Alla scoperta di Navi e dell'architettura RDNA

L'arrivo delle Radeon RX 5700 segna il debutto della famiglia di schede video Navi e dell'architettura RDNA, scopriamone i dettagli tecnici.

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Il 7 luglio le nuove schede video Radeon RX 5700 XT e 5700 faranno il loro debutto, segnando l'inizio dell'era di Navi e dell'architettura RDNA. É un momento molto importante per AMD perchè questa non è solo la base di partenza per la sua prossima generazione di GPU per PC, ma è anche la tecnologia alla base delle console di nuova generazione, dalla prossima PS5 alla nuova Xbox Scarlett. Non bastasse questo, l'arrivo di RDNA sancirà anche l'addio all'architettura GCN, utilizzata da AMD in tutte le GPU fin dal 2012.
Insomma, siamo di fronte a una vera rivoluzione, che porrà le basi per lo sviluppo di tutte le soluzioni video della casa americana dei prossimi anni, con un impatto molto importante sul mercato, non solo quello PC.

La nuova architettura

Navi beneficia di un design completamente rivisto rispetto a Vega e Polaris. Nuove Compute Units con nuove cache, nuova pipeline grafica per spingere più in alto le prestazioni, insomma, del passato è rimasto ben poco. Tutto questo è stato fatto per migliorare l'efficienza, che nelle ultime generazioni di GPU non è riuscita a raggiungere i livelli di NVIDIA, nonostante questa sia ancora ferma al processo produttivo a 12 nm. Le slide di AMD mostrano la presenza di scalar unit e scheduler raddoppiati rispetto al passato, che permettono un boost notevole all'instruction rate, mentre il parallelismo nell'elaborazione dei dati trae giovamento dalla possibilità, per due Compute Unit, di lavorare in sincronia come se fossero una singola unità di calcolo.

Rinnovata è anche la gerarchia di accesso alla memoria cache, ottimizzata per ridurne la latenza, aumentare il bandwidth e ridurre i consumi: anche in questo caso l'obiettivo finale rimane una maggiore efficienza, quindi impiegare meno risorse per svolgere un determinato compito.

A questo contribuisce un rinnovato algoritmo di compressione delle informazioni sul colore, grazie al quale gli shader possono effettuare operazioni di lettura e di scrittura con dati compressi, occupando quindi meno memoria e meno banda disponibile, che vengono poi interpretati allo stesso modo dal display engine.

Prestazioni, consumi e memorie

Navi si differenzia dalle precedenti architetture a partire dal processo produttivo, realizzato a 7 nanometri. Anche la Radeon VII lo utilizza in verità, ma questa GPU è basata su architettura Vega e, seppur molto potente, non è riuscita a sprigionare tutto il potenziale derivante dalla miniaturizzazione nell'assemblaggio del chip. Se si confronta invece Navi 10, nome in codice dei chip installati sulla RX 5700 XT e sulla RX 5700, con la GPU Vega utilizzate sulle Radeon Vega 64 allora il passo avanti si fa davvero notevole. Le dimensioni della GPU sono dimezzate, Navi 10 misura solo 251 mm2, contro i 495 mm2 di Vega, sviluppato con un processo produttivo a 14 nm.

AMD afferma che Navi offre il 50% di prestazioni in più a parità di Watt e consuma il 23% in meno a parità di clock rispetto a Vega, un dato importante perché proprio l'efficienza è il punto debole delle precedenti soluzioni di AMD. Tutto questo ottenuto con un chip decisamente più piccolo, tanto che Navi migliora di 2.3 volte le prestazioni in rapporto alle dimensioni della GPU.

Altro grande cambiamento rispetto al passato è l'adozione delle memorie GDDR6 e l'abbandono, almeno temporaneo, delle HBM2 viste sulla Radeon VII, troppo complesse e costose per delle GPU dedicate al gioco, ma anche più veloci, con un bandwidth di 1 TB/s. LE GDDR6 delle Radeon RX 5700 si fermano a 448 GB/s, lo stesso valore delle schede RTX di NVIDIA, a beneficiarne è però il costo finale delle schede, una scelta che riteniamo corretta da parte di AMD.

PCIe 4.0, Display Engine e Display Stream Compression

AMD sarà la prima a portare sul mercato lo standard PCIe 4.0, da un lato con il chipset 570X dei nuovi processori Ryzen 3000, dall'altro attraverso il supporto diretto sulle GPU Navi. Sul fronte gaming questa novità non dovrebbe portare cambiamenti rilevanti, in ambito professionale però farà la differenza, ad esempio nel rendering video in 8K, dove la banda disponibile con lo standard PCIe 3.0 non è più adeguata a garantire la giusta velocità di trasferimento: secondo AMD il nuovo bus arriva quasi a raddoppiare la velocità di trasferimento, un vantaggio enorme quando si trattano file video di grandi dimensioni.
Decisamente più interessante in ambito gaming è il nuovo Display Engine, capace di gestire su singolo cavo DisplayPort 1.4 segnali fino al 4K a 240 Hz, oppure 4K a 120Hz con HDR attivo, oppure ancora in 8K a 60 Hz. Questo è possibile grazie alla tecnologia Display Stream Compression 1.2, decisamente funzionale, come abbiamo spiegato nel nostro speciale dedicato, ma che deve essere compatibile anche con il monitor-TV che riproduce le immagini.

Fino ad ora si è utilizzato il Chroma Subsampling, una tecnica di compressione del colore che impatta però sulla qualità di immagine, per superare i limiti delle DisplayPort; ora invece questo limite non c'è più, il tutto senza HDMI 2.1, per cui nel prossimo periodo l'offerta di monitor con risoluzione e refresh rate elevati crescerà.

Niente Ray Tracing, ma arriverà in futuro

Le nuove Radeon RX 5700 non supportano l'accelerazione del Ray Tracing via hardware, del resto non hanno unità di calcolo dedicate, al contrario delle RTX di NVIDIA. Il motivo è molto semplice: AMD non crede che oggi il Ray Tracing possa fare la differenza a livello grafico nei giochi. Un'argomentazione aperta a molte discussioni, a favore e contrarie, resta il fatto che la casa americana non ha alcuna intenzione di chiudere le porte a questa tecnologia, che anzi sarà implementata, ma non sappiamo in che modo, nelle console di nuova generazione e nei servizi di gioco in streaming, come Google Stadia.
E qui la roadmap di AMD si fa interessante, visto che, slide alla mano, l'inserimento di unità di calcolo dedicate al Ray Tracing nelle GPU Navi arriverà solo con l'architettura RDNA 2, realizzata con un processo produttivo a 7nm+ e attesa, per quanto si può capire, tra la fine del 2020 e l'inizio del 2021. Una data che non può essere casuale, visto che corrisponde con l'arrivo sul mercato di PS5 e Xbox Scarlett.