18. 12. 2012

AMD GPU a konzoly


ArtX /buďte trpezlivý, pointa príde/ bola jednou z mnohých firiem vznikajúcich /v 1997/ z rozpadu kolosálnej spoločnosti a pioniera počítačovej grafiky Silicon Graphics Inc. Slávna 3Dfx vznikla úplne rovnako. Miniaturizácia posúvala špičkový výkon do stále menších a lacnejších PC krabíc. Dnes môže mať svojho malého "silikóna" doma doslova každý. ArtX sa prvýkrat dotkol videohernej konzoly pri návrhu N64, vtedy ešte ako regulérní zamestanci SGi. Navrhli veľmi dobré GPU, mierne domrvené konzervatívnym postojom nintenda  - dosť obmedzený prístup programátorov ku skutočnému potenciálu konzoly.

ArtX-ATI-AMD

Nintendo však bolo zjavne spokojné a nakontraktovali ich na prácu na novej konzole s kódovým označením Dolphin /Gamecube/ a GPU sa teda nemohlo volať inak ako Flipper. V tejto chvíli po nich skočilo ATI Technologies a v roku 2000 ich kúpilo za cca 400M USD vo vlastných  akciách /v roku 2006 zas AMD pohltilo ATI za 5.4 miliardy USD/. Viedli ich k tomu tri dôvody. Dostali sa ku portfóliu firmy ArtX /integrované grafické PC riešenie, kde sa ATi chcelo dostať/, zbratali sa s nintendom, čo sa neskôr ukáže ako dobrý krok a inžinieri z ArtX im postavili R300 radu desktopových GPU, ktorých koncový výrobok ATi Radeon 9700 /rok 2002/ dodnes ohuruje svojím revolučným designom a výkonom. 

GPU Flipper však tiež nebolo žiadne chudorľavé orezávatko a v spolupráci s programátorskými čarodejníkmi z Factor 5 uvarili na svoju dobu bezchybný grafický čipset. Stál presne v strede možnosti medzi staršou PS2 /GPU GS/ a Xcrap 1 /konkurenčená Nvidia Nv2A, značne upravená Gefirce 3/. PS2 sa spoliehala na extrémne výkonný aj keď úplne blbý rasterizér - neuveriteľných 16 paralelných pixel jednotiek na takte 150Mhz, žiadne programovateľné shaders, plne programovateľné VU jednotky /zvládli vertex aj pixel operácie, avšak boli príliš náročné na programovanie/. Gamecube - 4 pixel jednotky na 162Mhz a teda výrazne nižší fillrate, veľmi dobre programovateľný a výkonný TEV pixel engine /predchodca pixel shaders/ a statický, neprogramovateľný T@L pre vertex operácie. Najnovší Xcrap 1 - mal 4 pixel jednotky s multitexturingom a 2 vertex jednotky obe na 233 MHz. Prvá konzola s klasickými programovateľnými pixel/vertex shaders s custom vyladeným DX API.

Vo finále teda PS2 vyžadovala maximálne nasadenie programátora - všetko ste si museli naprogramovať sami /pixel aj vertex operácie/, pomáhal vám ohromný fillrate a hyperrýchla eDRAM /menšiu a trochu pomalšiu používa aj Flipper/. Ak ste boli naozaj dobrý, tak svet žasol nad hrami ako Black, Burnout, MGS 2-3, Shadow of Colossus. Gamecube - vlajkové lode ako Resident Evil 4 a Rogue 2 ukazovali náznak budúcnosti - komplexné scény, pekné povrchy a nielen iba početné hnusné polygóny. Ešte novšia architektúra /filozofia tvorby grafiky/ xcrap 1 sa vlastne používa dodnes, vtedy to bol proste nový štandard.

Čím menej sa darí ATi na trhu desktop GPU, tým viac preniká do segmentu konzol. V ďalšej generácii okrem obligátneho nintenda /Wee/ uchmatli aj xcrap 360 /ich debut na tejto platforme/. Wee už tentoraz nedostalo žiadnu revulúciu, iba evolučne vylepšeného Flippera z Gamecube. Dvihla sa frekvencia zo 162 na 243 Mhz, poladila sa TEV jednotka a tento čip sa nazval Hollywood. Stále obsahuje eDRAM, je spätne kompatibilný s Gamecube /neprekvapujúce/ a podľa vývojárov je asi o 50% výkonnejší.  Určený pre SD 480p rozlíšenie a pre nintendo hry, takže to bohato stačí. Xcrap 360 vyfasoval to, čo by inak dostala ninja nintendo konzola. Custom GPU, hybrid AMD R500-600, po prvý krát na konzole aj unifikované shaders, pochopiteľne eDRAM. V skratke - PS3 s týmto GPU by bola úplné monštrum. Xcrap so CELL CPU by bol úplne monštrum. SONY má teda skvelé CPU /GPU od Nvidie ako xcrap 1/ a MS zas GPU /AMD/.

A máme to finále. Wee Uu, PS4 a xcrap 720. Všetky dostanú GPU a vysoko pravdepodobne aj dve z  nich CPU od AMD. Pozoruhodny jav, takmer dokonalý monol /Intel a Nvidia sú priliš drahé, aj keď výkonovo lepšie/. Pri Wee Uu pokračuje nintendo s taktikou malého pokroku v medziach zákon. AMD im teda pripravilo vyslovene sociálny čip s nízkou spotrebou do 25w plus eDRAM /pravdepodobne o veľkosti 32 mega/. Celé toto kombo je stále minimálne o 50% výkonnejšie ako dosluhujúce GPU v PS3ke a xcrap 360.

Otázka stojí tak, čo si vlastne AMD pripravilo pre pravý next gen. Nevieme nič. Môj nos mi hovorí, že pôjde o najnovšiu osmičkovú generáciu chystanú na rok 2013, s druhogeneračným GCN jadrom. Hybrid s HSA možnosťami a výkonom do 2 TFLOPs /24GFlops na watt a rátajme s GPU do 80 watt pre konzoly/. V preklade - dosť na skvelú grafiku a trochu "GPU" fyziky. SONY a MS sa budú snažiť o maximálne efektívne riešenie a výkonné GPU /GPGPU/ im umožní tam podsunúť slabšie CPU. Optimálne to budú chcieť mať v SOC alebo MCM podobe, teda čo najmenší počet čipov, klasických zberníc, ktoré sa ťahajú cez pol dosky a drahých mem radičov. Veľa sa špekuluje o použití eDRAM.

3D stack + TSV = sendvič GPU + mem a stovky vertikálnych spojok /TSV, mikrozbernice/

Ak /skutočne AK/ tam stihne AMD nejako našiť  pravú 3D stack technológiu s TSV - tak dostaneme ultra rýchle a široké zbernice doslova prevrtávajúce GPU a na ňom položenú RAM /sendvič/. Inak to vidím na klasiku - RAM a eDRAM. A to je všetko. Ešte jedna vec. HSA je novodobá revolúcia, AMD by si pomohlo, ak by to sithla napasovať do PS4 a xcrapu /trójske kone a prinúti to progišov optimalizovať kód na tento nový programátrsky model/, ale neuveríte, proste nám k tomu bude asi chýbať takých 6-8 mesiacov, aby to celé ešte trochu vyzrelo. Ako vždy.