AMD Radeon RX 6000: ¿Cómo consigue la arquitectura RDNA 2 duplicar el rendimiento en tan solo una  generación?

AMD Radeon RX 6000: ¿Cómo consigue la arquitectura RDNA 2 duplicar el rendimiento en tan solo una generación?

por Antonio Delgado 18/11/2020 7

Introducción. Especificaciones y precios de las AMD Radeon RX 6000

En octubre de este año se presentaron oficialmente las nuevas AMD Radeon RX 6000, una familia de tarjetas gráficas que estrenan la nueva arquitectura RDNA 2 y que, inicialmente, llegan con tres modelos de gama alta: las RX 6800, RX 6800XT y RX 6900 XT con las que AMD busca competir directamente con las RTX 3000 de su principal competidor, NVIDIA ofreciendo, según los datos de la compañía, un rendimiento similar o superior con precios más ajustados y una mayor eficiencia energética.

Esta arquitectura mantiene el proceso de fabricación de 7 nanómetros que ya vimos en la generación anterior RX 5000 con RDNA, y soporta también PCI Express 4.0.

La Radeon RX 6800 integrará 60 unidades de cómputo, teniendo en cuenta que cada CU tiene 64 SPs, en total ofrecerá 3.840 Stream Processors con una velocidad base de 1.815 MHz y un boost máximo de 2.105 MHz, integra 128 MB de Infinity Caché y 16 GB de memoria GDDR6. El TDP de la tarjeta es de 250 W y costará 599,99 euros.

La Radeon RX 6800 XT aumenta su potencia al alcanzar 72 unidades de cómputo y sus respectivos 4.608 SPs, con una base de 2.015 Mhz y 2.250 MHz de Boost. Mantiene los 128 MB de caché y los 16 GB GDDR6, aunque su TDP sube hasta los 300W. Su precio será de 669,99 Euros.

Finalmente, la Radeon RX 6900 XT, sube su GPU a 80 unidades de cómputo y 5.120 Stream processors, manteniendo las velocidad, caché, vRAM y TDP de la 6800 XT. Su precio en Euros todavía se desconoce, ya que no saldrá al mercado hasta el 8 de diciembre. En Dólares costará 999 más impuestos.

GPU Compute Units Stream Processors Velocidad Gaming (MHz) Velocidad Boost (MHz) Infinity Cache RAM (GB) TDP (W) Precio

(salida)

Disponibilidad
Radeon RX 6800 60 3.840 1815 2105 128 MB 16 GB GDDR6 250 €599,99 18 noviembre
Radeon RX 6800 XT 72 4.608 2015 2250 128 MB 16 GB GDDR6 300 €669,99 18 noviembre
Radeon RX 6900 XT 80 5.120 2015 2250 128 MB 16 GB GDDR6 300 $999  8 diciembre

Si queréis conocer de primera mano qué rendimiento real y novedades ofrece, no os perdáis nuestras reviews de las nuevas RX 6000:

Ahora vamos a repasar qué novedades introduce la arquitectura RDNA2 y cómo AMD ha conseguido este considerable salto de rendimiento.

Arquitectura RDNA 2: cómo duplicar el rendimiento en tan solo una generación

Consolas de nueva generación como la Xbox Series X o la PlayStation 5 y ahora las nuevas Radeon RX 6000 son los productos donde la nueva arquitectura RDNA 2 ha hecho acto de aparición.

Esta nueva arquitectura es en la que se basan y basarán los nuevos chips gráficos de AMD, dando un salto de hasta el doble de rendimiento si se compara con la primera generación de RDNA y su GPU más potente, la RX 5700 XT. Todo ello acompañado con hasta un 54% de rendimiento por Vatio y el soporte para las últimas tecnologías DX12 Ultimate, incluyendo soporte hardware por raytracing.

