ATI Radeon HD 2000

ATI Radeon HD 2000系列，核心代號Radeon R600系列，是由AMD-ATI開發的一個顯示核心產品線。全系列都支援DirectX 10.0，並採用統一渲染架構。對比上一代，ATI增強了其影片播放能力，並可輸出音效訊號。系列首張高階顯示卡HD 2900XT在2007年5月14日發表，它擁有 512MB GDDR3 記憶體。代號為RV630與RV610的中階與低階產品在2007年7月推出，並以65奈米製程製造。在2006年7月25日，AMD宣佈已經完成併購ATI，而ATI會變成AMD的子公司。這一事件造成有些線上社群的會員擔心ATI Radeon Graphics的品牌會從此消失。不過，AMD發布的顯示晶片與顯示卡還是掛上了ATI Radeon Graphics的品牌。Radeon HD 2000系列顯示卡是ATI被AMD收購後的第一個顯示卡產品線。它的對手是NVIDIA的GeForce 8系列顯示卡。採用HD為字首，解釋為強調其高畫質播放功能，並能隨時體驗到高解析度的快感。2007年11月15日，AMD釋出基於RV670顯示核心的Radeon HD 3800系列顯示卡，以55奈米製程製造，支援DirectX 10.1，並首次於中高階產品中加入UVD，提供硬體影像解碼。開發.從2006年發表Radeon X1 Series的時候，據說Radeon R600圖形處理器已經在開發階段，且會於2006年的年尾發表。但是之後R600的訊息變的非常少。一般最令人印象深刻無疑是2900XTX顯示卡的OEM版本。該卡長度達到了12英寸，而當時最高階的顯示卡亦不過是9英寸長。而在2006年的年尾，越來越多Radeon R600已達最終開發階段的謠傳在網路上出現，而其中一個網站甚至發布R600與GeForce 8800 GTX的效能測試比較，並指出R600比競爭對手的效能測試成績大部分都多出5%至10%。但之後發現這則效能測試並不可靠，自從這個網站提供錯誤的顯示卡資訊，在2007年3月該網站就無法連結。而之後其他的謠言認為R600會於2007年第1季發表。最後，NVIDIA於2006年年尾釋出了GeForce 8系列的GeForce 8800顯示卡，而ATI則於半年後才釋出HD2000系列顯示卡。對ATI而言，幸好在此期間市面上還沒有一款正式發售的DirectX 10.0遊戲，ATI趕得上在遊戲發售前釋出支援DirectX 10.0的顯示卡。在2007年第1季，像是CES或是CeBIT這類的大型電腦展也拒絕展示基於R600的顯示卡的相關資料。官方透露出在CeBIT展之後才會發表這類顯示卡，而R600的發表日會延後至2007年第2季。很快的在3月底，ATI宣佈於4月23日至4月24日在非洲的突尼西亞會舉行一次發表活動，打算邀請約200名記者的事件，但後來知道是一件受不公開協議保護的活動，該協議限制記者不準報導每一個細節。在此同時，更有傳言指最後的規格、各個效能區間、不同價格與不同路線的顯示卡會統一在2007年5月14日發表。在5月初的時候，根據ATI顯示卡的合作夥伴HIS透露，所有的Radeon HD 2900 XT顯示卡會附送Valve的Half-Life 2: Episode Two, Portal和Team Fortress遊戲的免費下載。這表示購買此顯示卡的使用者可以玩Day of Defeat:Source這款遊戲。最後，Radeon HD 2000系列顯示卡在2007年5月14日正式發表，該產品線的高階產品Radeon HD 2900 XT 擁有 512MB GDDR3 記憶體，同時發表其他不同的產品線，其中也包括行動式產品。產品線.R600系列的正式名稱為Radeon HD 2000 系列顯示卡，在此係列中提供頂級效能的是Radeon HD 2900 series，而主流效能的Radeon HD 2600 series 與Radeon HD 2400 series 在2007年第2季發表。Radeon HD 2900系列.它是Radeon HD 2000 系列最高階產品線。系列中的Radeon HD 2900 XT 512MB GDDR3版本發售定價為399美元。它是針對高階遊戲玩家，核心擁有320個流處理器、顯示記憶體頻寬是512-bit、支援HDMI顯示輸出、內建音訊處理器、支援CrossFire技術。而另一個版本則是Radeon HD 2900 XT 1GB GDDR4版，即是之前的Radeon HD 2900XTX，除了核心、記憶體時脈及記憶體容量不同之外，其他則與Radeon HD 2900 XT 512MB GDDR3版本一樣。