Djupdykning i AMD RDNA 4-arkitekturen: En monolitisk design med 64 CPU:er med allroundförbättringar för beräkning, mediakodning/avkodning, strålspårning och AI

I RDNA 3 introducerades en chiplet-design för GPU:er med inspiration från Ryzen-processorer. Här såg vi separationen av minnescache-dies (MCD) från grafikberäkningsdies (GCD).

Med RDNA 4 går AMD dock tillbaka till den traditionella monolitiska designen. Komponenterna är i princip desamma, men det finns inga MCD-GCD-sammankopplingar eftersom minnet och beräkningen nu är direkt sammankopplade via Infinity Cache.

RDNA 4 GPU, Radeon RX 9070 XT i det här fallet, har fyra shader-motorer med åtta arbetsgruppsprocessorer (WGP) vardera. Varje WGP består av totalt åtta beräkningsenheter (CU:er), vilket ger totalt 64 CU:er.

AMD säger att de nya beräkningsenheterna nu är mer kapabla än någonsin och möjliggör förbättrad ray tracing, dubbelt så hög peak throughput, stöd för de senaste matrisaccelerationsfunktionerna med bredare stöd för numeriska format.

Nytt för RDNA 4 CU, och något som vi har sett med Tensor-kärnorna i Nvidias Ampere-arkitektur, är stöd för strukturerad sparsamhet som möjliggör snabbare matrisoperationer, särskilt i fall där många av vikterna är noll.

Vi får också se förbättringar av minnessubsystemet. L2-cachen får en ökning från 6 MB i RDNA 3 till 8 MB i RDNA 4 medan Infinity Cache uppgraderas till 3:e generationen men sjunker till 64 MB från 96 MB i RDNA 3.

AMD fortsätter att förlita sig på GDDR6-minne med den nya generationen. Både RX 9070 XT och RX 9070 erbjuder ett 384-bitars 16 GB GDDR6-minnesgränssnitt som är klockat till 20 Gbps för en effektiv bandbredd på 640 GB/s. Detta är mycket lägre än den 960 GB/s bandbredd som RDNA 3 erbjöd, men AMD säger att RDNA 4:s videominnesspecifikationer valdes noggrant för att stödja nuvarande och framtida titlar.

RDNA 4 erbjuder 64 strålacceleratorer av 3:e generationen i RX 9070 XT. Strukturen för en strålaccelerator i RDNA 4 liknar den i RDNA 3 men innehåller en extra intersektionsmotor för 2x så många strålbox- och stråltriangelenheter.

Det finns också en dedikerad hårdvarustråltransformator som minskar behovet av att använda shader-instruktioner för att göra jobbet, vilket minimerar overhead för stråltraversering. Ett 128 KB minne i varje dubbel CU hjälper till att hålla strålstacken för effektiv push- och sorteringsoperation.

RDNA 4 introducerar konceptet med orienterade avgränsningsboxar (OBB) som anpassar BVH-avgränsningsboxar till geometrin och därmed minimerar falskt positiva strålinteraktioner i vad som annars bara är tomt utrymme i en box. AMD säger att detta tillvägagångssätt kan förbättra prestandan för ray traversal med så mycket som 10%.

Nytt för den här gången är också stöd för "relaxed out-of-order memory requests" som effektivt minskar väntetiden för vågor som inte har nått högnivåcachen tidigare. Detta förbättrar inte bara strålspårning utan även andra arbetsbelastningar.

I RDNA 4 kan shaders dynamiskt allokera register som gör det möjligt att ta emot fler vågor under flygning med förbättrad minneslatens.

AMD-kort har kämpat med strålspårning i allmänhet, så spårning av vägar verkade inte vara aktuellt även med toppmoderna RDNA 3-kort. RDNA 4 syftar till att ändra på detta med stöd för neural radiance caching tillsammans med en ny neural supersampling och denoising-modell.

AMD har inte tillhandahållit exakta prestandasiffror för titlar med stöd för path tracing, men vi bör få en uppfattning när vi granskar dessa kort.

AMD säger att RDNA 4 har dedikerade matematiska pipelines för ML-acceleration med fokus på hög prestanda med smalare datatyper. Nytt för RDNA 4 är stöd för FP8 och BF8 för högpresterande inferens med hög precision.

AMD demonstrerade SDXL 1.5-bildgenerering och visade hur den RDNA 4-baserade Radeon RX 9070 XT erbjuder dubbelt så hög FP16-prestanda per CU jämfört med den RDNA 3-baserade RX 7900 XT.

RDNA 4:s nya AI-funktioner utnyttjas av FSR 4, som är en end-to-end pipeline som tränats på AMD:s GPU:er. FSR 4 använder FP8 för optimal användning av bandbredd, prestanda och kraft.

AMD visade upp till 3,7x fps-förbättringar med FSR 4 i kombination med frame interpolation och Radeon Anti-Lag med bibehållen hög bildkvalitet.