Конец этого года оказался чрезвычайно плодотворным для IT-индустрии и тех, кто следит за ее развитием. Дебют чипов Ryzen 5000-й серии, видеокарт NVIDIA на базе кремния Ampere и, совсем недавно, мобильных SoC от Apple, которые намерены поколебать установившуюся иерархию в мире потребительских CPU — все это произошло буквально за один-два месяца. Не будем забывать и про консоли нового поколения, которые также имеют прямое отношение к инициативам AMD. На наших глазах проходит, пожалуй, самый горячий сезон новинок за последние несколько лет, как по количеству событий, так и по их значимости. Неспроста все передовое железо мгновенно оказалось в той или иной степени дефицитным товаром.

До сегодняшнего дня в картине отсутствовал только один важный элемент — давно обещанные видеокарты Radeon на большом чипе Navi, которые, на наш взгляд, заслуживают центрального места в ряду осенних релизов. Дело в том, что AMD со времен противостояния Radeon R9 Fury X и GeForce GTX 980 Ti фактически устранилась от борьбы за корону наивысшей производительности среди игровых GPU. Попытки вернуться на ринг, которые с тех пор предпринимал чипмейкер, сопровождались щедрыми обещаниями, но каждый раз надежды сторонников красной марки оказывались разбиты. Однако благодаря архитектуре RDNA у AMD появились все предпосылки для того, чтобы устранить технологическое отставание от кремния NVIDIA, а в каких-то аспектах даже занять лидирующую позицию.

Видеокарты Radeon 5000-й серии, пускай они несут на себе черты продуктов переходного периода, уже доказали свою конкурентоспособность в средней и средне-высокой ценовой категории, а теперь амбиции AMD вновь распространились на высший ценовой сегмент. Причем речь идет не только о соревновании в рамках традиционных метрик производительности, но и о возвращении функционального паритета между кремнием NVIDIA и AMD, ведь «большой Navi» тоже выполняет аппаратно-ускоренную трассировку лучей.

AMD анонсировала три видеокарты на базе чипа Navi 21. Сегодня мы рассмотрим две младшие модели — Radeon RX 6800 и Radeon RX 6800 XT, которые должны поступить в продажу в то время, когда вы читаете эту статью, по рекомендованным ценам $579 и $649 соответственно. Их прямые конкуренты со стороны продуктов NVIDIA очевидны — это GeForce RTX 3070 и RTX 3080, оцененные в $499 и $699. Флагманская модель семейства, Radeon RX 6900 XT, задерживается до 8 декабря и сулит быстродействие в одной категории с GeForce RTX 3090 за подобающую сумму $999.

Дебют Radeon RX 6800 и Radeon RX 6800 XT опирается на устройства референсного дизайна, которые изменились до неузнаваемости по сравнению с предшествующими и, прямо скажем, не слишком удачными эталонными решениями AMD, а появление партнерских версий ожидается позднее. Референсные видеокарты будут представлять чип Navi 21 в бенчмарках, но сперва нам предстоит обстоятельный разговор про его архитектуру, далекую от простых количественных изменений ядра RDNA предыдущего поколения.

⇡#Геометрический процессор с поддержкой Mesh Shaders

Логика RDNA 2, хоть и несет в себе немало нового, не претерпела столь же масштабных преобразований в принципах работы графического процессора, которые дистанцировали RDNA 1 от архитектуры Graphics CoreNext, служившей AMD почти восемь лет, со времен Radeon HD 7970 и вплоть до выхода Radeon 5000-й серии. Мы подробно анализировали различия между RDNA и GCN в обзоре Radeon RX 5700 XT и не будем заострять на них внимание сегодня, ведь GCN с тех пор не только ушла из потребительских продуктов AMD (лишь интегрированная графика процессоров Ryzen по-прежнему содержит блоки GCN), но и в серверных решениях для задач GP-GPU вот-вот отправится на пенсию и уступит место следующей архитектуре CDNA. Вместо этого рассмотрим структуру чипа в направлении от front-end’а к back-end’у конвейера рендеринга, освежим знания о принципах работы RDNA, оставшихся неизменными, и выделим те нововведения, что отличают логику Navi 21 от логики Navi 10 — кристалла, который лежит в основе Radeon RX 5600, RX 5700 и RX 5700 XT.

