ATI Radeon HD 4000

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。最高端顯示卡採用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往往在高端市場落後於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，雖然推出了性能比較強的GTX 200系列顯示卡，但性價比明顯比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，高端產品的市場比較細，產品往往只是技術的演示。而ATI在過往與NVIDIA競爭的過程中，經常錯過適當的發佈時間，不只輸掉高端市場，亦減慢了中低端顯示卡的發佈。

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，高端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、獨立的纹理单元和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會共用一個指令发射端口；NVIDIA方面，一個ALU需要獨立的端口，難以有效提升流處理器的數量。

纹理单元(Texture Unit) 
每一個SIMD核心都擁有1組纹理单元，換言之RV770擁有10組纹理单元。每組纹理单元內有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) 
上一代的顯示核心，快取（Cache）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架構鏈接顯示記憶體，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優化，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。

光栅单元(Render Back-Ends) 
AMD重新設計了光栅单元，用來改善AA性能。亦取消了針對透明及霧化效果的運算單元。而AA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的性能亦有所提升。

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（Radeon HD 3870 X2）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的高端產品。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可以解碼更高码率和分辨率的影片。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。 提高對高清影片格式的兼容性，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的高清影片，這相當於GPGPU的一種應用。

其他技術

GPGPU 
AMD選擇了開放標準，例如苹果電腦推廣的OpenCL，以至DirectX，或者AMD自家的Brook +。AMD認為NVIDIA的CUDA是閉源標準，最终都会失败。

物理引擎 
AMD宣佈与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核心支持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，但可以保證產品發佈順利，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顯示卡的發佈。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个流处理器，採用GDDR3顯示記憶體。比較高端的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（原為4月6日，之後推遲到9日，最後由於產品提早在3月底發售，所以正式的官方發佈時間定為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300万个晶体管。

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，以免記憶體頻宽不足。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。由於需求高加上台積電的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。

Radeon HD 4600 
Radeon HD 4670 - 核心頻率為750MHZ，採用GDDR3顯示記憶體，頻率為1800MHz（容量是512/1024 MB）。核心擁有320个流处理器，但顯示記憶體頻宽仅有128bit，规格参数与HD3850 128-bit(HD3690)相似。

Radeon HD 4650 - 核心頻率比4670慢，採用GDDR2顯示記憶體。

Radeon HD 4550 

Radeon HD 4550 - 有80個流處理器，採用GDDR3顯示記憶體，頻寬只有64-bit。

Radeon HD 4350 
Radeon HD 4350 - 與HD 4550同樣有80個流處理器，但只採用GDDR2顯示記憶體。對手是GeForce 9400 GT。

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鐘頻率的4倍，而非其它DDR記憶體的兩倍
3熱設計功耗（TDP）數值來源於超微官方資料。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（980G，實際是880G的更名版本）。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參數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鐘頻率的4倍，而非其它DDR記憶體的兩倍

參考文獻

参见
 GeForce GTX 200
 ATI顯示核心列表

外部連結
 ATI Radeon™ HD 4800 Series – Overview

ATI顯示卡