ATI Radeon HD 4000

ATI Radeon HD 4000系列，其顯示核心代號Radeon R700，由AMD研發並推出。Radeon HD 4000系列的第一款產品是RV770顯示核心，採用此晶片的顯示卡名為Radeon HD 4850，有800個流處理器。而核心頻率更高的HD 4870及HD 4890緊隨其後，更率先採用GDDR5作為顯示記憶體。最高階顯示卡採用R700核心，是一款雙晶片顯示卡產品，名為HD 4870 X2。背景.與之前的系列不同，首發的Radeon R700顯示卡只是中端產品。這與AMD調整策略有關。過往，AMD往往在高階市場落後於NVIDIA。此次，AMD在中端市場主動出擊，原因是該市場佔用家群一個較大的比例，利潤亦會較高。而對手NVIDIA方面，雖然推出了效能比較強的GTX 200系列顯示卡，但價效比明顯比R700不足。以往的顯示卡開發，是先研製旗艦級產品，再將此功能削減，成為中端和低端顯示卡。面對著顯示核心的架構愈來愈複雜，研發的成本和時間亦愈來愈高。另外，高階產品的市場比較細，產品往往只是技術的演示。而ATI在過往與NVIDIA競爭的過程中，經常錯過適當的釋出時間，不只輸掉高階市場，亦減慢了中低端顯示卡的釋出。在AMD收購ATI後，市場策略亦開始調整。今次，公司只會研發針對主流市場的顯示卡，高階顯示卡則由雙核心顯示卡補上，例如Radeon HD 4870 X2。架構.整體的架構與上一代相約，但作出了多方面的微調。與上一代顯示卡系列一樣，支援DirectX 10.1及Shader Model 4.1。RV770核心有9.56億個電晶體，採用55 nm製程製造。SIMD(Single Instruction Multiple Data).同樣是SIMD架構，核心擁有多個SIMD核心。每一個SIMD核心有16個流處理器、獨立的紋理單元和L1快取。由於取消了共用快取，各核心可以透過Global DataShare Unit互相溝通。而每個流處理器有5個ALU，換言之一個SIMD核心有80個ALU。與上一代不同，本次所有的ALU單元都可以作整數位元運算，可大大提升GPGPU應用的效能。RV770顯示核心有10個SIMD核心，合共擁有800個流處理器。流處理器(Stream Processing Unit).RV770顯示核心擁有800個流處理器，是上一代RV670的2.5倍。流處理器的結構並沒有任何改變，只是數量上有所上升。每個流處理器有5個ALU，所有的ALU單元都可以作整數位元運算。流處理器的架構依然是4D+1D的結構，相對NVIDIA的全1D結構，雖然效率沒有那麼高，但架構簡單，可以輕易提升流處理器的數量。AMD方面，每一個流處理器內的5個ALU會共用一個指令發射埠；NVIDIA方面，一個ALU需要獨立的埠，難以有效提升流處理器的數量。紋理單元(Texture Unit).每一個SIMD核心都擁有1組紋理單元，換言之RV770擁有10組紋理單元。每組紋理單元內有4個紋理定址單元，16個32位元浮點紋理取樣單元和4個紋理過濾單元。快取(Cache).上一代的顯示核心，快取是被所有的SIMD核心共享的。在R700顯示核心中，每一個SIMD核心都擁有獨立的Cache。這樣做可以降低延遲，提高效率。上一代SIMD可透過共用快取互相溝通，由於採用了獨立快取，所以AMD為每一個核心加裝了Global DataShare Unit，作SIMD互相溝通之用。片內互聯.AMD放棄了Ring Bus架構連結顯示記憶體，改用回傳統的Crossbar架構。因為縱使Ring Bus架構的結構簡單且可以最佳化，但延遲率高，亦要用更多的電晶體。最重要的是R600顯示Ring Bus架構對效能的幫助不明顯，記憶體.RV770的記憶體頻寬是256-bit，但使用GDDR5的話仍可以保持高速率。光柵單元(Render Back-Ends).AMD重新設計了光柵單元，用來改善AA效能。亦取消了針對透明及霧化效果的運算單元。而AA演算法仍然會交由Shader處理，憑著流處理器的數量是上一代的2.5倍，AA的效能亦有所提升。CrossFire Sideport.這一代的雙顯示核心設計仍使用PCI Express橋接晶片。此次使用的是PLX出品，功耗為3.8瓦的PEX 8647晶片，這塊晶片支援PCIe 2.0，允許兩顆GPU運作在相同的PCIe插槽但擁有兩倍於前代產品的頻寬。但AMD在此代顯示核心上還內建了一個新的「CrossFire X Sideport」，用來協調多個顯示核心之間的通訊，提供額外5GB/s且全雙工的GPU間資料傳送頻寬，增進圖形效能。如此一來兩個GPU間的總頻寬達到了21.8GB/s。籍此AMD利用兩顆顯示核心，組成一張顯示卡，用作對抗NVIDIA的高階產品。所以增加CrossFire的效能和效率就變得重要。在這一點上，CrossFire X Sideport內聯器從未被啟用，在任何支援CrossFire的驅動程式上。UVD2(Unified Video Decoder 2 ).相對第一代的UVD，UVD2可以解碼更高位元速率和解析度的影片。另外，與NVIDIA的新PureVideo一樣，可以支援兩段影片同時解碼，方便提供畫中畫功能。新增Dynamic Contrast技術，用來提升影片的光暗對比。另外，顯示核心依然集成了音效卡，支援聲道由5.1升級到7.1，支援AC3和DTS，亦追加對LPCM的支援。