ATI Radeon HD 5000

ATI Radeon HD 5000系列，是AMD(ATI)的顯示核心系列產品，研發代號Evergreen。2007年AMD公司在臺灣參加臺北國際電腦展覽會，展會結束後，公司工程師到酒吧享樂，並提議利用酒店集團名稱Evergreen作為新顯示核心的代號。Evergreen正是臺灣的長榮集團。整個系列的第一款產品是"RV870/Cypress"顯示核心，採用此晶片的顯示卡名為Radeon HD 5870，於2009年9月23日推出。核心擁有1600個流處理器，數量是上一代的兩倍。它是AMD首個支援DirectX 11的顯示核心系列。同時針對OpenCL而設計，加強顯示核心的通用運算能力。此外，其ATI Eyefinity技術，可以使顯示卡支援多螢幕輸出。數量最多可以支援六個螢幕輸出。DirectX 11.隨著Windows 7作業系統在2009年尾推出，新的DirectX 11亦借勢推出。多執行緒處理.DirectX 11改進了對多執行緒技術的支援，因而讓應用程式可以同步新增有用資源或者管理狀態，並讓其可以從所有專用執行緒中傳送提取命令，這樣可以提升每一個執行緒啟動遊戲的效率，並且可以比DirectX 10去更好的利用CPU的核心數量不斷提高所帶來的潛力。Shader Model 5.0.相對於舊有的Shader Model 4.0，新增了五個新的指令集。程式設計者可以更輕易檢視和運算元據。著色引擎方面，除了4.0版本擁有的頂點著色引擎、畫素著色引擎、幾何著色器外，還另外增加了外殼著色器、運算著色器和域著色器。DirectCompute 11.隨著顯示核心的效能愈來愈強勁，利用顯示卡作非立體計算可以更有效發揮產品效能，使之適用範圍更廣泛。通用計算包括物理加速、人工智慧和光線跟蹤。利用顯示核心作相關計算，效能比單純用CPU更好。近年，兩大顯示核心製造者－AMD和NVIDIA都大力推動通用計算。現時已有三種相關的開發介面的，分別是CUDA、Stream和OpenCL。CUDA是NVIDIA的專屬介面，非NVIDIA顯示核心不能支援。Stream是ATI所開發，而OpenCL則由Khronos所制定。而DirectCompute 11是DirectX 11的一部分，由微軟制定。Tessellation.自Radeon HD 2000系列開始，AMD的顯示核心都支援Tessellation技術。到了DirectX 11時，微軟正式將Tessellation技術放到DirectX標準中。而DirectX 10和11的Tessellation技術是不同的。為了配合Tessellation運算，DirectX 11增加了Hull和Domain兩個著色器，所以效率和效果會有所提高。HDR紋理壓縮.DirectX 11的HDR紋理壓縮技術中新增了對BC6以及BC7的支援。架構.Terascale 2 架構."Cypress"推出的時候，"Terascale 繪圖引擎"架構的流核心數量、紋理單位與ROP跟上一代的 RV770 都二倍成長。此架構的流核心設計幾乎沒有變動，不過新增了支援 DirectX 11/DirectCompute 11 的能力。 與上一代的設計相似，每一個 SIMD 核心集成了 4 個紋理單位與 16 個流核心。而跟上一代不同的另一個地方是為了與 DirectX 11 相容，流核心能夠處理單精度與雙精度的 FMA (Fused Multiply Add) 指令運算，它提供的精度比 MAD (Multiply Add) 還要高，而且他也遵循 IEEE 754-2008 標準。 Evergreen原生支援SAD (Sum of Absolute Difference) 指令，在類似影音轉檔的應用上，執行效能可以大幅提升。緩衝記憶體.