2. 쿼드 코어화로 GCN 확장한 라데온 R9 290 시리즈
라데온 HD 7970 시리즈 하이엔드 싱글 GPU를 대체하는 라데온 R9 290X는 내부 스펙 향상과 효율 개선을 바탕으로 보다 공격적인 가격으로 하이엔드 시장을 재편한다.
하이엔드 경쟁 상대는 엔비디아 (NVIDIA)가 최근 발표한 지포스 GTX 780 Ti이며 라데온 HD 7900 시리즈보다 1GB 더 늘어난 4GB GDD5 메모리와 512bit 메모리 버스 탑재로 부하가 증가하는 고해상도와 AA (안티앨리어싱)/ AF (비등방성필터링) 환경에 유리할 것으로 예상된다.
쿼드 코어 구조로 확장한 라데온 R9 290의 GCN 아키텍처
AMD GCN (Graphics Core Next) 아키텍처는 라데온 HD 7900 시리즈를 시작으로 AMD가 지원하는 그래픽 아키텍처다. 특징은 그래픽 성능 향상을 위한 기능, 고밀도 연산 및 멀티태스킹, 전력 효율 개선, 이종간의 컴퓨팅 및 GPGPU 최적화, 퓨전 시스템 아키텍처와 연계, 확장성과 유연성을 개선했다.
확장성과 유연성, 그래픽 및 GPGPU를 강화한 GCN 아키텍처
GCN 아키텍처는 그래픽 처리 유닛은 컴퓨트 유닛 (CU, Compute Units)으로 불리며 GCN의 CU는 1사이클에 40웨이브프론트 (4개의 SIMD 어레이 병렬 연산은 1사이클에 4스레드)를 실행한다. GCN의 SIMD 유닛은 매 클럭 사이클에 64개의 FMAD (곱셈/뺄셈) 벡터 연산 실행, 4개의 SIMD 어레이는 동기화로 CU 유닛이 1사이클마다 4스레드 실행하는 MIMD 아키텍처의 특징을 갖는다.
VLIW가 1사이클에 4번의 조작이 가능하지만 1개의 명령으로 복잡한 스케쥴러 관리가 필요한데 반해 GCN은 스케쥴러 관리가 보다 자유롭고 1개의 ALU 조작으로 4개의 SIMD는 4개의 스레드로 동작, VLIW가 특수하고 복잡해 한정된 용도로 사용 가능하나 GCN은 간단하고 표준적인 활용이 가능하다.
GCN 아키텍처에 대한 자세한 내용은 28nm 공정과 새로운 GCN 아키텍처, 사파이어의 AMD 라데온 HD 7970 기사를 참고하자.
HD 7900과 라데온 R9 290 GCN 아키텍처 (이미지 클릭시 원본)
라데온 R9 290 시리즈에 적용한 GCN 아키텍처는 듀얼 코어에서 쿼드 코어화로 확장해 기존보다 다중 처리 환경을 향상한 구조를 보인다. 듀얼 쉐이더 엔진은 쿼드 쉐이더 엔진으로 확장했으며 이에 따라 듀얼 지오메트리 엔진은 4개의 지오메트리 엔진으로 2개의 ACE 엔진 (멀티태스킹 효율을 위한 독립 스케쥴링과 동작 디스패치, 그래픽 커맨드 프로세서 병렬 동작, Fast Context Switching)은 4배인 8개의 ACE 엔진을 제공한다.
지오메트리 엔진의 꼭지점 생성 (프로세스와 래스터라이즈 처리)에 관여하는 Primitives는 라데온 HD 7900 시리즈가 클럭당 2 Primitives인데 최대 4 Primitives로 늘어났다. 픽셀과 AA 처리에 관여하는 렌더 백엔드 (ROPs, Render Back Ends)는 최대 16개로 기존 8개 대비 2배 (64 ROPs), 클럭 당 64 컬러 픽셀로 32 컬러 픽셀의 2배, Z/Stencil ROPs 128에서 256으로 2배, L2 읽기쓰기 (R/W) 캐쉬는 768KB에서 1MB, Last Level Cache 용량 33%, 내부 대역폭 33%를 향상했다.
듀얼 DMA 엔진 (양방향 16GB/s), 래스터라이저도 쉐이더 엔진 1개에 1개를 배치해 4개의 래스터라이저를 탑재했다. 테셀레이터도 기존 2개에서 4개로 늘어나 DX11과 테셀레이션 처리 성능 역시 향상했다.
실행 유닛인 컴퓨트 유닛은 최대 32 CU (VLIW4 SIMD (24 SIMD/ 64SP))로 구성한 라데온 HD 7900 시리즈보다 확장된 44 CU (2816 IEEE 2008 호환 쉐이더)를 이용해 라데온 R9 290X는 2816SP, 라데온 R9 290은 2560SP를 제공한다. 최대 1GHz의 코어 클럭, PCI-Express 3.0 인터페이스, 6+8핀 PCIe 보조전원 커넥터를 제공한다.
