Plongée dans l'architecture AMD RDNA 4 : Une conception monolithique de 64 unités de calcul avec des améliorations globales pour le calcul, le codage-décodage des médias, le ray tracing et l'IA

RDNA 3 a vu l'avènement d'un design chiplet pour les GPU, inspiré des processeurs Ryzen. Ici, nous avons vu la séparation des matrices de cache mémoire (MCD) de la matrice de calcul graphique (GCD).

Avec RDNA 4, cependant, AMD revient à la conception monolithique traditionnelle. Les composants sont essentiellement les mêmes, mais il n'y a pas d'interconnexions MCD-GCD car la mémoire et le calcul sont désormais directement interfacés par l'Infinity Cache.

Le GPU RDNA 4, la Radeon RX 9070 XT dans ce cas, comprend quatre moteurs de shaders avec huit processeurs de groupe de travail (WGP) chacun. Chaque WGP comprend un total de huit unités de calcul (CU) pour un total de 64 CU.

AMD affirme que les nouvelles unités de calcul sont plus performantes que jamais et permettent d'améliorer le ray tracing, de doubler le débit maximal, de prendre en charge les dernières capacités d'accélération matricielle et d'élargir la prise en charge des formats numériques.

La nouveauté de l'unité de calcul RDNA 4, que nous avons déjà vue avec les cœurs Tensor de l'architecture Ampere de Nvidia, est la prise en charge de la sparsité structurée, qui permet d'accélérer les opérations matricielles, en particulier dans les cas où de nombreux poids sont nuls.

Des améliorations sont également apportées au sous-système de mémoire. Le cache L2 passe de 6 Mo dans le RDNA 3 à 8 Mo dans le RDNA 4, tandis que le cache Infinity passe à la 3e génération, mais passe de 96 Mo dans le RDNA 3 à 64 Mo.

AMD continue de s'appuyer sur la mémoire GDDR6 avec la nouvelle génération. La RX 9070 XT et la RX 9070 offrent toutes deux une interface mémoire GDDR6 384 bits de 16 Go cadencée à 20 Gbps pour une bande passante effective de 640 Go/s. Ce chiffre est bien inférieur à celui de la RX 9070 XT. C'est beaucoup moins que la bande passante de 960 Go/s offerte par RDNA 3, mais AMD affirme que les spécifications de la mémoire vidéo de RDNA 4 ont été choisies avec soin pour prendre en charge les titres actuels et futurs.

RDNA 4 offre 64 accélérateurs de rayons de troisième génération dans le RX 9070 XT. La structure d'un accélérateur de rayons dans RDNA 4 est similaire à celle de RDNA 3, mais comprend un moteur d'intersection supplémentaire permettant de multiplier par deux le nombre d'unités de boîtes de rayons et de triangles de rayons.

Il y a également un transformateur de rayon matériel dédié qui évite d'utiliser les instructions du shader pour faire le travail, minimisant ainsi la surcharge de la traversée des rayons. Une mémoire de 128 Ko dans chaque unité de calcul double permet de contenir la pile de rayons pour des opérations de poussée et de tri efficaces.

RDNA 4 introduit le concept de boîtes de délimitation orientées (OBB) qui aligne les boîtes de délimitation BVH sur la géométrie, minimisant ainsi les interactions faussement positives des rayons dans ce qui n'est sinon qu'un espace vide dans une boîte. AMD affirme que cette approche peut améliorer les performances de traversée des rayons jusqu'à 10 %.

Autre nouveauté, la prise en charge des demandes de mémoire hors ordre, qui réduit efficacement le temps d'attente pour les ondes qui n'ont pas atteint le cache de haut niveau plus tôt. Cela améliore non seulement le traçage de rayons, mais aussi d'autres charges de travail.

Dans RDNA 4, les shaders peuvent allouer dynamiquement des registres qui permettent d'accueillir plus de vagues en vol avec une latence mémoire améliorée.

Les cartes AMD ont eu du mal avec le ray tracing en général, donc le path tracing semblait hors de l'équation, même avec les cartes RDNA 3 haut de gamme. RDNA 4 vise à changer cela avec la prise en charge de la mise en cache de la radiance neuronale ainsi qu'un nouveau modèle de suréchantillonnage et de débruitage neuronal.

AMD n'a pas fourni de chiffres de performances exacts pour les titres compatibles avec le path tracing, mais nous devrions en avoir une idée lors de l'examen de ces cartes.

AMD a déclaré que RDNA 4 comporte des pipelines mathématiques dédiés à l'accélération ML, axés sur la haute performance avec des types de données plus étroits. La nouveauté de RDNA 4 est la prise en charge de FP8 et BF8 pour une inférence de haute performance et de haute précision.

Lors de la démonstration de la génération d'images SDXL 1.5, AMD a montré comment la Radeon RX 9070 XT basée sur RDNA 4 offre deux fois plus de performances FP16 par unité centrale que la RX 7900 XT basée sur RDNA 3.

FSR 4, qui est un pipeline de bout en bout formé sur les GPU AMD, exploite les nouvelles capacités d'IA de RDNA 4. FSR 4 utilise FP8 pour une utilisation optimale de la bande passante, des performances et de la puissance.

AMD a montré des améliorations allant jusqu'à 3,7 fois le nombre d'images par seconde avec FSR 4 lorsqu'il est associé à l'interpolation d'images et à Radeon Anti-Lag, tout en conservant une qualité d'image élevée.