作為HD 2000 系列的高階顯示卡，Radeon HD 2900 XT擁有7億多個電晶體，並採用統一渲染架構。它以較成熟的80奈米製程製造，核心面積巨大。HD 2900 XT核心擁有320個流處理器，每個流處理器都能處理頂點和畫素資料，流處理器的工作頻率與核心頻率相同。而對手NVIDIA的GeForce 8顯示卡的流處理器的工作頻率與核心頻率並不相同，流處理器的工作頻率比較高。顯示記憶體方面，HD 2900XT只採用了GDDR3版本，並沒有採用GDDR4。原因是GDDR4記憶體產能不足、價格昂貴、延遲率高，造成效能不佳。這亦是HD 2900XTX延遲釋出的原因。說回HD 2900XT，它的顯示記憶體頻寬是512-bit，是歷史上的第一次。顯示輸出支援HDMI，並集成了音效卡，音訊和影片資料就能同時利用HDMI傳輸。可惜的是它不支援UVD視訊處理引擎，可能由於顯示核心是在較早時間設計，趕不上整合在顯示核心中。之後ATI釋出的8.381版催化劑驅動程式，可開啟HD 2900的H.264高畫質硬體加速能力，但不支援VC-1格式。此卡須要利用一個新的8-pin PCI Express (PCI-E)電源線提供額外的電力。這表示需要更高瓦數的電源供應器才能驅動它。公版顯示卡長度為9.5英寸。Radeon HD 2900系列作為ATI的頂級顯示卡也許並不那麼成功，但是其工藝改進後衍生出的RADEON HD3800系列卻是ATI非常成功的中端主流顯示卡。Radeon HD 2600系列.2007年7月公開發售，針對主流使用者，分為XT和Pro兩個版本。XT版本的核心頻率較高，所以效能較佳。它擁有120個流處理器。特色是擁有UVD影片處理引擎，能大幅降低影片播放時的處理器資源佔用率。同樣支援HDMI顯示輸出，並內建音訊處理器，支援CrossFire技術。值得注意的是HD 2600 XT能支援GDDR4記憶體。Radeon HD 2400系列.2007年7月公開發售，針對入門使用者。它擁有40個流處理器。功能與HD 2600系列顯示卡相若，只是效能較差，但仍比整合顯示卡好得多。行動式產品.除了桌上型電腦產品，亦有行動式產品。Mobility Radeon HD 2300在一些網站上出現，某些款式的華碩筆記型電腦有使用此產品，其中一款A8JR採用的是Radeon HD 2300的顯示晶片，但是此顯示晶片是由原來的Mobility Radeon X1000系列更名而來的，所以它只支援到DirectX 9.0c與POWERPLAY 6.0版省電技術。至於Mobility Radeon HD 2600第一次是出現在CES中的兩臺微星筆記型電腦。最後於NVIDIA釋出GeForce 8M系列顯示卡一週後，ATI正式釋出ATI Mobility Radeon HD 2000系列顯示卡。此時釋出五個型號，Radeon HD2300、2400、2400XT、2600和2600XT，恰好與NVIDIA的GeForce 8M顯示卡對應。核心架構.R600的核心設計與Xbox 360的GPU "Xenos"相似，差別在於DirectX 10的支援度。但是R600並沒有提供10MB內嵌的緩衝記憶體，因為AMD強調R600是第二代整合式著色器架構。根據ATI的說明，R600的核心是為了支援Windows Vista與DirectX 10.0而設計的。不過它也能夠支援使用OpenGL 2.0的Linux與Mac OS X，還有DirectX 9.0c的Windows XP。與GeForce 8一樣，R600採用統一著色器架構。傳統顯示核心的架構分為頂點著色引擎和畫素著色引擎。當頂點著色引擎負荷很重時，畫素著色引擎可能閒置著，反之亦然。這造成顯示核心運算能力不能被充分發揮、浪費資源。DirectX 10將頂點著色、幾何著色和畫素著色合併成一個渲染流程。所以每一個統一流處理器都能處理頂點、幾何和畫素資料，不會有閒置問題，效率顯著提升。而R600的核心架構主要分為數個部分：指令處理器和裝備引擎.它主要用來傳送指令和收集待處理的資訊。其後，資料會傳送至超執行緒分派處理器。超執行緒分派處理器.從裝備引擎取得資料後，就會透過超執行緒分派處理器分配資料，將頂點資料、畫素資料和幾何資料分配給流處理器作處理。這個部分如果處理不當，資料分配得不均衡，就會造成效率低下，不能發揮流處理器的能力。超執行緒分派處理器會先將頂點資料、畫素資料和幾何資料分類，再將資料分為資料流。而仲裁器會將資料流以最短時間，將資料流傳送到流處理器作運算。除了將資料傳送到流處理器外，一些資料會直接傳送到頂點和材質單元。這樣該種資料無需再經過流處理器，增加效率。超執行緒分派處理器有專屬的著色快取，可以快速呼叫資料。流處理器.流處理器之後會從超執行緒分派處理器取得待處理資料。