Radeon HD 4550/4350會支援UVD 2.2。 提高對高畫質影片格式的相容性，支援新一代的影像輸出。AVT(Accelerated Video Transcoding).利用AVT技術，使用者可以利用R700顯示核心，編碼1080p的高畫質影片，這相當於GPGPU的一種應用。其他技術.GPGPU.AMD選擇了開放標準，例如蘋果電腦推廣的OpenCL，以至DirectX，或者AMD自家的Brook +。AMD認為NVIDIA的CUDA是閉源標準，最終都會失敗。物理引擎.AMD宣佈與Havok合作共同最佳化在AMD四核心處理器下的遊戲物理運算的表現，並表示會共同研究將來讓顯示卡支援Havok物理引擎。有第三開發者聲稱，PhysX物理引擎可以在R700核心上實現。而NVIDIA就盡全力幫助那一位程式員，讓R700核心支援CUDA技術，藉此讓核心支援PhysX物理引擎。GDDR5.Radeon HD 4870將會利用GDDR5作為顯示記憶體，是業界首次採用GDDR5裝備顯示卡。相對而言，NVIDIA就顯得比較保守，只採用GDDR3記憶體，但可以保證產品釋出順利，亦提供足夠的頻寬。對上一次，ATI亦率先採用GDDR4作為X1950 XTX顯示卡的記憶體，但由於頻率提升有限，並未能為新產品提供更大的頻寬。而GDDR5的頻寬更大，功耗更低，亦符合AMD對節能的要求。但由於GDDR5始終是新技術，所以開始的時候不能大量上市，亦耽誤了HD 4870顯示卡的釋出。而AMD放棄了Ring Bus記憶體架構，採用GDDR5記憶體是迫不得已的做法。PowerPlay.這是一個電源管理技術，RV670將它首次引入到桌面市場中。而在R700顯示核心中，有關的技術亦得到升級。例如，顯示核心可以自行關閉不在工作中的處理單元，亦可以調整核心的電壓和頻率。顯示記憶體方面，就只有頻率可以調整。產品.Radeon HD 4800.最先推出的是Radeon HD 4850顯示卡，目標是中端市場，擁有800個流處理器，採用GDDR3顯示記憶體。比較高階的Radeon HD 4870 亦在其後推出，除核心頻率有所提升，更採用GDDR5顯示記憶體。另外，由於RV770的核心頻率還有提升的空間，預計有廠商會推出超頻版本的RV770顯示卡，用來與GTX 280顯示卡競爭。旗艦型號Radeon HD 4870 X2已於2008年8月12日推出，採用雙顯示核心設計，對手是NVIDIA的GeForce GTX 280，而實際效能比NVIDIA Geforce GTX 280顯示卡更強，後來NVIDIA推出GeForce GTX 295方能戰勝之。顯示核心亦集成了CrossFire Sideport元件，兩個顯示核心可以雙向5GB/s的頻寬互相連結。 橋接晶片方面，採用了PEX8647，支援PCI-E 2.0。這個系列最低端的是Radeon HD 4830，它有640個流處理器，對手是GeForce 9800 GT。AMD於2009年4月2日 推出使用RV790核心的Radeon HD 4890，規格與Radeon HD 4870相似，但運作頻率更高。對手是NVIDIA的GeForce GTX 275。RV790核心並不是單純的RV770核心超頻版本，還額外增加了300萬個電晶體。AMD於中國內地市場推出Radeon HD 4860，使用RV790核心，只擁有640個流處理器，採用512MB GDDR5顯示記憶體，由於以高時脈運作，所以效能與Radeon HD 4870接近。Radeon HD 4700.Radeon HD 4770於2009年4月推出，使用AMD首款40nm繪圖核心RV740，擁有640個流處理器，128bit顯示記憶體介面，但採用GDDR5顯示記憶體，以免記憶體頻寬不足。核心時脈750MHz，記憶體時脈3200MHz。效能較Radeon HD 4830優勝，部份測試成績甚至與Radeon HD 4850相近。由於需求高加上臺積電的40nm晶片前期生產良率欠佳，造成市面上長期缺貨，相同級別需要由Radeon HD 4850降價接替。本產品可視為半年後推出的Radeon HD 5000系列的實驗品。FireStream 9000.GPGPU產品方面，AMD會推出基於RV770核心的FireStream 9250。它支援雙精度和64位元浮點運算。顯示核心規格列表.桌上型.獨立顯示核心.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全部型號帶有UVD2、ATI PowerPlay功能整合式顯示核心.這一列表是Radeon HD 4000中內建於AMD晶片組系列的型號，整合這些型號的晶片組有700系列、800系列以及900系列。這些型號全部支援DirectX 10.1以及OpenGL 3.3。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2在ATI PowerPlay節電技術生效時，核心時脈在不同的使用場合時會有所不同。這個列表列出的時脈數值是官方預設的時脈值引數3整合顯示核心的專用記憶體採用特別的sideport匯流排，用作顯示記憶體行動型顯示核心.這個列表除了獨立顯示核心以外，還包括整合於北橋晶片內的整合式顯示核心。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