Radeon HD 4000系列

ATI Radeon HD 4000系列，其显示核心代号Radeon R700，由AMD（ATI）研发并推出。Radeon HD 4000系列的第一款产品是RV770显示核心，采用此晶片的显示卡名为Radeon HD 4850，有800个流处理器。而核心频率更高的HD 4870及HD 4890紧随其后，更率先采用GDDR5作为显示记忆体。最高端显示卡采用R700核心，是一款双晶片显示卡产品，名为HD 4870 X2。

**背景**
与之前的系列不同，首发的Radeon R700显示卡只是中端产品。这与AMD调整策略有关。过往，AMD往往在高端市场落后于NVIDIA。此次，AMD在中端市场主动出击，原因是该市场占用家群一个较大的比例，利润亦会较高。而对手NVIDIA方面，虽然推出了性能比较强的GTX 200系列显示卡，但性价比明显比R700不足。以往的显示卡开发，是先研制旗舰级产品，再将此功能削减，成为中端和低端显示卡。面对着显示核心的架构愈来愈复杂，研发的成本和时间亦愈来愈高。另外，高端产品的市场比较细，产品往往只是技术的演示。而ATI在过往与NVIDIA竞争的过程中，经常错过适当的发布时间，不只输掉高端市场，亦减慢了中低端显示卡的发布。
在AMD收购ATI后，市场策略亦开始调整。今次，公司只会研发针对主流市场的显示卡，高端显示卡则由双核心显示卡补上，例如Radeon HD 4870 X2。

**架构**
整体的架构与上一代相约，但作出了多方面的微调。与上一代显示卡系列一样，支援DirectX 10.1及Shader Model 4.1。RV770核心有9.56亿个电晶体，采用55 nm制程制造。

**SIMD(Single Instruction Multiple Data)**
同样是SIMD架构，核心拥有多个SIMD核心。每一个SIMD核心有16个流处理器、独立的纹理单元和L1快取。
由于取消了共用快取，各核心可以透过Global DataShare Unit互相沟通。而每个流处理器有5个ALU，换言之一个SIMD核心有80个ALU。与上一代不同，本次所有的ALU单元都可以作整数位元运算，可大大提升GPGPU应用的效能。RV770显示核心有10个SIMD核心，合共拥有800个流处理器。

**流处理器(Stream Processing Unit)**
RV770显示核心拥有800个流处理器，是上一代RV670的2.5倍。流处理器的结构并没有任何改变，只是数量上有所上升。每个流处理器有5个ALU，所有的ALU单元都可以作整数位元运算。流处理器的架构依然是4D+1D的结构，相对NVIDIA的全1D结构，虽然效率没有那么高，但架构简单，可以轻易提升流处理器的数量。AMD方面，每一个流处理器内的5个ALU会共用一个指令发射端口；NVIDIA方面，一个ALU需要独立的端口，难以有效提升流处理器的数量。

**纹理单元(Texture Unit)**
每一个SIMD核心都拥有1组纹理单元，换言之RV770拥有10组纹理单元。每组纹理单元内有4个纹理寻址单元，16个32位元浮点纹理采样单元和4个纹理过滤单元。

**快取(Cache)**
上一代的显示核心，快取（Cache）是被所有的SIMD核心共享的。在R700显示核心中，每一个SIMD核心都拥有独立的Cache。这样做可以降低延迟，提高效率。上一代SIMD可透过共用快取互相沟通，由于采用了独立快取，所以AMD为每一个核心加装了Global DataShare Unit，作SIMD互相沟通之用。

**片内互联**
AMD放弃了Ring Bus架构链接显示记忆体，改用回传统的Crossbar架构。因为纵使Ring Bus架构的结构简单且可以优化，但延迟率高，亦要用更多的电晶体。最重要的是R600显示Ring Bus架构对效能的帮助不明显，

