Analisi tecnica dei nuovi chips grafici di ATI

La risposta di ATI al NV45 di NVIDIA si chiama R420

Proseguiamo la nostra analisi tecnica nel mondo della tecnologia degli acceleratori grafici esaminando le caratteristiche dell'ultimo nato in casa ATI, l'R420.

Evoluzione e non rivoluzione è il concetto che ha guidato ATI a trarre il massimo beneficio dall’esperienza acquisita sul campo per costruire, sulle fondamenta dell’ottimo progetto R300, la nuova famiglia di chip grafici R4xx.

Infatti L’R420 è un chip non particolarmente innovativo dal punto di vista tecnologico ed eredita il meglio dell’architettura del precedente R360; al tempo stesso ne estende però le potenzialità grazie a un accresciuto parallelismo delle unità per l’elaborazione dei vertici e dei pixel, all’introduzione delle memorie Gddr3 e ad alcuni ritocchi, più o meno evidenti, in grado di migliorare l’efficienza complessiva.

Con l’R420 ATI abbandona il processo produttivo a 150 nanometri per approdare, come aveva già fatto con l’RV360, alla tecnologia di TSMC a 130 nanometri con interconnessioni al rame e dielettrico low-K, ovvero a bassa capacitanza, anche con la linea di fascia più alta. Questo permette all’R420, che conta circa 160 milioni di transistor, di raggiungere una frequenza di clock maggiore rispetto a quella dell’R360, ma con consumi di poco superiori.

Passiamo in dettaglio i blocchi dell’architettura, evidenziandone le caratteristiche e le modifiche apportate rispetto al progetto precedente. Partiamo dall’elemento più consistente in termini di transistor, di spazio occupato sul die e di funzionalità, ovvero dal motore grafico Smartshader HD (HD, High Definition) dotato di un’architettura modulare, superscalare e ad alto parallelismo.
Il motore Vpe (Vertex Processing Engine) di elaborazione dei vertici, primo stadio della pipeline 3D, consiste di 6 unità programmabili per il vertex shading compatibili con le specifiche Shader Model 2.0; all’interno di ciascuna di esse sono presenti due Alu (Arithmetic Logic Unit, Unità Aritmetico Logica): una vettoriale a quattro componenti (coordinate x, y, z, più il valore w utilizzato per il calcolo prospettico) con precisione di 32 bit per componente, e una scalare, sempre con precisione a 32 bit. A fianco di queste è presente un controllore di flusso del codice per diramazioni (biforcazioni, salti e loop) di tipo statico; l’NV40 di Nvidia, aderente alle specifiche Shader Model 3.0, permette diramazioni dinamiche, ovvero originate dai valori assegnati alle variabili durante l’esecuzione del codice vertex shader, e l’acquisizione dei dati di una texture a livello di ogni singola unità del Vpe. Poiché ciascuna Alu è in grado di eseguire una operazione per ciclo di clock, il massimo teorico è pari a 12 operazioni per clock. A valle della sezione programmabile del Vpe sono presenti alcuni stadi in grado di eseguire le funzioni di culling, clipping, perspective divide e di proiezione della scena sul piano 2D.
Le informazioni relative ai vertici vengono quindi passate all’assemblaggio delle primitive e al motore di setup dei triangoli. Quest’ultimo è stato ottimizzato per riuscire a distribuire in modo efficiente il carico di lavoro sulle pipeline che elaborano i pixel.

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