El futuro cambio de paradigma en cuanto a los gráficos (II)

Hay una noticia de las aparecidas en la última semana que me ha llamado la atención,  dice así:

AMD cree que es un fuerte competidor para proveer la siguiente ronda de APUs, considerando la historia no es una mala suposición del todo. La compañía esta segura que su arquitectura GCN será capaz de alcanzar al menos 5 veces el potencia/vatio de la actual generación.

Es decir, estamos hablando de que si tomamos PS4 como base, la cual tiene una potencia de 1.8 TFLOPS,  estaríamos hablando de una consola con una GPU de una potencia de 9 TFLOPS en total. Llama además la atención la continuación con la misma arquitectura para la GPU, lo cual es importante para enlazar la cosa con la segunda noticia.

¿Pero a que viene el uso de la misma arquitectura? Lo más seguro es para que dichas consolas si se hacen realidad serán mejoradas en hardware de PS4 y/o Xbox One, es decir… habrá una compatibilidad hacía adelante de los juegos de PS4 y Xbox One en el nuevo hardware… ¿pero para que van a querer la potencia extra? Pues será lo mismo que ocurre cuando se compra un PC nuevo y nuestros viejos juegos reciben una mejora técnica sustancial… ¿El motivo para ello? Ya lo comentare más adelante ya que primero necesito ordenaros las piezas del puzzle.

No hace mucho AMD presento un concepto de cara el futuro, el llamado EHP con el siguiente diagrama:

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Obviamente el hecho de ser un chip con 8 chips HBMn demuestra que este concepto no es un chip pequeño precisamente y el hecho de qeu la CPU este compuesta por 32 núcleos Zen/Zen+, no lo especifica pero tiene el 99% de los números, convierten a este chip en una bestia parda pero inviable para el mercado de consumo. No obstante los núcleos de cada uno de los elementos y la memoria correspondiente se puede escalar a una configuración mucho más sencilla que escale con el número de chips HBM que existan.

¿Verdad que dice 2018 el rumor? Pues un pequeño detalle.

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En esta diapositiva nos hablan de que en 2018 la memoria HBM no solo estará disponible en computación de alto rendimiento (HPC) y tarjetas gráficas sino que aparece una cosa llamada “New Application”, lo cual podría ser perfectamente una nueva generación de consolas de videojuegos.

El único chip que tenemos actualmente disponible en el mercado y que utiliza memoria HBM es el AMD Fiji utilizado en las R9 Fury y R9 Nano de AMD.

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No podemos olvidar que el AMD Fiji es enorme con un tamaño de 596mm^2 para el chip principal, el recuadro negro del centro. Pensad que el chip de PS4 y Xbox One están en 348mm^2 y 363mm^2 aproximadamente para todo el SoC que incluye CPU+GPU+Uncore. No obstante una versión del mismo AMD Fiji a 16nm tendría un área de unos 298mm^2 aproximadamente bajo el proceso FinFet de 16nm y con la mitad de consumo y no olvidemos que el AMD R9 Nano consume unos 175W por lo que el salto a los 16FF darían un chip con un consumo de “solo” 87.5W de consumo una potencia de 8.2 TFLOPS.

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Comparando con PS4 que es la más potente de la actual generación vemos que en marcha son 137W.

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Es decir… PS4 tiene un rendimiento de 13,13 GFLOPS/W aproximadamente mientras que el Fiji del AMD R9 Nano tiene un rendimiento de 45.71 GFLOPS/W. Ahora imaginemos que no da por hacer una versión del AMD Fiji utilizando el proceso FinFet de 16nm.

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Concuerda lo que dice TSMC con lo que dice AMD.

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Si tenemos en cuenta el hipotético salto a los 16nm FinFET y el AMD R9 Nano como referencia entonces el rendimiento pasa a ser de 90 GFLOPS/W y es cuando el famoso salto de las 5 veces aparece.

No solo eso, sino que además el hecho de reducir el tamaño del chip supone reducir el número de interfaces de memoria también a dos pero si tenemos en cuenta que la HBM2 soporta anchos de banda por chip de 256GB/seg entonces se puede montar un SoC con un ancho de banda de 512GB/seg sin problemas.

