atteint par les Fiji des Radeon Fury, d’où le nombre identique chez les VEGA.

L’architecture est donc limitée à 4096 shaders et 4 Raster Engine. Le nombre de TMU, qui est dépendant des CU est par conséquent limité à 256 unités. Il en est de même pour les unités ROPs, où chaque groupe est limité par CU. Ainsi 64 ROPs semblent être le maximum possible.

AMD compense pour le moment cette limite avec des améliorations au niveau des débits des CU. Cela a été notamment le cas lors du passage à GCN3 (Tonga et Fiji), puis enfin les GCN5 Vega. Aussi, on compense avec des technologies, comme les Primitives Shaders pour les calculs géométriques, mais l’absence d’adoption compromet cette solution.

A quoi s’attendre ?

Il faut donc se mettre à l’évidence : GCN a atteint depuis un certain temps sa limite technique. Comment faire pour compenser encore le temps qu’AMD nous sorte une nouvelle architecture, car NAVI sera du GCN, la 6ème génération. La solution ultime réside dans l’IF (Infinite Fabric) C’est une technologie inaugurée avec les CPU RyZen Threadripper et EPYC qui permet de relier plusieurs die dans un même SoC, le système le voyant comme une entité unique.

Nous savons que NAVI sera sous une gravure en 7nm, donc plus petite que les Polaris et Vega. On pourra donc espérer du haut de gamme chez NAVI avec 2 die de 3072 shaders au moins. Ceci ferait 6144 shaders et 128 ROPs. Pourquoi pas 2×4096 Shaders après tout, le 7 nm pourrait compenser la forte montée de la consommation.

Infinity Fabric Ryzen Threadripper

L’IF apportera donc la solution pour dépasser les limites techniques du GCN, du moins pour un temps… Mais AMD semble être en train de mettre en place le futur de GCN.

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TmTi
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on as un pro de la CG et ça fait plaisir à lire :)
Pour le com précédent : Je pense plus aux cartes bi-gpu, on voit bien (chez nvidia aussi) que ce n’est plus intéressant. ça fait longtemps qu’une grosse carte vitrine bi-gpu n’est pas sortie. Préférant mettre en avant des cartes monogpu en tant que flaship (série titan)

Aluncard
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Aluncard

Je verrais plutôt l’utilisation de l’IF pour remplacer avantageusement les carte de type bi-gpu style la R9 295X ou la Radeon Pro Duo, sans les inconvénients du Crossfire. Excellente analyse en tout cas Trinitas.