**记忆体**
RV770的记忆体频宽是256-bit，但使用GDDR5的话仍可以保持高速率。

**光栅单元(Render Back-Ends)**
AMD重新设计了光栅单元，用来改善AA性能。亦取消了针对透明及雾化效果的运算单元。而AA算法仍然会交由Shader处理，凭着流处理器的数量是上一代的2.5倍，AA的性能亦有所提升。

**CrossFire Sideport**
R700的GPU互联架构
这一代的双显示核心设计仍使用PCI Express桥接晶片。此次使用的是PLX出品，功耗为3.8瓦的PEX 8647晶片，这块晶片支援PCIe 2.0，允许两颗GPU运作在相同的PCIe插槽但拥有两倍于前代产品（Radeon HD 3870 X2）的频宽。但AMD在此代显示核心上还内建了一个新的「CrossFire X Sideport」，用来协调多个显示核心之间的通讯，提供额外5GB/s且全双工的GPU间资料传送频宽，增进图形效能。如此一来两个GPU间的总频宽达到了21.8GB/s。籍此AMD利用两颗显示核心，组成一张显示卡，用作对抗NVIDIA的高端产品。所以增加CrossFire的效能和效率就变得重要。在这一点上，CrossFire X Sideport内联器从未被启用，在任何支援CrossFire的驱动程式上。

**UVD2(Unified Video Decoder 2 )**
相对第一代的UVD，UVD2可以解码更高码率和分辨率的影片。另外，与NVIDIA的新PureVideo一样，可以支援两段影片同时解码，方便提供画中画功能。新增Dynamic Contrast技术，用来提升影片的光暗对比。另外，显示核心依然集成了音效卡，支援声道由5.1升级到7.1，支援AC3和DTS，亦追加对LPCM的支援。
Radeon HD 4550/4350会支援UVD 2.2。 提高对高清影片格式的兼容性，支援新一代的影像输出。

**AVT(Accelerated Video Transcoding)**
利用AVT技术，使用者可以利用R700显示核心，编码1080p的高清影片，这相当于GPGPU的一种应用。

**其他技术**

**GPGPU**
AMD选择了开放标准，例如苹果电脑推广的OpenCL，以至DirectX，或者AMD自家的Brook +。AMD认为NVIDIA的CUDA是闭源标准，最终都会失败。

**物理引擎**
AMD宣布与Havok合作共同优化在AMD四核心处理器下的游戏物理运算的表现，并表示会共同研究将来让显示卡支援Havok物理引擎。有第三开发者声称，PhysX物理引擎可以在R700核心上实现。而NVIDIA就尽全力帮助那一位程式员，让R700核心支持CUDA技术，借此让核心支援PhysX物理引擎。

**GDDR5**
Radeon HD 4870将会利用GDDR5作为显示记忆体，是业界首次采用GDDR5装备显示卡。相对而言，NVIDIA就显得比较保守，只采用GDDR3记忆体，但可以保证产品发布顺利，亦提供足够的频宽。对上一次，ATI亦率先采用GDDR4作为X1950 XTX显示卡的记忆体，但由于频率提升有限，并未能为新产品提供更大的频宽。而GDDR5的频宽更大，功耗更低，亦符合AMD对节能的要求。
但由于GDDR5始终是新技术，所以开始的时候不能大量上市，亦耽误了HD 4870显示卡的发布。而AMD放弃了Ring Bus记忆体架构，采用GDDR5记忆体是迫不得已的做法。

**PowerPlay**
这是一个电源管理技术，RV670将它首次引入到桌面市场中。而在R700显示核心中，有关的技术亦得到升级。例如，显示核心可以自行关闭不在工作中的处理单元，亦可以调整核心的电压和频率。显示记忆体方面，就只有频率可以调整。