쿼드 코어화로 전반적인 효율을 개선한 라데온 R9 290X
라데온 R9 280X/ R9 270X와 다르게 라데온 R9 290 시리즈는 GCN 아키텍처 효율 강화에 중점을 두었으며 쿼드 코어화를 통해 기존에 발표한 1세대 GCN 아키텍처 기반 라데온 HD 7900 시리즈와 비교해 향상을 이루었다.
그동안 싱글 GPU로 하이엔드 시장을 이끌어온 라데온 HD 7970 GHz 에디션을 대체하는 라데온 R9 290X는 GCN 아키텍처 개선으로 지오메트리 프로세싱은 1.9배, 컴퓨트 성능은 4.3TFLOPs에서 5.6TFLOPs로 1.3배, 텍스처 필레이트와 픽셀 필레이트도 각각 1.3배와 1.9배 향상, 384bit에서 512bit로 메모리 대역폭을 확장해 1.2배 대역폭 증가가 이루어졌다. 이러한 향상에 따라 제조 공정은 28nm로 같지만 성능 향상을 위해 43억개에서 62억개로 트랜지스터 집적을 늘리고 다이 면적도 352mm^2에서 438mm^2로 늘어났다.
AMD GCN 아키텍처를 바탕으로 만들어진 맨틀 (Mantle)
라데온 R9/ R7 시리즈는 라데온 HD 7000 시리즈와 함께 GCN 아키텍처를 기반으로 Low Level API인 맨틀 (Mantle)을 지원한다. 맨틀은 PC를 위한 기술로 게임 개발을 보다 손쉽고 빠르게 지원하며 개발 과정의 CPU 오버헤드, 렌더링 기술 향상, GPU 액세스를 통해 그래픽 성능과 호환성을 향상할 수 있다. 콘솔 게임을 PC로 가져올 때 보다 편리하게 이식 가능하고 현재는 PC 우선이며 다른 플랫폼의 확장은 아직 알려져 있지 않다.
맨틀은 기존 High Level API인 DirectX 등과 같은 API보다 PC를 위한 최적화된 성능을 제공하며 출시를 앞둔 DICE의 배틀필드 4 (Battlefield 4)에 구현, 배틀필드에 사용한 프로스트바이트 3 엔진을 이용할 경우 적용 가능하다. 맨틀에 대한 자세한 내용은 2013년 11월 11일부터 14일 사이 열리는 AMD Developer Summit를 통해 공개할 예정이다.
DX 11.2, CrossFire X, TrueAudio, 4K (UHD), 아이피니티 향상
DirectX 11.2를 풀로 지원하는 라데온 R9 290 시리즈
AMD는 DirectX 10.1을 지원하는 등 DirectX 지원에 보다 적극적인 모습이며 이번에도 라데온 R9 290 시리즈는 엔비디아 지포스 GTX 700 시리즈와 다르게 DirectX 11.2 (이하, DX 11.2)를 풀로 지원한다.
DX 11.2는 타일드 리소스 (Tiled Resources) 등과 같은 주요한 기술을 포함하고 있으며 GPU를 위한 가상 메모리 하드웨어 관리 지원, 효율 개선 등이 이루어진다. 타일드 리소스는 적은 물리 메모리로 고해상도 텍스처를 불러 그래픽 품질을 향상하고 GPU 부담을 줄여주는 기술이다. 이 외에도 OpenGL 4.3과 OpenCL, DirectCompute, AMD APP와 같은 GPGPU를 위한 기술도 지원한다.
외부 커넥터 없이 CrossFire X 구성하는 라데온 R9 290 시리즈
라데온 R9 290 시리즈의 또다른 특징은 기존까지 CrossFire X를 구성하기 위해 제공한 외부 CrossFire 커넥터가 제거되었다. 대신 내부에 하드웨어 DMA 엔진을 내장하고 PCI-Express 슬롯을 이용해 데이터를 직접 액세스한다.
AMD 멀티 디스플레이 기술인 아이피니티 (Eyefinity)와 4K UHD 해상도를 위한 디자인으로 AMD 카탈리스트 (Catalyst) 프레임 페이싱 (frame pacing)과 호환되며 외부 브릿지를 이용한 기존 방식과 성능상의 페널티는 없다고 밝혔다.
라데온 R9 290과 R7 260X에 넣은 AMD 트루오디오 (TrueAudio)
AMD는 라데온 R9 280/ R9 270X에는 넣지 않은 AMD 트루오디오 (TrueAudio) 기술을 라데온 R9 290 시리즈 (R9 290X/ R9 290)와 라데온 R7 260X를 통해 지원한다. 트루오디오 기술은 하드웨어 DSP를 내장해 CPU 점유율을 줄이고 프로그래밍 가능해 개발자에게는 유연성과 다양한 가능성을 제공한다. Murdered Soul Suspect, Thief, Lichdom과 같은 게임은 AMD 트루오디오를 구현하는 게임 타이틀로 알려졌다.
