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 2테라플롭스 이상의 처리능력 제공하는 HD 5800 시리즈
AMD ATI는 HD 4800 시리즈에 이어 스펙상으로 대부분 2배 수준으로 증가된 스트림프로세서나 ROP 등을 비롯하여 DirectX 11 지원을 추가한 Radeon HD 5800 시리즈를 발표했다.
HD 5800 시리즈는 HD 5870과 HD 5850의 두 가지 제품이 등장할 것으로 알려지고 있으며, HD 5870은 시장에 2009년 9월 23일 등장했고 HD 5850은 10월 즈음하여 등장할 것으로 예상되고 있다.
이번 장에서는 HD 5800 시리즈에 적용된 특징들을 살펴본 후 본격적인 성능을 알아보도록 하겠다.
2세대 40nm 공정 적용된 HD 5800 시리즈
[HD 5800 (RV870, 좌상)/ HD 4700 (RV740, 중하)/ HD 4800 (RV770, 우상)]
HD 5800 시리즈는 40nm 공정을 첫 적용한 제품은 아니다. 익히 알고 있듯이 첫 40nm 공정이 적용된 제품은 Radeon HD 4770 (RV740)이다. AMD ATI는 HD 4770에 이어 40nm 공정을 적용했다고 하여 2세대 40nm 공정이 적용되었다고 소개하고 있다.
이미 잘 알려져있다시피 미세공정이 적용되면 같은 면적에 2배에 이르는 트랜지스터를 집적할 수 있으며, 소비전력이나 발열 개선을 비롯하여 더 높은 클럭 적용 등이 가능해져 성능을 이전 공정보다 끌어올릴 수 있게된다. 그리고 무엇보다 웨이퍼 당 생산할 수 있는 GPU 수가 증가되어 생산비용도 줄일 수 있다.
HD 4770이 등장할 당시에는 TSMC의 40nm 공정이 충분히 안정화가 되지 못했던 탓에 시장에 충분한 물량이 공급되지 않았다. 하지만, 이후 TSMC는 40nm 공정을 끌어올렸고 이 결과 HD 5800 시리즈에서는 40nm 미세공정이 이전보다 더 안정화된 상태로볼 수 있다.
HD 5800 시리즈에 사용된 RV870은 코드명 Cypress로 알려진 칩셋으로 40nm 공정 적용을 통해 HD 4800 시리즈에 사용된 RV770 코어 (9억 5천 9백만개)보다 조금 더 커진 면적에 트랜지스터의 수는 2배 이상 더 늘어난 21억 5천만개가 사용된다. 40nm 공정이 첫 적용된 RV740은 8억 2천 6백만개의 트랜지스터가 집적되어있어 두 GPU와 차이를 보인다. 열설계전력인 TDP는 RV870이 188W, RV740이 80W, RV770이 160W로 더 많은 트랜지스터가 집적되고 있는 RV870의 경우 40nm 공정 적용으로 TDP가 28W 가량 증가되었다.
2테라플롭스 이상 처리 가능해진 HD 5800 시리즈
[2테라플롭스 이상의 처리 성능 제공하는 HD 5800 시리즈]
HD 5800 시리즈는 DirectX 11 지원에 맞추어 명령어 및 스트림 프로세서 등의 다양한 부분에서 변화가 이루어졌다. 이에 따라 컴퓨팅 성능도 2TeraFLOPs 이상의 처리 능력을 제공하며, HD 5870의 경우 3TeraFLOPs에 가까운 2.72TeraFLOPs의 컴퓨팅 성능을 제공한다.
HD 5800 시리즈는 또, 800개의 스트림 프로세서를 제공한 HD 4800 시리즈와 비교하여 최대 2배인 1600개의 스트림 프로세서 (HD 5870), HD 5850은 1440개의 스트림 프로세서를 제공한다. SIMD (Single Instruction Multiple Data) 유닛은 10개에서 20개/ 18개로 증가되었으며, SIMD 유닛은 16개의 스레드 프로세서와 5개의 스트림 코어 (VLIW 아키텍처가 적용된 5-Way Superscalar 코어)가 내장되고 있다. 이를 통해 HD 5800 시리즈는 트랜지스터 수 증가로 단위면적 당 성능과 40nm 미세공정을 통한 와트 당 성능 증가, 부동소수점 연산 정밀도 향상, 스트림 프로세서가 차지하는 면적도 기존보다 더 줄었다.
