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AMD Radeon RDNA 2 "Big Navi"아키텍처 심층 분석 : 효율성에 초점

Railgun0

10 3754 6 2020.11.19 15:17

출처 : hardwaretimes
 번역기 돌린 거라 오역이 많이 있을 수 있으며, 자세한 내용은 원문을 참고 바랍니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/a1a2eed547f439066e025fddcbace768.jpg"> AMD가 지난달 Radeon RX 6800 시리즈와 6900 XT GPU (Big Navi)를 발표했을 때 아키텍처 세부 사항은 매우 드물었습니다. 주요 초점이었던 두 가지 기능이 있습니다. AMD에서 인피니티 캐시(Infinity Cache)라고 부르는 거대한 128MB의 L3 캐시와 상대적으로 높은 코어 클럭으로 RDNA 1에 비해 와트 당 성능이 훨씬 더 높습니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/b684c0618e9e4574955b1a87e3ba1bdf.png"> 그러나 경쟁력 있는 고급 GPU를 설계하려면 좋은 메모리 서브시스템과 셰이더 클럭 이상의 것이 필요합니다. 이것이 이 게시물에서 살펴볼 내용입니다. 처리량, 렌더 백엔드 및 프런트 엔드, 컴퓨팅 및 그래픽 파이프라인, 개선된 메모리 시스템을 포함하여 RDNA 1과 RDNA 2의 아키텍처 차이점을 비교할 것입니다. 표면적으로는 똑같이 보임에도 불구하고 몇 가지 중요한 변화를 겪은 새로운 컴퓨팅 유닛도 살펴볼 것입니다.
 RDNA 2 컴퓨팅 유닛 : 동일한 TDP에서 최대 30% 향상된 성능 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/14d8226dee6e719c857208aeb8a437ea.png"> 
RDNA 1
 컴퓨팅 유닛은 RDNA 2 부품 내의 각 컴퓨팅 유닛에 있었던 하나의 레이 액셀러레이터(Ray-Accelerator)를 제외하고는 거의 변경되지 않았습니다. Navi 10에 도입된 32-Wide SIMD 형식 은 변경되지 않았고, 스칼라 유닛(Scalar Unit)는 여전히 CU 당 2개로 고정되어 있으며, L0 캐시 및 텍스처 유닛(Texture Unit)도 RDNA 1과 동일합니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/b472dd911b7a496ec88aa3af9727b269.png"> 
RDNA 2
 아래에서 RDNA 1, 1.1 및 2.0 CU의 원시 처리량을 볼 수 있습니다. 이제 RDNA 1.1이 무엇인지 물어볼 것입니다. 글쎄, AMD는 말하지 않았지만, PS5와 Xbox Series X의 힘이 될 것이라고 생각합니다. 그럼에도 불구하고 두 설계 사이에는 차이가 없으며, RDNA 2로 실제로 수정한 렌더 백엔드입니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/3e0bab82864156590a9ff623932db8a1.png"> 기본 FP32/64 및 INT32/64 성능은 RDNA 1.1 및 RDNA2에서 변경되지 않습니다. 사이클 당 128개의 연산에서 256으로 2배로 늘어난 혼합 정밀도 성능입니다. 또한 RDNA 1은 INT8/INT32 및 INT4/INT32와 같은 저정밀 모드를 지원하지 않습니다. RDNA 1.1과 2.0 모두 전자의 경우 사이클 당 512개의 작업을 처리하고 후자의 경우 최대 1,024개의 작업을 처리할 수 있습니다.
 렌더 백엔드 : RB+ <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/ad5c68c86156d5127ff682ed1d0756d0.png"> 다시 한번, AMD는 RDNA 2 RB (RB+)에서 변경된 사항에 대해 많은 세부 정보를 제공하지 않았습니다. 우리가 알고 있는 것은 DX12 Ultimate와 함께 제공되는 VRS 및 기타 최적화를 위해 처리량이 2배가 되고 미세 조정되었다는 것입니다.
 각 RB+는 8개의 32 비트 픽셀을 처리할 수 있으며, 이는 RDNA 1 및 1.1에 비해 2배 증가한 수치입니다. 이것은 주로 32bpp 색상 비율이 2배가된 결과입니다. 새로운 다중 정밀도 RB는 또한 2배의 속도로 셰이더 엔진에 제공되어 주로 VRS와 같은 혼합 정밀도 워크로드의 성능을 향상시킵니다.
 AMD Infinity Cache : 그냥 캐시하세요! <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/7c528d48feee54c4a4f1d169bda99a76.png"> Big Navi GPU의 주요 변경 사항과 주요 동인은 AMD가 Infinity Cache라고 부르는 거대한 L3 캐시입니다. AMD가 와트 당 1.5배의 성능 목표를 달성하고 2.5GHz를 초과하는 클럭을 높이고 표준 GDDR6 메모리와 미묘한 256 비트 버스를 갖추고 있음에도 불구하고 NVIDIA를 따라잡을 수 있었던 것은 바로 이러한 획기적인 발전입니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/2b18f161ddae36db1de7b17dde8fcee0.png"><img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/e9400c37fae92e31b7187268ab9aeae9.png"> 