**产品**

**Radeon HD 4800**
最先推出的是Radeon HD 4850显示卡，于2008年6月25日推出，目标是中端市场，拥有800个流处理器，采用GDDR3显示记忆体。比较高端的Radeon HD 4870 亦在其后推出，除核心频率有所提升，更采用GDDR5显示记忆体。另外，由于RV770的核心频率还有提升的空间，预计有厂商会推出超频版本的RV770显示卡，用来与GTX 280显示卡竞争。
旗舰型号Radeon HD 4870 X2已于2008年8月12日推出，采用双显示核心设计，对手是NVIDIA的GeForce GTX 280，而实际效能比NVIDIA Geforce GTX 280显示卡更强，后来NVIDIA推出GeForce GTX 295方能战胜之。显示核心亦集成了CrossFire Sideport元件，两个显示核心可以双向5GB/s的频宽互相连结。 桥接晶片方面，采用了PEX8647，支援PCI-E 2.0。
这个系列最低端的是Radeon HD 4830，它有640个流处理器，对手是GeForce 9800 GT。
AMD于2009年4月2日（原为4月6日，之后推迟到9日，最后由于产品提早在3月底发售，所以正式的官方发布时间定为4月2日） 推出使用RV790核心的Radeon HD 4890，规格与Radeon HD 4870相似，但运作频率更高。对手是NVIDIA的GeForce GTX 275。RV790核心并不是单纯的RV770核心超频版本，还额外增加了300万个晶体管。
AMD于中国内地市场推出Radeon HD 4860，使用RV790核心，只拥有640个流处理器，采用512MB GDDR5显示记忆体，由于以高时脉运作，所以效能与Radeon HD 4870接近。

**Radeon HD 4700**
ATI Radeon HD 4770显示卡
Radeon HD 4770于2009年4月推出，使用AMD首款40nm绘图核心RV740，拥有640个流处理器，128bit显示记忆体介面，但采用GDDR5显示记忆体，以免记忆体频宽不足。核心时脉750MHz，记忆体时脉3200MHz。效能较Radeon HD 4830优胜，部份测试成绩甚至与Radeon HD 4850相近。由于需求高加上台积电的40nm晶片前期生产良率欠佳，造成市面上长期缺货，相同级别需要由Radeon HD 4850降价接替。本产品可视为半年后推出的Radeon HD 5000系列的实验品。

**Radeon HD 4600**
Radeon HD 4670 - 核心频率为750MHZ，采用GDDR3显示记忆体，频率为1800MHz（容量是512/1024 MB）。核心拥有320个流处理器，但显示记忆体频宽仅有128bit，规格参数与HD3850 128-bit(HD3690)相似。
*Radeon HD 4650 - 核心频率比4670慢，采用GDDR2显示记忆体。

**Radeon HD 4550**
ATI Radeon HD 4550显示卡
*Radeon HD 4550 - 有80个流处理器，采用GDDR3显示记忆体，频宽只有64-bit。

**Radeon HD 4350**
Radeon HD 4350 - 与HD 4550同样有80个流处理器，但只采用GDDR2显示记忆体。对手是GeForce 9400 GT。

**FireStream 9000**
GPGPU产品方面，AMD会推出基于RV770核心的FireStream 9250。它支援双精度和64位元浮点运算。

**显示核心规格列表**

**桌上型**

**独立显示核心**
1 统一渲染单元数量 : 纹理对映单元数量 : 渲染输出单元数量
2GDDR5显示记忆体的资料传送速率是其时钟频率的4倍，而非其它DDR记忆体的两倍
3热设计功耗（TDP）数值来源于超微官方资料。不同厂商的非公版显示卡电路板设计会使得实际TDP数值和官方资料的有所不同。
4全部型号带有UVD2、ATI PowerPlay功能

**整合式显示核心**
这一列表是Radeon HD 4000中内建于AMD晶片组系列的型号，整合这些型号的晶片组有700系列、800系列以及900系列（980G，实际是880G的更名版本）。这些型号全部支援DirectX 10.1以及OpenGL 3.3。
1 统一渲染单元数量 : 纹理对映单元数量 : 渲染输出单元数量
2在ATI PowerPlay节电技术生效时，核心时脉在不同的使用场合时会有所不同。这个列表列出的时脉数值是官方预设的时脉值参数3整合显示核心的专用记忆体采用特别的sideport汇流排，用作显示记忆体

**行动型显示核心**
这个列表除了独立显示核心以外，还包括整合于北桥晶片内的整合式显示核心。
1 统一渲染单元数量 : 纹理对映单元数量 : 渲染输出单元数量
2GDDR5显示记忆体的资料传送速率是其时钟频率的4倍，而非其它DDR记忆体的两倍

**参考文献**

**参见**
 GeForce GTX 200- ATI显示核心列表

**外部连结**
  ATI Radeon™ HD 4800 Series – Overview