AMD quiere exprimir cada Shader en las GPU con RDNA 5: llegan VOPD3 y la instrucción V_FMA_F32

AMD lleva tiempo buscando la forma de mejorar el rendimiento real de sus GPU sin tener que disparar el número de Shaders o el tamaño del chip, y todo apunta a que RDNA 5 lo hará por las buenas, afinando algo mucho menos visible, pero muy importante: la forma en la que se ejecutan y programan las instrucciones dentro de cada Shader. Lo filtrado revela dos detalles, VOPD3 y V_FMA_F32, los cuales, llevarán dicho rendimiento de RDNA 5 a otro nuevo nivel.

La información llega desde varias modificaciones detectadas en LLVM, las cuales revelan nuevas capacidades de ejecución dual y la llegada de instrucciones adicionales que permitirán aprovechar mejor las unidades de cálculo de cada GPU que llegue al mercado.

AMD RDNA 5 integrará VOPD3 y V_FMA_F32 con hasta 3 operandos para mejorar el dual-issue que no logra exprimir RDNA 4

El cambio gira alrededor de dos elementos técnicos muy concretos: el nuevo formato de instrucciones VOPD3 y la introducción de una nueva operación llamada V_FMA_F32, donde ambos forman parte de una estrategia clara de AMD para mejorar la eficiencia de ejecución de los Shaders en RDNA 5.

Aunque las GPU RDNA actuales ya tienen la capacidad de ejecutar dos instrucciones en un mismo ciclo de reloj mediante lo que se conoce como dual-issue, no lo están aprovechando al 100% realmente. En términos simples, significa que una unidad de ejecución puede procesar dos operaciones simultáneamente si estas cumplen ciertas condiciones, pero no es tan sencillo. El problema es que en RDNA 3 y RDNA 4 esta capacidad se aprovecha poco en la práctica porque las combinaciones posibles de instrucciones son limitadas, así que la capacidad está ahí, pero no se puede aprovechar al estar condicionadas por esto.

Aquí entra en juego VOPD3, el cual viene a solucionar el problema para aumentar bastante el rendimiento. Este nuevo formato de instrucción amplía las capacidades del actual sistema VOPD (Vector Operation Dual), permitiendo que las instrucciones que participan en dual-issue utilicen tres operandos en lugar de dos.

En arquitectura de GPU, un operando adicional abre muchas más posibilidades para emparejar instrucciones durante la compilación del shader, lo que facilita que el compilador genere secuencias capaces de ejecutarse en paralelo. Entre comillas, en un escenario idílico, se obtendría hasta un 33% más de rendimiento por operación. El problema es que la matemática y la arquitectura no funcionan así, siempre hay compromisos y cuellos de botella.

AMD se volcará también con FMA para múltiples patrones de rendimiento

Junto a este cambio aparece la nueva instrucción V_FMA_F32. Técnicamente se trata de una operación FMA (Fused Multiply Add) de precisión FP32 que realiza la operación a × b + c en un único paso. Las operaciones FMA son fundamentales en gráficos, simulación física y cálculos vectoriales porque permiten combinar multiplicaciones y sumas en una sola instrucción, reduciendo latencias y mejorando la eficiencia del pipeline.

La novedad es que esta instrucción podrá integrarse dentro del sistema de dual-issue gracias al nuevo formato VOPD3, pero esto todavía no está confirmado. En otras palabras, el compilador podrá emparejar más operaciones FMA con otras instrucciones y ejecutarlas en paralelo dentro del mismo ciclo de reloj.

Todo esto apunta a un objetivo claro que busca competir con NVIDIA y sus futuras RTX 60: mejorar la utilización real de las unidades Shader. En muchas GPU modernas una parte de las unidades de ejecución pasa tiempo esperando datos o instrucciones compatibles. Si AMD consigue aumentar la frecuencia con la que se activan las rutas de dual-issue, el throughput efectivo de las unidades FP32 puede aumentar sin necesidad de añadir más hardware. No es magia, es simplemente un upgrade necesario básico que RDNA 4 no puede desplegar.

En los juegos, el impacto se notará sobre todo en cargas de trabajo muy altas, como en cálculos vectoriales, iluminación avanzada, efectos de partículas, simulación física o mismamente Path Tracing. También puede beneficiar algoritmos de reconstrucción de imagen, escalado y Frame Generation, donde las operaciones FMA son extremadamente comunes. Por lo tanto, estos cambios en la arquitectura viene a apoyar el aumento de Shaders y de frecuencia, buscando que, precisamente, cada Shader pueda trabajar más tiempo por ciclo aprovechando mejor cada vatio y Boost.