Utilizando los mismos 7 nanómetros que la generación anterior, AMD ha conseguido aumentar 1,3 veces la frecuencia de trabajo de las unidades de cómputo con el mismo consumo y, además, cada una de estas CU rinden hasta un 50% más manteniendo la misma frecuencia, por lo que el aumento de rendimiento es aún mayor.

Todo ello se ha conseguido utilizando estrategias similares a las que han utilizado con Zen3.

Este es el esquema general de una GPU basada en RDNA2 con el chip completo a 7 nanómetros. Por ejemplo, la RX 6900 XT hace uso de este chip con todas las CUs activadas, un total de 80. Tiene un tamaño de 519,8 mm² en el que entran nada más y nada menos que 26.800 millones de transistores

El diseño de RDNA 2 se basa en cuatro motores de shaders, o Shader Engine, cada uno con 10 módulos formados por dos Unidades de Cómputo o CUs. Cada Shader Engine tiene acceso a la memoria Infinity Caché de 128 MB, con 4 MB de caché L2 y 1 MB de caché L1 distribuida. Además, cada módulo cuenta con cuatro RB+ o backend de renderizado mejorado.

Los cuatro motores de Shaders comparten un procesador de geometría y el GCP.

La tecnología de Infinity Caché se hereda directamente de la tecnología implementada en Zen 3. Si miramos como se gestionaba la caché en RDNA de primera generación. Podemos ver que cada CU contaba con su propia caché L0, y cada Shader Engine tenía su propia L1 con acceso exclusivo a la memoria L2. 

Pare mejorar el acceso a la caché al mismo tiempo que se aumentaba el número de CUs y su frecuencia de funcionamiento, AMD ha "importado" la tecnología de Infinity Caché desde su gama de procesadores, creando una caché general con la que se consigue más ancho de banda pero menos consumo

Además, esta tecnología permite aumentar el rendimiento de manera más efectiva conforme se aumenta la frecuencia, haciendo que unos mayores incrementos en los MHz, suponga un rendimiento más alto si la comparamos con RDNA 1.

Infinity Caché también permite que la velocidad de la conexión entre memoria y GPU (Infinity Fabric Clock), pueda variar entre velocidades Base y Boost, haciendo que el ancho de banda de la memoria pueda subir o bajar dependiendo de las necesidades del momento, alcanzando hasta 550 GB/s en los momentos de mayor rendimiento.

Si entramos en detalle en cada unidad de cómputo, agrupadas dentro de cada Shader Engine en 10 módulos Duales, podemos ver la estructura interna, que mantiene en gran medido el diseño de RDNA 1 pero con una novedad importante como es la inclusión de los Ray Accelerators, un componente que permite acelerar el procesador de efectos de Raytracing calculando las intersecciones de los rayos (Cada Ray Accelerator es capaz de calcular cuatro intersecciones de tipo caja por ciclo, o una intersección triangular), una implementación similar a la de los RT Cores que ya conocemos de las RTX de NVIDIA. En la siguiente sección les dedicaremos más tiempo en profundidad.

Arquitectura RDNA 2: Raytracing por hardware y DirectX12 Ultimate

La arquitectura RDNA 2 es compatible por hardware con las novedades implementadas en DirectX 12 Ultimate. Una de ellas es el Raytracing DXR, una tecnología que consume muchos recursos y para la que, hasta ahora en el mercado gaming, solo NVIDIA contaba con hardware dedicado para optimizar su ejecución.

Cada CU RDNA2 cuenta con un Ray Accelerator para Raytracing

Con RDNA 2 y estas RX 6000, AMD ha introducido los llamados Ray Accelerators, o RA, implementando uno por cada CU, por lo que una gráfica como la RX 6800 XT ofrece 72 de esos aceleradores especializados en RayTracing.

Cada uno de estos aceleradores se encarga de realizar los cálculos de las intersecciones de los "rayos de luz" dentro de la escena, liberando a la parte encargada de rasterizar de esa tarea, de esa manera el rendimiento se multiplica si lo comparamos con una implementación por hardware. Ya que los CUs se encargarán de aplicar el sombreado de los resultados calculados por los Ray Accelerators a través de la Infinity Cache, lo que ayuda a reducir la latencia.