每個 SIMD 核心也搭載了 32 kiB 的本地資料共享 (Local Data Share) 與 8 kiB 的 L1 快取， 而每個 SIMD 核心都能共享 64 kiB 的全域資料共享 (Global Data Share)。每一個流核心都有兩組L2緩衝記憶體，每一組的容量是128kb。紋理單元方面，是16k x 16k格式。而DirectX 11中的HDR紋理壓縮技術——BC6以及BC7都可以被支援。記憶體控制器.每個記憶體控制器連結著 8 組 ROP 單元，每組提供 32bit 的通道，每一單元使用 128kiB 的 L2 快取。 Redwood 則是有 4 組 64bit 通道的 ROP 單元。另外，增加了EDC效驗功能。可以支援迴圈冗餘校驗，增加資料傳輸的可靠性。ROP 單元.用作畫面的後期處理，例如反鋸齒功能。Evergreen核心新加了回讀路徑，改善抗鋸齒效能。Eyefinity多螢幕顯示技術.顯示核心的效能已經大幅提升，理論上可以支援已更高的解像度玩遊戲。但受顯示器技術所限，解像度提升亦有限。另外，高解像度顯示器價錢高，效能卻不一定好。例如顯示器的更新率可能只有30Hz。所以，利用多個顯示器組合成一個大顯示器，可以成為一個解決方案。以往的顯示卡已經可以支援雙顯示器輸出。但是，兩個顯示器中間的黑邊，可能阻礙進行遊戲。如果可以使用三個顯示器的話，就可以營造一個比較理想的視野。如果使用多於一張顯示卡，去達致多顯示器輸出的話，就會失去立體加速。2002年的時候，Matrox就推出了幻日顯示卡，可以支援三個顯示器輸出。不過，它的立體加速效能有限。另外，Matrox曾經推出過DualHead2Go的後續產品——TripleHead2Go。它可以將顯示介面分享給三個顯示器。系統誤以為只一個顯示器，從而解決立體加速的問題。不過，這個產品只支援單一介面輸入，採用VGA輸出，解像度有限。在專業顯示卡方面，某些產品在一張顯示卡上採用兩個顯示核心，從而支援四個影像輸出。所以實際效果與同時插入兩張顯示卡無異。為瞭解決上述的問題，AMD在這一代顯示卡引進了ATI Eyefinity Technology的新型顯示技術。每一個RV870顯示核心都集成了六個顯示輸出控制器。每一個輸出的影像解像度是2560x1600，每一個顏色通道的位元深度是10-bit。一張顯示卡能夠提供到最高6組螢幕同步顯示，這些螢幕進一步組合成一片大型畫面，讓作業系統認為有一個超高解析度的單螢幕。HD 5000全系列都能夠支援 Eyefinity技術，除了擁有六個DisplayPort輸出介面的 Radeon HD 5870 Eyefinity Edition 以外都只支援三螢幕輸出。如果有超過兩個沒有提供 DisplayPort 介面的螢幕就可以使用 DisplayPort 的轉接器，它能夠將 DisplayPort 的訊號轉換成 VGA、單路/雙路 DVI 或是 HDMI，以便使用 Eyefinity 技術。 下面的表格表明了 HD 5800/5700 系列能夠使用的最大組態。不過有些沒被 ATI 驗證過的其他配置 (DVI + HDMI + VGA) 組合有時也是可行的。.多媒體能力.在影片處理能力上，AVIVO HD 與 通用視訊解碼器的搭配下這一代的顯示卡還是具備著播放藍光影片和HD DVD的硬體解碼功能，而搭配 Catalyst 9.11 以後的驅動程式更能夠讓像是Youtube或Hulu中有使用以 H.264 為壓縮基礎之 Flash 格式的Full HD影片更流暢的播放。此外，顯示管線支援 xvYCC 色域以及在 HDMI 介面上擁有 12-bit 的單路色彩輸出，且 AVIVO HD 也支援 Windows Vista 及 Windows 7 的 DXVA 2.0 API 標準。而在這代的另一項重要里程就是開始支援 HDMI 1.3a 標準。