A Arquitetura GCN

Superficialmente falando, o design VLIW era composto por unidades de Stream Processors (também chamados de ALUs), preparadas para lidar com o processamento dos shaders. No padrão VLIW5 a AMD dividiu a arquitetura em quatro unidades para lidar com shaders do tipo simples e um do tipo complexo, no VLIW4 (Radeons 6900), extinguiu-se a divisão entre shaders simples e complexos, ficando “apenas” quatro Stream Processors para lidar com shaders de complexidade mediana.

(Arquitetura VLIW5)

(Arquitetura VLIW4)

Com a chegada da nova geração de GPUs, a AMD resolveu dar um passo a frente em termos de arquitetura, ao desenvolver um design que não ficasse limitado apenas ao processamento gráfico, como ocorreu com o VLIW.

Chamado pela companhia de Graphics Core Next – GCN (Novo Core Gráfico), a nova arquitetura possui significativas mudanças em seu design, de forma a remover algumas ineficiências presentes no VLIW.

O GCN é a base de uma GPU que tem um bom desempenho tanto em tarefas gráficas, quanto de computação geral. Para lidar com o processamento de tarefas de uso geral, foi introduzida uma nova unidade modelo de computação na arquitetura. Essa nova unidade foi projetada para melhorar o aproveitamento, elevar a capacidade de processamento e de multitarefa do chip gráfico.

Assim, a base do novo cluster de shaders da arquitetura Graphics Core Next – chamada pela AMD de Compute Unit (CU) é composta dos seguintes elementos:

• 16 Unidades SIMD de largura;
• 64 KB nos registradores por Unidade SIMD.

Embora tanto as Radeons 6900 quanto as 7900 possuam a capacidade de processar 64 operações em paralelo, pesa em favor da Southern Islands o fato de contar com apenas quatro processadores de vetores com 16 elementos, contra 16 processadores de vetores com quatro elementos. Outra vantagem para a arquitetura GCN é que esta possui ainda um processador escalar.

Outro importante aprimoramento implementado pela AMD na nova arquitetura diz respeito ao fato de a Graphics Core Next não necessitar de paralelismo de nível de instrução, ou seja, cada uma das quatro unidades de vector de largura 16 SIMD executa um diferente conjunto de processos, sendo todo o conjunto de envergadura 64, necessitando de apenas quatro ciclos.

Ainda que o poder computacional de ponto flutuante tenha permanecido quase idêntico por CU, a arquitetura GCN é mais eficiente que a anterior, na medida em que, ao dispensar o paralelismo de nível de instrução, o resultado da compilação das instruções também se torna muito mais simples, traduzindo em mais eficiência e, portanto, melhor desempenho.

De certa forma, o GCN é muito semelhante à arquitetura MIMD (Múltiplas Instruções, Múltiplos Dados) presente na geração Fermi da NVIDIA, ou seja, trata-se de um chip focado no conceito da computação de uso geral – GPGPU, podendo ser utilizado tanto para o processamento gráfico, quanto para realizar tarefas que atualmente são tratadas pelo processador.