HBM

Y mirad lo que curiosamente he encontrado, aunque esto lo cogería con pinzas:

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El AMD Greenland es la siguiente versión de la arquitectura GCN pensada para el proceso 16FF. Recordemos que el hecho de reducir de tamaño un chip supone también reducir sus interfaces de comunicación con ello pero por suerte con la memoria HBM2 se pueden utilizar dos chips de dicha memoria con el mismo ancho de banda que cuatro chips HBM1.

Teniendo en cuenta que la consola saldría en el 2018 o al menos estaría lista para los desarrolladores en dicha fecha es muy probable que la densidad de los chips HBMn sea más alta que la de los HBM2 (8GB) y por tanto podamos tener una configuración del sistema de unos 32GB.

Es decir… dado lo que tenemos más cerca en el futuro el hecho de construir un sistema unas 5 veces más potente que PS4 teniendo en cuenta el factor consumo es posible y no resulta ninguna imposibilidad técnica a corto/medio plazo y por tanto no es una fanfarronada por parte de AMD. Ahora bien… ¿no es un salto un poco escaso unas 5 veces la potencia respecto a PS4? Creo sinceramente que la clave esta más bien relacionada con el PlayStation VR.

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No olvidemos que la mayoría de juegos de PS4 están pensados para funcionar a 1080p30 y lo ideal para la realidad virtual no son los 60fps (16.6ms) y mucho menos los 30fps (33.3ms) de tiempo de renderizado ya que la Realidad Virtual requiere de tiempo completo para todo el proceso estar por debajo de los 20ms y eso no solo incluye el renderizado.

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Sony ha dicho en sus conferencias que el ideal son los 8,3ms… ¿Que os parece la idea de juegos de calidad PS4 para el PS VR en la siguiente generación?

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El otro punto a tener en cuenta son lo televisores 4K, con una resolución que es unas cuatro veces superior a los 1080p utilizados actualmente, actualmente no tienen un nivel de penetración muy alto en el mercado pero no sabemos como será en el 2018 pero es muy probable que haya un número de personas considerable con un televisor 4K que pidan una consola capaz de alcanzar dicha resolución con los juegos aunque sea a partir de juegos de PS4 funcionando a mayor resolución.

¿Y que ocurre si no se aumenta la tasa de refresco, caso VR, o la resolución, caso 4K? Pues que entonces en los 1080P se pasaría de los 30K operaciones por pixel a las 150K operaciones por pixel… ¿Os acordáis del impresionante Samaritan?

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Para conseguir dicha calidad visual…

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… son necesarios unos 40K operaciones por pixel a 1080P, imaginaos lo que se puede conseguir con unos 150K operaciones por pixel a la misma resolución. Sinceramente no quiero imaginármelo pero un salto 5 veces el de PS4 en un entorno cerrado tiene que ser sinceramente espectacular a nivel visual, en especial porque es suficiente potencia como para activar la iluminación global utilizando los 3 rebotes y todo lo que hable en la primera entrada y encima sobra mucha para otros menesteres visuales, no se personalmente si tiro demasiado abajo pero a mi unos 150K operaciones por pixel me parecen una burrada y me cuesta imaginar el nivel de calidad visual que se puede obtener con una bestia parda de este tipo, no olvidemos que “solo” 2.5 TFLOPS son necesarios en el UE4 para activar la iluminación global.

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El tipo de iluminación de la que hablo Sweeney se puede ver en los siguientes videos:

Fijaos por favor en la calidad de la representación de los materiales con la mejora de la iluminación existente y ahora pensad en lo mucho que podrían mejorar visualmente los juegos de PS4 y Xbox One con una iluminación de este tipo y en una consola que encima la sobraría potencia de sobras para otras cosas. Esto en el caso claro esta que se decida mantener los 1080P y no hacer una subida resolución, aunque esta ha sido tradición todos los años.

No obstante existe la posibilidad de que veamos un entorno mixto y un aumento de resolución que no sean los 4K. Esto lo digo por lo que Sweeney dijo hace unos cuatro años:

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Es decir, es muy probable que el siguiente salto sean los 1440P, es decir 2560x1440p, lo que supone un salto de unas 1.8 veces respecto los 1080P y daría margen para ampliar el nivel visual igualmente ya que veriamos un salto de las 30.000 operaciones por pixel a las 84.000 operaciones por pixel.

En fin, esto es todo, perdón por el tostón, supongo que el concepto ha quedado claro.

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