HD 5800 시리즈는 1600/ 1440의 스트림 프로세서를 제공해 최상일 때 1600/ 1440개의 스레드를 처리할 수 있으며, 최악의 경우 320/ 288개의 스레드를 처리할 수 있다. (NVIDIA GeForce GTX 285 등은 240개의 스레드를 처리할 수 있다.) 스트림 프로세서의 클럭은 기존처럼 코어 클럭과 동기식 설정으로 동작하고 있다.
또한, DirectX 11에 최적화된 테셀레이터와 프로그래밍 가능한 Hull과 Domain 쉐이더도 함께 내장된다. 듀얼 레스터라이저 내장을 통한 처리효율 증대, 그리고 DirectX 11을 위한 새로운 명령어 및 유연성 향상, 개선된 지오메트리 쉐이딩, OpenCL 처리능력 향상 등이 이루어졌다.
텍스처 유닛 역시 HD 4800 시리즈보다 2배 늘어난 20개의 텍스처 유닛 (4 텍스처 어드레스 유닛으로 총 80개, 16 FP32 텍스처 샘플로러 총 320개, 4 FP32 텍스처 필터링 유닛으로 총 80개)으로 텍스처 처리능력을 크게 개선했다. (GTX 285는 텍스처 어드레싱 유닛과 필터링 유닛을 1:1 즉, 80 : 80개를 제공하여 HD 5870과 같은 수다. HD 5850은 72개)
HD 5800 시리즈 역시 FP16 필터링을 위한 텍스처의 비율은 줄이고 증대되는 32bit 필터링 성능을 높이는데 주안점을 두고 있다.
HD 5800 시리즈는 고해상도 안티앨리어싱 성능 저하를 개선하기 위해 HD 4800 시리즈보다 2배 늘어난 32 ROP를 제공하고 있다. AA/ AF처리에 1600개로 늘어난 스트림 프로세서와 32 ROP를 이용하는 HD 5800 시리즈는 고해상도 안티앨리어싱 환경에서 이전 HD 4800 시리즈보다 AA/ AF 처리 성능이 대부분 2배 이상 늘어났다.
[Radeon HD 5870, 기본 설정 16xAF 적용]
[Radeon HD 4890, 기본 설정 16xAF 적용]
[GeForce GTX 285, 기본 설정 16xAF 적용]
HD 5800 시리즈는 AF (Anisotropic Filtering, 비등방성필터링 (AMD ATI) 또는 이방성필터링 (NVIDIA)로 표기)의 새로운 알고리즘 도입을 통해 AF 효율과 성능 역시 개선했다. HD 5870은 필터링 테스트 프로그램으로 확인 결과 최대인 16xAF를 적용했을 때 원형을 이루었으며, HD 4890은 사각형 모양, GTX 285은 각진 원형태로 필터링이 적용된다. 모든 각도에서 원형에 가까울수록 가장 높은 품질을 제공하나 성능 저하가 발생되는 것으로 알려지고 있다.
HD 5800 시리즈는 고클럭 GDDR5 SDRAM 메모리 사용 및 이에 최적화된 Hub 메모리 컨트롤러를 제공한다. 특히, GDDR5 메모리는 이전 HD 4800 시리즈에서 문제되었던 고정 클럭 및 전압을 개선하여 스위칭이 가능하도록 변경되었고 상황에 따른 부하를 감지할 수 있으며, 에러정정코드를 포함하고 있다. 이 결과 아이들 상황에서 코어 클럭과 함께 메모리 클럭도 크게 낮아져 AMD ATI는 27W 수준으로 낮아졌다고 밝히고 있다.