AMD 파워튠 (PowerTune) 향상
AMD는 불필요한 전력 낭비와 이로 인한 쿨링 솔루션의 소음 증가를 보완하기 위해 최적화된 전력관리 기술과 파워튠을 지원한 이를 통해 전력 효율을 개선하고 최적화된 GPU 사용 환경을 만들어준다.
AMD 아이피니티 (Eyefinity) 지원과 4K UHD 지원 강화
라데온 R9/ R7 시리즈는 멀티 디스플레이 환경을 위한 아이피니티 기술 지원과 연계를 확장했다. 기존 세대와 다르게 디스플레이포트 (DisplayPort)를 사용하지 않아도 3대의 디스플레이 출력을 가능하게 만들었으며 UHD (4K) 해상도 (3840x2160) 해상도 지원 호환성과 성능, 효율, 설정의 편의성을 개선할 것으로 알려졌다.
레퍼런스 AMD 라데온 R9 290X
AMD 라데온 R9 290X 레퍼런스
라데온 R9 290X는 하이엔드 라인업으로 549달러 ($549)의 가격을 형성한다. 레퍼런스 라데오 R9 290X는 코어 최대 1GHz를 적용하며 오는 11월 중순 이후부터 제조사별 비레퍼런스 커스텀 쿨링 솔루션 탑재 제품이 다양하게 등장할 것으로 알려졌다.
레퍼런스 쿨링 솔루션은 블로워 팬을 전면에 탑재하며 6+8핀 PCIe 보조전원 커넥터, 기존 라데온 HD 7900 시리즈와 다르게 회오리 문양을 적용했다. GPU와 메모리에 방열판을 이용해 쿨링이 이루어진다. 멀티 GPU 기술인 CrossFire X를 위한 2개의 커넥터는 흔적만 남았는데 이는 GPU 내부에 위치한 DMA 엔진과 PCI-Express 슬롯을 이용하기 때문이며 브릿지 방식과 큰 차이없는 효율을 제공한다.
출력포트 구성은 디스플레이 포트 (DP 1.2, DisplayPort 1.2)와 HDMI 1.4a, 듀얼링크 DVI-D 포트 2개로 총 4개의 출력을 지원하며 아이피니티 기술로 이론상 최대 6대 모니터 지원 가능하나 제공 포트로 3대의 모니터 구성, DP 포트를 사용하지 않아도 3대 모니터 구성이 가능하다. AMD는 스테레오 3D 기술을 이용한 HD3D 기술을 지원해 영화 또는 게임 등을 지원하며 최근 이슈가 되는 UHD (4K) 해상도 (3840x2160)를 지원한다.
28nm 라데온 R9 290X GPU 탑재
28nm 공정 라데온 R9 290X (Hawaii XT)
라데온 R9 290X는 28nm 공정을 적용한 하와이 XT 코어를 사용하며 정사각형에 가까운 타히티 (Tahiti) 코어와 다르게 직사각형 모양에 가깝다. 스트림 프로세서는 2816SP, 176 텍스처 유닛 (TMUs), 64 ROPs를 제공한다.
GCN 아키텍처 개선, DX11.2와 OpenGL 4.3, GPU 컴퓨팅을 위한 GPGPU 기술인 DirectCompute, OpenCL, AMD APP를 지원하며 PCI-Express 3.0, 안티앨리어싱 (AA) 및 비등방성필터리 (AF) 효율 개선, 멀티 GPU 기술인 CrossFire X와 멀티 모니터 구성을 위한 아이피니티 (Eyefinity)를 지원한다.
GCN 기반 라데온 R9/ R7 시리즈에 소개한 맨틀 (Mantle)을 지원하며 오디오 DSP 탑재로 CPU 점유율 감소와 프로그래밍 가능한 AMD 트루오디오 (TrueAudio), TDP 스펙은 250W로 알려졌다. H.264/ VC-1/ MPEG-2 하드웨어 및 PIP 듀얼 스트림 디코드 하드웨어 가속, 블루레이 3D (Blu-Ray 3D), HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) 등을 지원한다.
메모리는 SK하이닉스 (SK Hynix)의 1.5V로 동작하는 FBGA (170ball) GDDR5 4GB (H5GQ2H24AFR-R0C)를 탑재하며 5Gbps (5000MHz)로 동작해 512bit 메모리 버스와 함께 320GB/s의 메모리 대역폭을 제공한다.
[영상] 엔비디아에 대응하는 인텔 가우디3/AMD MI300/범클라우드 진영의 NPU/,그리고 AI 하드웨어 개발 흐름과 추세는? 