В начале цепочки лежат командные процессоры для шейдеров и вычислений общего назначения, геометрический процессор и аппаратный планировщик, который с недавних пор научилась использовать ОС Windows. Здесь же находится блок DMA, служащий для прямого доступа к памяти GPU по шине PCI Express в рамках совместной работы нескольких ускорителей, а также определенных новаторских функций Navi 21: Smart Access Memory на платформе Ryzen 5000 и поддержки DirectStorage — им мы уделим внимание позже. Однако главное изменение front-end’а GPU на качественном уровне все-таки связано с тем, как Navi 21 обращается с обработкой геометрии.

AMD использует распределенную топологию блоков, участвующих в подготовке примитивов для шейдинга, когда геометрический процессор выполняет общие этапы работы, а преобладающая часть операций до и после тесселяции ложится на блоки Primitive Unit, находящиеся внутри масштабируемых разделов GPU. В то время как геометрический процессор в старой архитектуре GCN тесно связан с моделью программирования Direct3D, RDNA научилась отсекать невидимые треугольники на ранних стадиях рендеринга и может принять до восьми примитивов за такт, чтобы отдать на растеризацию четыре. Условием для этого являются т. н. примитивные шейдеры — высокоэффективные программы, занимающие место доменных и геометрических шейдеров Direct3D в последовательности операций графического API.

Примитивные шейдеры задействуются в устройствах RDNA на уровне компилятора, и большая часть соответствующих вычислений проходит через них. Кроме того, в чипах Navi реализованы быстрые шейдеры поверхности (Surface Shaders), которые по решению компилятора заменяют часть шейдерной цепочки, вовлеченной в тесселяцию (Vertex Shaders и Hull Shaders) перед тем, как данные передаются самому тесселятору — блоку фиксированной функциональности. Описанные функции, которые в терминологии чипмейкера носят имя NGG (Next Generation Geometry), заменяют проблемные порции геометрического конвейера, свойственного Direct3D, на лету перекодируя старый тип шейдеров в новый, и таким образом выполняют прежнюю работу более эффективно без необходимости в эксплицитной поддержке со стороны разработчиков графических приложений.

Тем не менее нельзя скрыть тот факт, что пропорция между мощностью геометрического front-end’a и масштабируемых ресурсов GPU, которые занимаются текстурированием и работой шейдерных kernel’ов, обычная для чипа Navi 10, изменилась не в лучшую сторону. Графический процессор Navi 21 с увеличенным вдвое массивом шейдерных ALU по-прежнему вынужден довольствоваться четырьмя примитивами, прошедшими фильтрацию невидимых поверхностей. К счастью, в дополнение к оптимизациям, представленным в RDNA первого поколения, Navi 21 может воспользоваться совершенно новой моделью программирования геометрии — Mesh Shaders. Шейдеры такого рода были впервые реализованы в графических процессорах Turing от NVIDIA, но затем превратились в индустриальный стандарт и вошли в состав требований к железу, которые выдвигает DirectX 12 Ultimate (feature level 12_2).

Что касается базовой версии Radeon RX 6800, то здесь у AMD нет никаких причин зазывать покупателя экономией. Младшая модель безоговорочно лидирует в игровых тестах по сравнению с GeForce RTX 3070 (на 5–11 % FPS в зависимости от разрешения), несет вдвое больше локальной памяти, и потому она ожидаемо дороже. Правда, нужно сделать такую же поправку на игры с трассировкой лучей, в которых ближайшим эквивалентом RX 6800 являются видеокарты прошлого поколения GeForce RTX 2080 и RTX 2080 SUPER.

Наконец, с радостью объявляем, что AMD наконец-то поняла, как сделать эффективную и тихую систему охлаждения для своих референсных видеокарт. Двухслотовый кулер Radeon RX 6800 — это уже громадный шаг вперед по сравнению с турбинками 5000-й серии. А Radeon RX 6800 XT так и вовсе оказался одной из самых тихих и холодных видеокарт, с которыми мы имели дело, несмотря на внушительное энергопотребление (под 300 Вт), которое, судя по всему, останется ориентиром мощности для всех будущих ускорителей высшего эшелона — привыкайте. А AMD — награда за Infinity Cache и отличный референс 6800 XT.