또, 최대 6개의 모니터를 지원할 수 있도록 개선된 디스플레이 컨트롤러 (ATI Eyefinity 기술)도 추가되었다. 디스플레이 컨트롤러는 새롭게 지원되는 ATI Eyefinity 기술을 지원하며, 6개의 10bit 디스플레이 파이프라인을 통해 유연성 있는 출력 모드를 구성할 수 있다. 듀얼링크 DVI 구성시는 TMDS/DP 디스플레이 파이프라인을 2개 점유해 출력하는 구성이며, HD 5870 Eyefinity6 에디션은 TMDS/ DP 디스플레이 파이프라인을 개별로 하나씩 디스플레이 포트 (DP, DisplayPort) 출력하여 총 6개의 모니터 출력이
동시에 가능해진다.
AMD Radeon 시리즈 스펙비교
HD 5800 시리즈는 이전처럼 TSMC를 통해 제되되며, HD 4800 시리즈보다 미세해진 40nm 공정을 HD 4770에 이어 두 번째로 적용했고 경쟁사보다 여전히 미세공정을 빠르게 적용하고 있다. 40nm 적용으로 HD 5800 시리즈는 트랜지스터 수도 2배를 넘는 21억 5천만개를 집적하고 있다.
HD 5800 시리즈 중 상위 제품인 HD 5870은 850MHz의 코어클럭으로 HD 4890에 적용된 코어클럭과 같다. 대신 메모리 클럭은 4800 (1200)MHz로 크게 증가했고 메모리 대역폭도 역시 증가되었다. 그리고 텍스처 유닛과 ROP도 80/ 32로 2배 증가되었으며, 메모리 인터페이스를 기존과 같은 256bit가 적용된다.
열설계전력인 TDP는 HD 5870이 아이들은 27W, 풀로드는 188W, HD 5850은 27W/ 170W로 HD 5870은 HD 4890보다 2W, 아이들은 33W가 더 낮아졌다. HD 5850은 HD 4870과 비교해 10W, 아이들은 63W 낮아졌다.
국내에 등장한 초기 가격은 HD 5870이 50만원 후반대의 가격으로 안정화가 진행되면 조금은 더 낮아질 것으로 예상되며, HD 5850은 HD 5870과 함께 등장하지 않고 조금 더 느린 10월 등장할 것으로 알려지고 있다.
AMD와 NVIDIA 제품군 비교
HD 5800 시리즈는 경쟁사와 비교하여 미세공정인 40nm를 적용하고 있으며, 고클럭의 GDDR5 메모리 사용 드의 특징을 가진다. 메모리 인터페이스는 NVIDIA가 448/ 512bit로 더 높은 비트를 사용하고 있으며, 메모리 대역폭도 조금 더 높다. HD 5800 시리즈의 경우 스트림 프로세서 등의 처리 능력은 크게 증가했지만, 메모리 대역폭은 기존보다 크게 증가되는 못했다.
열설계전력은 40nm 공정이 적용된 HD 5800 시리즈 제품들이 전반적으로 낮게 나타나고 있으며, 가격도 상대적으로 저렴한 가격대가 형성되고 있다.
HD 5800 시리즈는 이처럼 내부적을 DirectX 11 지원에 최적화된 모습을 보여주고 있으며, 확장성도 HD 4800시리즈보다 크게 증가되고 있다. 지금까지 살펴본 HD 5800 시리즈의 개선된 부분을 정리하면 아래와 같다.
- DirectX 11에 최적화된 아키텍처
- 테셀레이터 추가, GPGPU 및 멀티스레딩 강화
- 스트림 프로세서 2배 증가 (800 - > 1600/ 1440)
- 2번 째 40nm 공정 (HD 4770에 이은 40nm 공정)
- 고클럭 GDDR5 메모리 사용 및 에러정정 기능 포함
- 텍스처 처리 유닛 20개로 늘어나 텍스처 처리향상 (40 -> 80)
- Z/Stencil 64에서 128로 처리성능 2배 향상
- 텍스처 필터링 알고리즘 개선으로 효율적인 처리 및 성능 향상
- Render Back-Ends (ROP) 유닛 2배 증가 (16 -> 32)
- 향상된 전력관리 (ATI PowerPlay 개선, GDDR5 클럭 및 전압 감소)
HD 5800 시리즈와 HD 4800 시리즈에 대한 내용은 지난 기사인
[이론편] 공정으로 압도하는 RV770. ATI Radeon
HD 4800 시리즈와 [이론편] Over the GeForce!
라데온HD5800의 모든것 기사를 참조하자.
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