R600有64個Vec5流處理單元，每個流處理單元都有一個處理超越數的單位，總共有64個單位可以處理像是正弦、餘弦、指數、對數與更多像是Multiple-Add各類的超越數。此外，每個流處理單元都有一個分支執行單元，負責流控制和條件運算。而精度能達到32bit。而每個流處理單元有五個超標量體系結構流處理器，總數量320個流處理器，每個流處理器均能處理頂點資料、畫素資料和幾何資料。紋理單元和快取.ATI始終認為在立體運算當中，畫素渲染單元的重要性較高。所以從Radeon X1 Series開始，畫素渲染單元的數量漸漸超越紋理渲染單元。在R580核心中，畫素渲染單元和紋理渲染單元的數量比例是3：1。R600核心中，比例進一步拉大。NVIDIA方面，縱使意識到畫素渲染單元的重要性，但在G80中，比例仍維持在2：1。ATI認為紋理操作對硬體運算能力要求不高，反而取決於顯示記憶體的頻寬和容量。而渲染處理則講求硬體運算能力，所以ATI將畫素渲染單元的數量提高。R600有4個紋理單元，每個單元有8個紋理定址處理器，20個FP32紋理取樣器和4個FP32紋理過濾單元。R600支援全速浮點紋理過濾，支援全速64-bit HDR紋理雙線性過濾，半速128-bit浮點紋理過濾，和所有格式的三線性和各向異性過濾。高質量模式成為預設模式，改善了對問題紋理的處理。GPU也加入了32-bit HDR的共享式冪紋理格式，也支援高達8192x8192的高解析度紋理材質。GPU也提供可壓縮幾何資料的可程式棋盤形單位。記憶體讀取／寫入快取和流輸出緩衝.上一代，ATI引入了全新的環形匯流排顯示記憶體架構。它的記憶體頻寬是256Bit，但內部架構卻是512Bit。它能減少記憶體的延遲，增加Hyper-Z的效能。在高解像度和開啟AA及AF效果下，效能會有明顯改善。它其實是由兩個256Bit環型管道、四個Ring Stop及8組32Bit的Memory Client所組成。每一個Ring Stop會負責2顆32Bit的記憶體顆粒，而資料的儲存會透過Ring Stop直至到達指定記憶體。由於兩個環的走向是相對的，多數透過一個Ring Stop就能到達指定記憶體，資料傳輸就能提高。而R600的環形匯流排顯示記憶體架構是第2代。第1代時，顯示核心能與環形匯流排直接進行資料交換，可以跳過Ring Stop。到了第2代，所有資料都必須透過環形匯流排傳輸，亦不可以跳過Ring Stop，顯示核心不能與環形匯流排直接進行資料交換。而R600的外部記憶體頻寬是512Bit。傳統的顯示記憶體架構中，每當提升顯示記憶體容量和頻寬或更換顯示核心時，就需要重新設計顯示記憶體匯流排。一旦需要更多的資料通道，匯流排的複雜度就會大幅提升。而環形匯流排方面，只需加大環的寬度，資料通道變相提升，匯流排的複雜度卻不會提升。而且，廠商可以利用較慢的顯示記憶體，就能達到頻寬的提升，成本亦較易控制。值得注意，環形匯流排顯示記憶體架構是可程式設計的，透過升級驅動程式，效率可以更高。R600的L1與L2向量快取是R520的8倍大。著色輸出.R600新增了Re-Z技術。它可以在畫素著色之前和之後檢查Z快取。無用的畫素將不會被渲染，提升顯示核心的運算效率。渲染器後端.ATI亦為R600核心增強了紋理壓縮。在標準模式中，壓縮比例最高可達到16:1。而上一代顯示核心最高只能達到8:1。當紋理的大小愈來愈大，再大的顯示記憶體都不能滿足需求，增加壓縮比例是可行的解決方法。而且，紋理壓縮是無損的壓縮方式。R600可以單獨壓縮Z快取和模板資料，效率得以提升。反鋸齒.R600新增支援8倍多采樣反鋸齒和最高24倍的自定義過濾器反鋸齒 (CFAA)。R600進一步增多采樣點的數量，甚至延伸到附近的畫素去。它是可程式設計的，透過升級驅動程式，效率可以更高。而舊有的反鋸齒技術R600也一一保留。R600新加入了邊緣偵測過濾器，用來偵測已渲染完成影象的邊緣。這樣，影象的邊緣畫素就可利用高質量的過濾器和更多采樣點進行反鋸齒處理。而其他畫素就可利用較低質量的過濾器和較少的取樣點進行反鋸齒處理。這樣邊緣可以更平滑並且保留影象的細節，因為可以省去非必要的柔化處理，效能可以提高。AVIVO HD.影片播放在個人電腦中顯得愈來愈重要。有鑑於此，NVIDIA在GeForce 6顯示卡中加入了PureVideo技術；ATI在Radeon X1 Series顯示卡中加入了AVIVO技術。如今，個人電腦需要播放高畫質影片，處理器資源佔用率愈來愈高。在播放更複雜演算法的H.264影片時，舊系統更難以勝任。所以ATI升級了AVIVO技術，成為AVIVO HD。The Rage Theater晶片被數位式的Rage Theater 200晶片取代，它提供了VIVO支援。