Rétrospective des cartes AMD (HD 2000 à aujourd’hui)

AMD Radeon HD 7970 :

 En début d’année 2012, AMD sort la première carte vidéo gravée en 28 nm : La HD 7970. A part employer la nouvelle gravure de TSMC, la HD 7970 alias « Tahiti XT » inaugure pendant l’hiver 2011/2012 une toute nouvelle approche architecturale dans le GPU. Quelles sont les nouveautés ?

Déjà, disons adieu à l’architecture VLIWx inaugurée avec la HD 2900. AMD a en effet constaté que cette architecture arrive à sa limite, et qu’elle n’est en plus pas facilement exploitable à 100% pour les calculs parallèles. AMD en termine donc en vectoriel pour passer au scalaire comme cela est du côté de chez Nvidia depuis les GeForce 8. Cette nouvelle architecture scalaire se nomme GCN (Graphic Core Next). Qu’a-t-elle dans le ventre ?

La puce en elle-même a fait un bond conséquent en nombre de transistors qui atteint les 4.34 milliards. Mais étant gravée en 28 nm, la puce n’a pas du tout augmenté en taille, elle a même rétréci par rapport à la HD 6970 : 365 mm² (384 mm² pour la HD 6970). Mais par contre, et cela est exceptionnel, la puce AMD est désormais plus grande que la concurrence qui se contente de 294 mm² avec sa GK104.

On ne parle plus de blocs SIMD, mais de CU (Compute Units) qui abritent les processeurs de flux qui fonctionnent désormais de manière scalaire. La HD 7970 abrite en tout 32 CU de 64 unités chacun pour un total de 2048 processeurs de flux. Le ratio est toujours de 1/4 comme pour les HD 6900, on se retrouve donc avec 2048 SP répartis entre 1024 FMA32/INT, 512 FMA64/INT et 512 SFU. Atteignant les 1000 MHz, la puissance de calcul de la HD 7970 atteint les 4000 GFLOP en 32 bits et 1000 GFLOP en 64 bits, ce qui fait que la Tahiti est la première puce graphique à attendre la barre des 1 Téra-flop en double précision. Notons que chaque CU abrite des unités de registres de 4 Ko : une de type scalaire, et une autre de type vectoriel, et en prime une unité « Load Share » (stocke les données) de 64 Ko.

L’agencement des processeurs de flux a beaucoup changé. Les CU sont désormais regroupés par un ensemble nommé le « Shader Array » qui assemble 8 CU pour 512 processeurs de flux chacun. Dans ce Shader Array se trouve également 2 mémoires caches reliées chacun à 4 CU. Le Shader Engine quant à lui remplace le Setup Engine, et contient une unité de tesselation et un raster engine. La HD 7970 contenant en tout 4 Shader Array, il y a 2 Shader Engine relié chacun à 2 Shader Array. Pour ce qui du contrôle des données, tout est réunis via un contrôleur nommé « Graphic Command Processor » relié aux « Shaders Engine » et Shader Array via une interface Global Data Share. Tous les Shaders Array sont connectés à une mémoire cache L2 de 768 Ko pour le stockage des données.

Du changement aussi chez les TMU. Autrefois dans des blocs séparés et reliés à un bloc SIMD, les TMU sont désormais intégrés directement dans le CU. Ce qui veut dire que le CU qui contient 64 processeurs de flux, contient également 4 TMU. Cette unification permet une meilleure communication et optimisation. Notons également la présence de 16 TMU Load/Store, elles ne sont pas destinées à calculer, mais à charger et stocker les données des textures le temps que les 4 autres TMU se chargent de les calculer. L’ensemble des TMU dispose même de leur propre mémoire cache L1 de 16 Ko par CU. Ce qui nous fait au total de 128 TMU (+512 TMU Load/Store).

Du changement également pour les unités ROP : basées sur les ROP des HD 6900 qui étaient déjà assez rapides aux filtrages, AMD change leurs agencements pour pouvoir augmenter la largeur de bus pour atteindre 384 bits, mais le nombre total d’unités reste à 32 ROP.

Le moteur de conversion/lecture UVD a également été amélioré pour pouvoir désormais traiter du 1080p à plus de 60 images par seconde. Il y a bien entendu toujours le fameux contrôleur « EyeFinity » (Inauguré par la HD 5870) qui a aussi été amélioré pour prendre en charge le HDMI 1.4a.

L’autre nouveauté est le contrôleur PCI-Express qui prend en charge la nouvelle norme : la 3.0 qui double la vitesse de la bande passante par rapport au 2.0. Cependant, d’après les tests, la différence réelle ressentie reste assez faible.

En matière de performance 3D, la HD 7970 atteint dans les 30-40% de performances en plus par rapport à une HD 6970, ce qui est en somme pas mal, surtout qu’elle se montre très à l’aise dans les hautes résolutions. On regrettera par contre la consommation qui ne change pas en pleine charge : 250 Watts, mais des améliorations ont été faite grâce au nouveau « PowerTune » qui rend la Tahiti plus économe en repos (Zerocore).

Les dérivées des Tahiti seront les « Pitcairn RV1040 » qui animent les HD 7800 qui seront ni plus ni moins que des Tahiti bridées sous un bus de 256 bits et 1280 unités (20 CU) au maximum. Et enfin le « Cape Verde » qui anime les HD 7700 avec un bus de 128 bits et 640 unités au maximum (10 CU).

AMD sortira également (et tardivement il faut l’admettre) une bi-gpu basée sur 2 Tahiti-XT2: la HD 7990. Très consommatrice (car atteignant les 360 watts), elle reste malgré tout la carte la plus puissante sur ce créneau face à la GTX 690, moins extrême, dans le sens positif du terme.

Au niveau de la concurrence, Nvidia tarda beaucoup à sortir ses GT600 (architecture Kepler). En effet la GTX 680 est sortie en Mars 2012 et la GTX 670 en Mai 2012 soit respectivement 3 et 5 mois après la HD 7970. Cela permit à AMD d’appliquer pendant plusieurs mois une politique tarifaire « de luxe » en proposant la HD 7970 à 500€ et la HD 7950 à 400€. Les cartes baissèrent de prix, suite à la sortie des cartes Nvidia, de manière régulière pour atteindre un prix stable de 280€ et 350€ environ.

Voici la gamme complète des HD 7000 (respectivement le haut et le milieu / entrée de gamme) :