上一代的 Radeon R700 系列 顯示晶片只支援到 LPCM 7.1 聲道的音訊及無法讓外部解碼器位元流提供 Dolby TrueHD 及 DTS-HD Master Audio 輸出支援，在這一代已經提供這些輸出支援。其他技術.GDDR5.Evergreen的顯示記憶體控制器，新增支援迴圈冗餘校驗。GDDR5的Link Retraining技術，可以即時將記憶體的頻率和電壓轉換。在2D模式時轉換到立體計算模式時，此技術可以減低之間的出錯機會。整合音效卡.相對於上一代產品只支援HDMI 1.1輸出，新的顯示核心支援HDMI 1.3輸出。後者的頻寬更高，可以傳輸更高質素的影像。又或者可以傳輸更多訊息，包括音訊訊息。而自Radeon R600開始，顯示核心都集成了音效晶片。這樣顯示卡上的HDMI輸出，可以直接包含音訊和影片資料。而不需要額外的音效卡處理相關訊號，然後透過接線將音訊訊息傳到顯示卡，再由顯示核心將音效和影片訊號結合，作HDMI輸出。舊有的AMD顯示核心內建的音訊晶片，只支援5.1聲道輸出。而新的Evergreen顯示核心，內建音訊晶片新增7.1聲道輸出。音訊解決方案方面，Evergreen顯示核心新增支援Dolby HD和DTS-HD Master Audio。數字功放可以直接將HDMI中的音訊訊號解碼。另外，電腦再不需要使用額外的音效卡，去輸出此等音訊格式訊號。立體顯示技術.為了回應對手NVIDIA的3D Vision技術，AMD也推出了自家的立體顯示技術。不過，此技術並非AMD獨家研發，而是和iZ3D公司合作。而相關技術的電路並不是整合在顯示核心中，而是在顯示器裡。通用計算技術.Evergreen支援自家的Stream標準。另外，同樣支援開放的Direct Compute和OpenCL標準。浮點運算能力方面，Radeon HD 5870的理論值是2.7 TFLOPS。上一代的產品應用到天河一號的時候，產品的效能是理論值的70%左右。物理加速技術.利用DirectX 11的Direct Compute和Tessellation技術，可以造到物理加速的效果。例如遊戲《科林麥克雷：塵埃2》中，旗幟的飄揚和灰塵的飛揚。Havok物理引擎方面，AMD將會利用多核心中央處理器作運算。產品.Radeon HD 5900.Radeon HD5970於2009年11月19日正式釋出，產品數日後已開始上市銷售。與上兩代Radeon HD3800/4800 X2系列類似，Radeon HD5970也是在一塊PCB上安裝兩顆GPU，並透過一顆PLX PCI-E 2.1橋接晶片組建內部CrossFire，也支援雙卡組建四路CrossFire。與上代Radeon HD 4800 X2不同的是，由於PCI-E 2.1頻寬和電源管理已經非常完善，故沒有採用在Radeon HD4800X2上使用過的CrossFire Sideport，而使用了類似Radeon HD3870X2的PCI-E內部橋接。PCI-E 2.1相比2.0，雖然頻寬沒有上升，但就加入了大量的管理技術。Radeon HD5970由兩顆RV870組成，共整合達43億電晶體，內含高達3200個流處理器，預設頻率為725MHz，相比Radeon HD5870為低，但幾乎每一片Radeon HD5970都能使用原廠的超頻工具返回900MHz以上的水平。預設頻率下運算能力高達4.64TeraFLOPS，比上一代的HD4870X2高出70%。記憶體方面依然保持256位元匯流排，每顆核心皆擁有頻率為4.0GHz的1GB GDDR5記憶體，兩顆核心共提供總共高達256GB/s的頻寬。得益於40nm製程及新電源管制技術，功耗仍能保持上代的水平，滿載功耗為294W，閒置功耗相比HD4870還低，只有42W。散熱器的方面，AMD在本系列首次均熱板設計，配合鼓風機式風扇，最高能帶走400W熱量。