De esta manera, los efectos de iluminación global se pueden aplicar de manera dinámica, junto con sombras  generadas por iluminaciones de áreas completas (y no de puntos de luz) mediante raytracing. Otro punto clave del raytracing aplicado en iluminación y sombreado son los efectos relacionados por la refracción de la luz en distintas superficies, pudiendo generarse de manera híbrida mediante raytracing y rasterización.

FidelityFX Variable Shading: VRS

Variable Rate Shading (VRS), o sombreado de tasa variable, es una técnica que se implementa en DirectX 12 Ultimate y que permite controlar la calidad de los sombreados de una escena de manera dinámica, de tal forma que haya zonas de una escena donde se apliquen sombreados de mucha más calidad que otros. 

Por ejemplo, en una escena donde tengamos un elemento más cercano, es más importante que tenga más calidad los sombreados de ese elemento, que los de otro objeto que aparezca muy alejado y sea poco importante. De esta manera, se pueden optimizar los recursos de la gráfica, liberándola de procesar sombreados de alta calidad en zonas prescindibles y dedicándolos a las partes más importantes. En AMD RDNA 2, esta tecnología se implementa bajo el nombre FidelityFX Variable Shading

Existen distintos algoritmos para aplicar VRS a una escena, uno de ellos es "Per Pixel Shading Rate", RDNA 2 permite crear regiones de 8 x 8 píxeles, de tal forma que es posible que el desarrollador escoja de manera precisa las zonas en las que aplicar mayores o menores calidades de sombreado.

En juegos como Dirt 5 podemos ver donde se aplican sombreados de mayor calidad (verdes) o de mejor calidad (rojos) de manera dinámica a tiempo real.

MESH Shading

Mesh Shading es otra técnica gráfica que, en este caso, supone la generación de sombreados en una escena que cuenta con múltiples objetos a la vez, de tal forma que la GPU pueda calcular de manera conjunta los sombreados para todos los objetos, sin tener que procesar cada objeto de manera individual, con los costes de procesamiento que eso conlleva para la CPU.

Básicamente, supone aplicar efectos de sombreados en grupos de objetos, permitiendo también aplicar calidades dinámicas por grupos, de tal forma que cierto grupo de objetos tengan sombreados de mayor calidad y otros de menor calidad para ajustar recursos sin afectar a la calidad de imagen.

Sampler Feedback

Sampler FeedBack o "retroalimentación de muestreo" es una tecnología dedicada, al igual que las demás que hemos mencionado, a aprovechar mejor los recursos de la GPU en las zonas más importantes. En concreto, esta tecnología permite reaprovechar el sombreado de textura basándose en cálculos ya realizados. De esta forma, el desarrollador puede cargar pequeños trocos de texturas que serán vistas por el usuario, en vez de cargar toda la memoria

Acceso total de la memoria de la GPU desde la CPU con AMD Smart Access Memory

Otra de las novedades que introdujo AMD cuando anunció RDNA 2 es el AMD Smart Access Memory, una tecnología con la que el procesador tendrá acceso total y directo a la memoria de la GPU.

Para ello es necesario una placa base con chipset de la serie 500, un procesador AMD Ryzen 5000 y una de las nuevas gráficas RDNA 2 de la serie RX 6000.

Hasta ahora, la CPU podía acceder a un máximo de 256 MB de memoria de la GPU a través del PCI Express, lo que limitaba el máximo de datos que se podía transferir desde una a otra.

Con AMD Smart Access Memory, la CPU tendrá acceso total a la memoria de la tarjeta gráfica a través de PCI Express 4.0, de tal forma que se podrá aprovechar el ancho de banda de este puerto para poder acceder a los datos de la GPU directamente.

