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Infinity Cache, el secreto de AMD Radeon en GPU para ganar más FPS

Componentes#Rendimiento PC
Ángel Aller.16 de mayo de 2023

El plan de AMD para conseguir más FPS en sus tarjetas gráficas se llamó Infinity Cache. Vieron la importancia de la memoria caché L3 en la arquitectura RDNA 2 como una baza para aumentar el rendimiento en 4K y 1440p. Incluso, le ha hecho replantearse ciertas cosas a NVIDIA

Infinity Cache

Qué es la memoria caché

memoria caché

Antes de explicaros qué es AMD Infinity Cache, consideramos necesario abordar el concepto de la memoria caché de forma escueta. Este tipo de memoria está presente en CPU y GPU, aunque en esta ocasión nos interese conocer la de la GPU. 

La memoria caché es una memoria donde la CPU y GPU almacenan temporalmente datos recientemente procesados para que en un futuro no tengan que esperar y se aumente el rendimiento. Por tanto, la memoria caché se encuentra dentro del die de la CPU y GPU, no fuera. 

Se organiza en varios niveles: L1, L2, L3 e, incluso, L4. Los niveles más bajos tienen menos memoria, pero son más rápidos; los niveles más altos suelen estar más lejos de los núcleos del chip y se tardan algunos ciclos más en acceder, pero tienen más capacidad.

Todo gira alrededor del "dato": si encuentra el dato es un hit, y si no lo encuentra es un miss:

  1. La GPU busca primero el dato en la L1; si lo encuentra, lo obtiene y la instrucción se ejecuta rápidamente. 
  2. Si no lo encuentra en la L1, pasará al L2.
  3. Lo mismo ocurre con L3 y L4.

¿Y si no lo encuentra en ningún nivel de caché? La CPU irá a la RAM, mientras que la GPU irá a la VRAM. El problema de ello está en que la RAM está fuera de la CPU, así como la VRAM también está fuera de la GPU. Esto se traduce en más latencia, debiendo decir que se tarda más y que el rendimiento cae. 

¿Por qué puede ser qué no encuentren el dato en la memoria caché? Porque, a nivel general, la memoria caché de la CPU y GPU tiene poca capacidad, salvo en el caso de AMD. Fue "el team red" el que abogó por incrementar la memoria caché en sus chips tras analizar bien esta problemática, debido a que la mayoría de memorias caché no pasan los 30-40 MB. 

Qué es AMD Infinity Cache

amd infinity cache

Infinity Cache es una memoria caché similar a L3 que se encuentra dentro del chip de la GPU, la cual promete mejorar la eficiencia y rendimiento gaming en juegos a 4K y 1440p. La idea era ponerla en funcionamiento junto con la memoria GDDR6 que usan las tarjetas gráficas AMD Radeon de 256 bits y 16 Gbps. 

Dicen las "malas lenguas" que los ingenieros de AMD necesitaban huir de un bus de 512 bits porque su consumo era alto y suponía un gran coste fabricar GPUs con esta especificación. De esta manera, AMD lo presentó como "rendimiento de alto ancho de banda"

¿Cómo se consigue esa mejora de rendimiento? Con el acceso inmediato a los datos para que la renderización de las texturas del juego sea más rápida. Claro está que, cuanta más memoria caché tengamos, mejor, ¿verdad?

Todo comenzó con las AMD Radeon RX 6800, 6800 XT y 6900 XT porque la GPU Navi 21 (variantes) y el mismo Infinity Cache: 128 MB. Hasta ahora, las tarjetas gráficas venían con caché L1 y L2, siendo más interesante porque la latencia es menor, así como más pequeñas. 

Cómo funciona

El proceso sería el siguiente:

  • Cada AMD Radeon viene con varias CU o Compute Units
  • Cuando una CU necesita un dato va a la caché L0.
  • Si no lo encuentra, pasará de nivel a L1, luego a L2 y así consecutivamente. 
  • Finalmente, acudirá a la VRAM, que es el último caso. 

Si a este proceso le añadimos una caché L3, la CU no acude tanto a la VRAM para conseguir un dato porque podrá almacenar más en caché L3. No solo una caché L3 sin más, sino una caché de 128 MB como era el caso de las RX 6000 de gama alta. 

¿Cuántos FPS aumenta?

infinity cache

Esto dependerá del videojuego, siendo sabido que hay títulos que favorecen más las GPU NVIDIA, como otros a las GPU AMD. El equipo de Lisa Su lo mide en una "tasa de aciertos", la cual obtuvo seleccionando ciertos juegos a 4K. Según AMD, la tasa de aciertos de Infinity Cache es de 58%, es decir, en el 58% de las veces la GPU no tuvo que viajar a la VRAM para conseguir un dato. 

Obviamente, lo más preciso a la hora de comparar es tener 2 tarjetas gráficas con la misma VRAM o lo más similar posible de cara a apreciar el impacto de tener más caché L3. Dicho esto, el rendimiento no dependerá exclusivamente de Infinity Cache, sino que también importa la VRAM que tengan, el ancho de banda, el bus, los shaders que incorporan las GPUs, los Ray Accelerators en Ray Tracing, etc. 

Si es tan bueno, ¿por qué NVIDIA no lo tiene?

Al final, cada marca tiene su arquitectura determinada y su diseño de GPU concreto. Por ejemplo, pensad que AMD ha apostado por un diseño MCM en algunas de las Radeon RX 7000, mientras que NVIDIA ha seguido con el die monolítico. 

NVIDIA no apuesta por el enfoque de aumentar la memoria caché a ese nivel, aunque sí es cierto que sí ha aumentado su caché en sus RTX 4000. Las posibilidades podrían ser: 

  • Estructura de CUDA Cores, Tensor Cores y RT Cores. Si comparáis modelos de ambas marcas, veréis que NVIDIA incorpora más piezas hardware dedicadas al renderizado de texturas, así como para el Ray Tracing y el DLSS (Tensor). Esto tiene un coste y consume un espacio importante en la GPU.
  • La memoria caché L3 de AMD ocupa mucho espacio en el die. Esto hace que tengas que optimizar espacio y, esto, puede ser un problema para NVIDIA. 
  • La arquitectura de NVIDIA no requiere tanta memoria caché. 
  • Ahorro de costes. Implementar más memoria caché significa aumentar costes de producción. 
  • Prefiere aumentar VRAM y apostar por GDDR6X, que es más cara que GDDR6.

Tarjetas gráficas AMD con Infinity Cache

tarjetas gráficas infinity cache

Desde luego que, si fuera un enfoque fallido, AMD no recurriría a él después de usar a las RX 6000 como conejillos de indias. También vemos Infinity Cache en las AMD Radeon RX 7000, aunque han apostado por menos MB por GPU. 

Elige tu GPU AMD con Infinity Cache para volar en QHD y 4K, ¡te lo mereces!

 

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