Le X1900

63 millions de transistors, pour donner un ordre de grandeur cela représente un GPU haut de gamme de la fin de l’année 2001 comme le R200 et pratiquement un Athlon 64 équipé de 512 Ko de cache L2. Mais aujourd’hui ces 63 millions de transistors cela représente ce qu’ATI a ajouté à son R520 pour obtenir le nouveau fleuron de sa gamme : le R580. Moins de 4 mois après la présentation de sa nouvelle gamme de GPU, ATI nous présente donc son refresh qui du haut de ses 384 millions de transistors doit permettre au Canadien de faire face à la concurrence acharnée que lui livre NVIDIA avec son G70.

Si le R520 avait constitué une évolution majeure de l’architecture des GPU d’ATI en abandonnant le pipeline introduit par le R300, il y a un point sur lequel il s’était avéré un peu décevant : sa puissance de calcul en pixel shader n’avait fondamentalement pas évoluée à fréquence égale par rapport à la génération précédente. Bien conscient du problème c’est sur ce point qu’ont porté tous les efforts des ingénieurs d’ATI pour ce nouveau GPU et le moins qu’on puisse dire c’est qu’ils n’ont pas fait les choses à moitié.

Le X1900 : symbole d’un changement

Comme à chaque refresh les évolutions restent assez modestes par rapport au R520. Les fréquences de la version XT sont ainsi identiques à celles de son prédécesseur, on note même une très légère baisse au niveau de la mémoire (750 MHz pour la X1800XT, 725 MHz pour le X1900XT). La version XTX pour sa part offre un gain faramineux de 25 MHz au niveau du GPU et de 50 MHz pour la mémoire. Cette évolution mineure des fréquences peut sembler décevante au premier abord sachant que NVIDIA utilise de la mémoire GDDR3 cadencée à 850 MHz pour sa 7800 GTX 512Mo mais ATI a préféré se tourner vers une mémoire disponible en large quantité afin de ne pas connaître les mêmes problèmes que son concurrent dont la carte haut de gamme est introuvable actuellement.

Les unités de vertex shaders sont inchangées et restent au nombre de 8, de même pour les unités de textures et les ROPS qui sont toujours 16. En revanche le nombre de pixel pipelines connaît lui une évolution très importante puisqu’il passe de 16 à 48 !

ATI reprend donc l’organisation introduite avec son RV530 à savoir 3 fois plus d’ALU que d’unités de texture ou de ROP. Cette organisation ne doit bien évidemment rien au hasard et résulte de l’observation de l’utilisation des pixel shaders depuis leur introduction en 2001. Ainsi durant ces 5 dernières années le ratio d’instructions arithmétiques comparées aux instructions de texture n’a eu de cesse d’augmenter. Alors qu’initialement ce ratio était de 1 : 1 il atteindrait aujourd’hui selon ATI 5:1 en moyenne, avec certains jeux il atteindrait même 8 : 1.

Loin de croire le Canadien sur parole nous avons décidé de vérifier nous même le ratio d’opérations arithmétiques sur les instructions de texture (ratio appelé "intensité arithmétique") des algorithmes utilisés dans deux jeux célèbres : un de 2004 l’autre de 2005.

Les résultats sont donc globalement en phase avec ceux fournis par ATI. Les shaders les moins gourmands en puissance de calcul offre donc un ratio de 2:1 alors qu’à l’inverse d’autres dépassent les 10:1. Et en moyenne ce ratio augmente en effet au cours du temps. A première vue le choix d’ATI paraîtrait presque même conservateur lorsque l’on regarde les ratios d’un jeu récent comme F.E.A.R mais attention à ne pas s’emballer car ces chiffres ne disent pas toute la vérité.

Ces résultats sous entendent en effet que les fetch de textures et les instructions arithmétiques ne prennent qu’un cycle chacun à s’exécuter ce qui est faux. Autant la plupart des instructions arithmétiques peuvent s’exécuter en un cycle ou deux au pire, autant le fetch de texture dépend de nombreux facteurs. Ainsi si échantillonner une texture RGBA8 (32 bits) en point sampling ou en bilinéaire ne prend qu’un cycle, la même texture mais au format FP16 (64 bits) prendra 2 cycles et 4 cycles s’il s’agit d’une texture FP32 (128 bits). De la même façon un filtrage trilinéaire prendra lui aussi 2 cycles et l’utilisation de l’anisotropic allongera encore le temps de fetch de textures. Si l’on ne veut pas que les ALU se tournent les pouces en attendant le résultat des unités de texture il faut donc prévoir plus d’instructions arithmétiques que d’instructions de textures même dans le cas des GPU disposant d’autant d’ALU que d’unités de textures.