Radeon HD 5800.Radeon HD5870是首款Radeon HD5000系列的產品，於2009年9月23日釋出，擁有1600個流處理器，預設頻率為850MHz，記憶體方面擁有256bit頻寬和4.8GHz的1GB GDDR5記憶體。公版卡全長達28cm，比Radeon HD4870X2更長。Radeon HD 5870 Eyefinity6 Edition於2010年3月11日釋出。顯然卡擁有六個mini DisplayPort輸出介面。核心方面仍然使用Cypress核心，擁有1600個流處理器。由於顯示卡擁有六個TMDS通道，所以支援六個顯示器的輸出，每個顯示器最高的解析度是1080p。Radeon HD5850同樣使用RV870核心和1GB GDDR5記憶體，但只擁有1440個流處理器，而且預設頻率較低。Radeon HD5830於2010年2月25日釋出。它只有1120個流處理器，核心頻率是800MHz，顯示記憶體方面，將會採用4.0GHz的GDDR5，頻寬有256-bit。由於核心頻率較HD5850為高，所以功耗較上線的HD5850更高。Radeon HD 5700.Radeon HD 5700系列於2009年10月13日釋出。Radeon HD5770擁有800個流處理器、128bit記憶體頻寬和1GB GDDR5記憶體，而Radeon HD5750只有720個流處理器。Radeon HD 5600.Radeon HD5670於2010年1月14日釋出，擁有400個流處理器、128bit記憶體頻寬和1GB GDDR5記憶體。Radeon HD 5500.Radeon HD 5570在2010年2月推出。規格上與Radeon HD 5670接近，擁有400個流處理器，只是核心頻率較低，而且顯示記憶體的規格亦較差，只支援DDR3顯示記憶體。而高一級的Radeon HD 5670則支援GDDR5顯示記憶體。Radeon HD 5570正式釋出的核心製程是40nm，頻寬是128-bit。直接對手是NVIDIA的GeForce GT 220。Radeon HD 5550 為320個流處理器，支援DDR2顯示記憶體，核心頻率為550MHz。Radeon HD 5400.Radeon HD 5450於2010年2月4日釋出，屬於入門級產品。它擁有80個流處理器，核心製程是40nm。顯示記憶體方面，可以支援DDR3或者DDR2以區分價格，而其頻寬只有64-bit。由於核心發熱量比較低，顯示卡可以採用被動式散熱器。整合聲效卡可以支援7.1聲道效果。與同系列比較高階的核心不同，Radeon HD 5450的SIMD所擁有的流處理器數量比較少，並即是每流處理器可分享到更多的L1緩衝記憶體。規格表.桌上型圖形處理器.ATI Radeon HD 5000系列，開發代號『Evergreen』，是最後一個使用『ATI』品牌的AMD顯示核心系列產品。1 統一渲染單元數量 : 紋理對映單元數量 : 渲染輸出單元數量2GDDR5顯示記憶體的資料傳送速率是其時脈頻率的4倍，而非其它DDR記憶體的兩倍3熱設計功耗數值超微官方資料。不同廠商的非公版顯示卡電路板設計會使得實際TDP數值和官方資料的有所不同。4全部顯示核心支援『角度無關各向異性過濾』和『Eyefinity』特性，其中『Eyefinity』使得一塊顯示卡支援三熒幕顯示輸出，部分型號更可以支援更多的熒幕顯示輸出6Radeon HD 5870 Eyefinity Edition顯示卡支援最多6個mini DisplayPort顯示訊號輸出。行動型圖形處理器.ATI Mobility Radeon HD 5000系列行動型顯示核心，開發代號『Manhattan』，是最後一個採用『Mobility Radeon HD XXXX』的命名方式顯示核心系列，也是最後一個使用『ATI』品牌的行動顯示核心系列。