Cypress, Juniper e Redwood: a série Radeon HD 58xx

Cypress, Juniper e Redwood: a série Radeon HD 58xx

A estratégia clássica dos fabricantes ao desenvolver uma nova GPU é produzir um chip com um grande volume de unidades de processamento e todos os outros recursos necessários, criando uma nova família de placas high-end e, com o tempo, produzir versões de baixo custo no mesmo chip, criando as linhas de placas intermediárias e de baixo custo, usando versões do chip com componentes desativados, ou passando a produzi-lo usando uma nova técnica de produção.

O grande problema com essa estratégia é que (assim como no caso dos processadores) chips muito grandes resultam em altos custos de produção e em um alto índice de defeitos, que tornam o custo unitário ainda mais alto.

Os fabricantes conseguem remediar o problema parcialmente através do die-harvesting, onde chips com defeitos localizados têm parte dos stream processors ou outros componentes desativados (como é o caso das GeForce GTX 260 e 216SP), mas mesmo assim as perdas são grandes. Outro problema com a produção de chips muito grandes é o consumo elétrico, que rapidamente se tornou um problema tão grande nas GPUs quanto nos processadores.

Depois dos problemas com o R600, a ATI decidiu mudar um pouco a estratégia, passando a produzir chips relativamente pequenos, otimizados para oferecerem uma melhor relação em termos de área útil, consumo elétrico e desempenho, com chips relativamente pequenos, porém mais baratos e capazes de atingir frequências de clock maiores.

Em vez de tentar produzir a placa mais rápida do mercado, o objetivo passou a ser criar placas mais baratas, que permitam atingir o mercado mainstream (onde se concentra a maior parte das vendas) e oferecer a possibilidade de combinar duas ou mais placas em CrossFire como a solução para os entusiastas. Surgiu então o RV770, que acabou se tornando um dos chips de maior sucesso da ATI, dando origem às placas da série HD 48xx.

O RV770 possui 959 milhões transístores (mais do que um Phenom II) e está longe do que poderíamos chamar de um chip pequeno. Entretanto, ele é bem menor que o GT200 (que possui 1.4 bilhões) o que colocou a ATI em vantagem com relação aos custos de produção, já que tinha em mãos um chip muito menor.

Embora pareça pequeno em relação ao GT200, o RV770 é muito maior que o R600 e é composto por nada menos do que 800 unidades de processamento (contra as 320 do antecessor) que são organizadas 10 SIMD cores, cada um composto por 16 clusters com 5 unidades de processamento cada um.

Por questões de marketing, a AMD prefere chamar as unidades de processamento de “stream processors”, dando a entender que o RV770 possui bem mais poder de fogo que o GT200 (com seus 240 stream processors), mas na prática a arquitetura dos dois chips é bem diferente, o que dificulta uma comparação direta.

O RV870, ou Cypress é uma expansão do RV770, que oferece 1600 unidades de processamento, 80 unidades de texturas e 32 ROPs, ou seja, o dobro do poder bruto de processamento e de renderização que o RV790, que possui 800 unidades de processamento 40 unidades de texturas e 16 ROPs.

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Juntamente com a expansão do chip, a AMD implementou um conjunto de outras melhorias, incluindo uma implementação completa do OpenCL via hardware e o suporte ao DirectX 11 e ao DirectCompute 11, incluindo novas instruções.

Com a expansão, a contagem de transistores mais que dobrou, indo de 956 milhões para massivos 2.15 bilhões. Apesar da expansão, o clock atingido pelo chip é bem similar, com a GPU operando a 850 MHz na Radeon HD 5870, a mesma frequência do RV790 na HD 4890. O principal motivo é o novo processo de fabricação de 40 nm, que anulou grande parte do aumento na dissipação térmica trazido pelo maior número de transistores.

Assim como nos chips anteriores, a ATI optou por usar um barramento com a memória de apenas 256 bits, combinado com o uso de memórias GDDR5, se limitando a aumentar ligeiramente as frequências de operação. Enquanto na Radeon HD 4890 a memória opera a 975 MHz, na HD 5870 o clock saltou para 1.2 GHz (4.8 GHz efetivos), resultando em um barramento de dados de 153 GB/s.

Como de praxe, a HD 5870 faz par com a HD 5850 (uma versão mais simples, com clocks mais baixos e 160 das unidades de processamento desativadas) e com a 5830, que assume a posição seguinte dentro da linha:

ATI Radeon HD 5870: 1600 SPs, 1 GB de memória GDDR5, bus de 256 bits, clocks de 850 MHz (GPU) e 1.2 GHz (4.8 GHz efetivos) para a memória. TDP de 188 watts.

ATI Radeon HD 5850: 1440 SPs, 1 GB de memória GDDR5, bus de 256 bits, clocks de 725 MHz (GPU) e 1.0 GHz (4.0 GHz efetivos) para a memória. TDP de 151 watts.

ATI Radeon HD 5830: 1120 SPs, 1 GB de memória GDDR5, bus de 256 bits, clocks de 800 MHz (GPU) e 1.0 GHz (4.0 GHz efetivos) para a memória. TDP de 175 watts.

Você pode notar que a 5830 trabalha com um clock 75 MHz superior ao da 5850 e mantém o mesmo clock para a memória, a maneira encontrada pela AMD para reduzir a diferença de desempenho entre as duas placas e poder justificar os preços. No geral, a 5830 é apenas um pouco mais rápida que a Radeon HD 4870 e a 5770, o que faz com que ela seja raramente um bom negócio. Você pode ver um bom comparativo entre as três placas no: http://techreport.com/articles.x/18521/5

Pouco depois, foi lançada a Radeon HD 5970, baseada no “Hemlock”, a versão x2 do Cypress. Assim como nas famílias anteriores, ela combina duas placas, com duas GPUs e o dobro de memória, mas opera em compensação com um clock mais baixo:

ATI Radeon HD 5970: 2x 1600 SPs, 2x 1 GB de memória GDDR5, bus de 256 bits, clocks de 725 MHz (GPU) e 1.0 GHz (4.8 GHz efetivos) para a memória. TDP de 188 watts.

O lançamento do Cypress colocou a AMD em vantagem em relação à nVidia, pois as placas passaram a concorrer com as GeForce GTX 285, 275 e 295, que estão pelo menos uma geração atrás. Isso foi acentuado pelos sucessivos atrasos no lançamento do nVidia Fermi, que seria o concorrente direto do Cypress. Com isso, a nVidia foi obrigada a realizar cortes de preços e se contentar em ver a ATI aumentar sua participação no mercado, enquanto se apressa em finalizar a próxima geração de placas.

De volta ao Cypress, a AMD adotou em visual peculiar em ambas as placas, com uma cobertura plástica preta, um blower vermelho e saídas de ar na lateral, um layout que foi logo apelidado de “batmóvel”. Do ponto de vista prático, o principal problema é que o comprimento da placa faz com que ela não caixa em alguns gabinetes, por isso é importante checar antes de comprar: a 5870 mede 27.6 cm.

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Devido à diferença na dissipação térmica, a 5850 é um pouco mais curta que a 5870 e a 5770 é menor do que ambas, chegando ao tamanho padrão. Como um layout triple-bay traria problemas em muitas placas-mãe, a ATI optou por usar um layout ainda mais longo na 5970:

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Radeon HD 5770, 5850, 5870 e 5970

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