R600的顯示卡能提供2個HDCP的DVI輸出，而且提供一個特殊的DVI轉HDMI轉接器，這樣該HDMI線路就能同時傳輸影片和音訊。在HQV測試中，新的AVIVO HD取得了130分滿分，比NVIDIA所創的紀錄還高2分。UVD.中文譯成通用視訊解碼器。只有HD 2600和HD 2400系列集成了這個解碼器。高階的HD 2900XT反而沒有整合，由於顯示核心是在較早時間設計，來不及整合在顯示核心中。雖然如此，根據ATI的解釋，HD 2900XT在影片解碼中，會利用到著色器來運算，效率依然比上一代顯示卡高。再者，HD 2900XT依然支援HDMI顯示輸出和HDCP，並集成了音效卡。利用UVD引擎，顯示卡就能完全硬體解碼H.264和VC-1格式的高畫質影片，分別為Blu-ray Disc和HD-DVD的編碼。而對手NVIDIA只能完全硬體解碼H.264格式的影片，VC-1格式只能部分硬體解碼。整合音效卡.HD 2000系列的全部顯示卡都集成了一個HD音訊的處理器，可以直接解碼高畫質影片中的音訊，並透過HDMI介面輸出至其他視訊裝置，例如高畫質晰度電視。傳統顯示卡的HDMI輸出並不包括音效輸出，需要透過額外的音效線來傳送音訊資料，這會造成失真現象，亦偏離HDMI輸出的原意。其後顯示卡能透過S/PDIF音效線，從系統的音效輸出裝置接收音訊資料，再將音效和影片資料整合，最後透過HDMI輸出資料。但仍然解決不掉失真現象。HD 2000系列的音訊處理器支援AC3規範的Dolby Digital和DTS編碼格式，32kHz、44.1kHz、48kHz的16-bit音訊流，Windows Vista和Windows XP都能夠使用該功能。AVP.除了UVD引擎外，HD 2000系列顯示卡亦整合AVP引擎。它的作用是最佳化影片的品質，能降低影片的鋸齒和波紋、自動調整影像的亮度及對比度、去除影片的噪音。HDCP.HDCP晶片已整合在顯示核心中。而不是另加晶片或儲存在BIOS中。顯示卡廠商不用再在產品包裝上列明該產品是否支援HDCP功能，因為全HD 2000系列的顯示卡都支援HDCP，同時省下一筆可觀的認證費。受支援的驅動程式.最早支援的驅動程式版本是Catalyst 7.5。但是此版本的驅動程式只支援HDMI立體聲輸出而不支援5.1聲道輸出，在CrossFire的模式上也未提供12x與24x CFAA的功能。而 Catalyst 7.10 支援 HD 2600 與 HD 2400 的軟體 CrossFire，而且此版本在所有 Radeon HD 2000 系列顯示卡上無論是單卡或是CrossFire都有一系列的效能增進。產品線表格.移動型顯示核心.1 頂點著色器數量 : 畫素著色器數量 : 紋理對映單元數量 : 渲染輸出單元數量2 統一渲染單元數量 : 紋理對映單元數量 : 渲染輸出單元數量效能測試.根據Dailytech效能測試的網頁，在一些繪圖吃重的遊戲，Radeon HD 2900 XT的平均頁面速度比NVIDIA GeForce 8800 GTS多出10~15%。搭載1024MB GDDR4記憶體的Radeon HD 2900 XTX ，相對的沒有比Radeon HD 2900XT更優秀的測試結果，這是根據DailyTech的測試樣品。另一個評論網站表示HD 2900 XT比8800 GTS 640MiB的效能更優良。有關負面報導，根據權威的電腦硬體網頁HardOCP，R600 HD2900XT is a letdown, and puts out a lot of heat and sub-par performance given how late to market it is. Not to mention the excessive power it uses to produce questionable performance, given its tardyness to market. Competing products from NVIDIA (8800GTS 320 + 640MB versions) can found considerably cheaper, and is readily available at many online E-Tailers. They are as fast or faster, and consume far less power, and put out much less heat. [H]ardOCP concentrates on real world testing,and not synthetic benchmarks (3DMark, among others) that most other sites use.