Esta tecnología estará disponible desde el lanzamiento de las RX 6000, solamente hay que activarla en la BIOS (requiere BIOS actualizadas) y con ella se consigue un aumento de rendimiento de hasta el 11% en algunos juegos ejecutados a 4K.

Adicionalmente a esta tecnología, las RX 6000 también soportarán DirectStorage, una API de Microsoft DirectX con la que la GPU podrá acceder directamente a los datos de los SSD NVMe.

Rendimiento

 En las reviews que hemos publicado de las RX 6800 XT y de la RX 6800: Review de la AMD Radeon RX 6800 XT  y  Review de la AMD Radeon RX 6800. Podéis ver su desempeño en varios juegos. AMD ha mostrado también la situación en la que se colocan estas gráficas dentro del mercado.

La 6900 XT será el tope de gama, pensada para juego 4K al máximo de detalles y con las últimas tecnologías, seguida de la RX 6800 XT, también para 4K en detalle Ultra, mientras que al RX 6800 será el paso para introducirse en los juegos 4K.

Estas gráficas prometen poder jugar a 4K manteniendo tasas de FPS por encima de los 60 FPS en la mayoría de títulos nuevos del mercado. Naturalmente, el juego a 1440p también está más que cubierto, una resolución que gana cada día más adeptos al ser un paso medio entre FullHD y 4K y haber cada vez más monitores 1440p o "2K"

En juegos más modestos, pero donde las altas frecuencias de monitor son más importantes, como aquellos dedicados a los E-Sports, las RX 6800 y XT son capaces de superar los 144 FPS para monitores de 144 Hz y en la mayoría de juegos consiguen también superar la marca de los 240 Hz.

Los juegos con Raytracing también prometen un buen desempeño, con juegos ya disponibles en el mercado superando los 67 FPS en la RX 6800 XT.

Más allá del gaming, los programas de diseño que utilicen Raytracing también se verán beneficiados por la aceleración por hardware de RNDA 2, con mejoras de hasta el 68% respecto de una Radeon VII.

Resumen y conclusión

Ya conocemos los secretos de la arquitectura RDNA 2 que da vida a la nueva generación de tarjetas gráficas AMD  Radeon RX 6800 XT, RX 6800 y RX 6900 XT. Estas gráficas han supuesto una sorpresa considerable en la gama alta, un mercado que, hasta ahora, estaba dominado por NVIDIA, y todo parecía indicar que seguiría siendo así.

Sin embargo, AMD ha puesto toda la carne en el asador y ha conseguido igualar a la competencia con unas tarjetas con menor consumo, menor tamaño y algún que otro as en la manga. Soportando raytracing por hardware y todas las novedades actuales gráficas de APIs como DirectX 12 Ultimate. Es cierto que todavía faltan tecnologías equivalentes como el DLSS 2.0 de la competencia, pero no hay duda que AMD ha conseguido algo que no había conseguido nunca: ofrecer una plataforma de juegos muy competitiva al combinar los procesadores Ryzen 5000 con estas nuevas RX 6000, incluso añadiendo tecnologías propias para aprovechar la propia plataforma de GPU+CPU+Placa de nueva generación y ganar aún más rendimiento.

Aun así, no hay que olvidar que la competencia es dura, y que, de seguro, NVIDIA contraatacará con nuevos modelos para hacer frente a las nuevas tarjetas RDNA 2. Todo ello nos pone a nosotros, los consumidores, en una situación inmejorable, con una competencia encarnizada y más real que nunca, que nos permitirá disfrutar de multitud de opciones a la hora de elegir qué tarjeta gráfica formará parte de nuestro último PC de alto rendimiento.

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Redactor del Artículo: Antonio Delgado

Antonio Delgado

Ingeniero Informático de formación, redactor y analista de hardware en Geeknetic desde 2011. Me encanta destripar todo lo que pasa por mis manos, especialmente lo más novedoso en hardware que recibimos aquí para hacer reviews. En mi tiempo libre trasteo con impresoras 3d, drones y otros cachivaches. Para cualquier cosa aquí me tienes.