RDNA 2
 낮은 레벨의 캐시 크기는 동일하지만 L0-L1 전송 속도는 64B/클록에서 32B/클록으로 절반으로 줄었습니다. L1에서 L2 대역폭은 전체 스택에서 2048B/클럭에서 동일하지만 L2에서 IC 대역폭은 1,024B/클럭이 다소 인상적입니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/90f3d110c81e552c6c309ab8a378e479.png"> 
RDNA1 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/3ffc9d0085024bce8ffe603cc530a486.png"> Infinity Cache를 사용하면 메모리 대기 시간이 34% 감소할 뿐만 아니라 4K에서 캐시 적중률이 58%까지 향상됩니다. 기본적으로 내부 캐시 대역폭은 GDDR6 메모리와 쌍을 이루는 1,024 비트 버스와 유사하게 작동합니다. 그러나 최종 메모리 대역폭은 여전히 512GB/s로 제한됩니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/f20d7ed9149ac44d621d4ab57abd0fac.png"> Infinity Cache는 또한 대부분의 GPU의 제한된 캐시 대역폭을 방해하는 경향이 있는 대역폭 집약적인 BVH 구조를 저장하여 광선 추적 성능을 향상시킵니다.
 RDNA 2의 광선 추적(레이 트레이싱) <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/20c48ec07f34ee0d57a5a2571d54d6f4.png"> 우리 모두가 가진 또 다른 불타오르는 질문은 AMD의 레이 트레이싱 구현에 관한 것이었습니다. NVIDIA는 레이 트레이싱을 위해 본격적인 하드웨어 솔루션을 사용하지만 AMD는 레이 트레이싱을 구현하기 위해 전용 하드웨어 (Ray Accelerator라고 함)와 기존 셰이더의 조합을 기반으로 하는 하이브리드 접근 방식을 사용합니다.
 RA가 ray-box 및 ray-triangle 교차를 처리하는 동안 BVH 순회는 Infinity Cache의 고 대역폭을 통해 SIMD (셰이더)에 의해 처리됩니다. 또한 RA가 텍스처 유닛과 리소스를 공유하고 사이클 당 하나만 실행할 수 있습니다. 확인할 수는 없지만 RA 및 SIMD는 NVIDIA의 RTX GPU와 같이 동기식으로 실행될 수 없다고 생각합니다. 소프트웨어 및 게임 엔진 최적화는 이러한 단점으로 인한 성능 저하를 완화하는 데 도움이 될 수 있지만 기본적으로 셰이더 파이프라인은 레이 트레이싱 코드 실행 시 페널티를 받습니다.
 메시 셰이딩 및 기타 DX12 Ultimate 기능 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/b66cfcec3e5efd010b5d286762e65cf3.png"> AMD와 NVIDIA의 메시 셰이딩 구현 간의 차이점은 전자가 기본 DX12 Ult 솔루션을 사용하는 반면, NVIDIA는 기본적으로 드로우 콜을 낮추고 드로우 콜당 더 많은 워크로드를 할당할 수 있는 보다 유연한 접근 방식을 제공한다는 것입니다. AMD의 솔루션은 주로 프리미티브를 조기에 제거하고 데이터를 재사용하여 워크로드를 최적화합니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/ad93f765715f6a5070a08349fcc3c07d.png"><img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/882e29a57cd8ee6f42bfe12aa8823da2.png"> 
NVIDIA는 프리미티브를 조기에 컬링할 수 있는 옵션도 있지만 코어 메시 셰이더와는 별개이며 증폭 셰이더라고 합니다. 물론 최종 결정은 개발자와 기능 활용 방법에 달려 있습니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/948fbcb7a21c12a48a6c37de5cfee810.png"><img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/0c5f93acc2436fb7990770e2e2dead2a.png"> 가변 속도 음영 및 샘플러 피드백은 주로 하드웨어 기능이 아닌 API 수준 기능이므로 모든 GPU 아키텍처에서 유사한 방식으로 작동합니다.
 결론 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/761e2a6fbad09427c6894e420e41c4ee.png">  전반적으로 RDNA 2를 통한 대부분의 성능 향상은 미세 조정된 캐시 계층 구조, 낮은 대기 시간, 더 나은 적중률 및 고주파 부스트 클럭에서 비롯됩니다. 아키텍처 측면의 주요 변경 사항은 처리량을 효과적으로 두 배로 늘린 RB에 관한 것입니다. CU, 스케줄러 및 커맨드 프로세서의 기본 구조는 다소 동일합니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2020/11/19/8ee8df5b22a3081be0ff54a19744940e.png">

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