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，並採用統一著色器架構。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 發佈基於 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（GPU）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，而當時最高端的顯示卡亦不過是 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 年年尾發佈了 GeForce 8 系列的 GeForce 8800 顯示卡，而 ATI 則於半年後才發佈 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發佈支援 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 宣布於 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**不公開協定**保護的活動，該協定限制記者不准報導每一個細節。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，在此系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**最高端產品線。系列中的 Radeon HD 2900 XT 512MB GDDR3 版本發售定價為 399 美元。它是針對高端遊戲玩家，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 系列的高端顯示卡，Radeon HD 2900 XT 擁有 7 億多個電晶體，並採用統一著色器架構。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像素數據，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 延遲發佈的原因。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，並整合了音效卡，音訊和影片數據就能同時利用 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 發佈的 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（24 厘米）。

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 非常成功的中階主流顯示卡。

### 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 中的兩台微星筆記型電腦。

最後於 NVIDIA 發佈 GeForce 8M 系列顯示卡一周後，ATI 正式發佈 ATI Mobility Radeon HD 2000 系列顯示卡。此時發佈五個型號，Radeon HD2300、2400、2400XT、2600 和 2600XT，恰好與 NVIDIA 的 GeForce 8M 顯示卡對應。

* Mobility Radeon HD 2300 - 已上市，90 奈米製程製造。只支援 DirectX 9.0c，POWERPLAY 6.0 版省電技術。
* Mobility Radeon HD 2400 (XT) - 7 月上市，65 奈米製程製造。支援 DirectX 10，UVD 影片處理引擎，POWERPLAY 7.0 版省電技術。64 bit 顯示記憶體頻寬。
* Mobility Radeon HD 2600 (XT) - 7 月上市，65 奈米製程製造。支援 DirectX 10，UVD 影片處理引擎，POWERPLAY 7.0 版省電技術。64、128 bit 顯示記憶體頻寬，保留支援 64bit 記憶體頻寬相信是希望廠商能彈性控制成本。

## 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像素著色引擎。當頂點著色引擎負荷很重時，像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、幾何著色和像素著色合併成一個彩現流程。所以每一個統一流處理器都能處理頂點、幾何和像素數據，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，數據會傳送至超執行緒分派處理器。

### 超執行緒分派處理器

從裝備引擎取得數據後，就會透過**超執行緒分派處理器**分配數據，將頂點數據、像素數據和幾何數據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數據、像素數據和幾何數據分類，再將數據分為資料流。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。

除了將數據傳送到流處理器外，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，可以快速呼叫數據。

### 流處理器

**流處理器**之後會從**超執行緒分派處理器**取得待處理數據。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（MADD）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純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數據、像素數據和幾何數據。

### 紋理單元和快取

ATI 始終認為在立體運算當中，像素彩現單元的重要性較高。所以從 Radeon X1 Series 開始，像素彩現單元的數量漸漸超越紋理彩現單元。在 R580 核心中，**像素彩現單元**和**紋理彩現單元**的數量比例是 3：1。R600 核心中，比例進一步拉大。NVIDIA 方面，縱使意識到像素彩現單元的重要性，但在 G80 中，比例仍維持在 2：1（即是有 128 個流處理器，64 個紋理單元）。

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。而彩現處理則講求硬體運算能力，所以 ATI 將像素彩現單元的數量提高。

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 紋理採樣器和 4 個 FP32 紋理過濾單元。

* 紋理定址處理器 - 用來執行著色指令，為紋理尋找控制位址
* FP32 紋理採樣器 - 每個周期可以取得 1 個單資料數值
* FP32 紋理過濾單元 - 每個周期可以雙線性過濾 1 個 64-bit 色彩數值，或者每 2 個周期雙線性過濾 1 個 128-bit 色彩數值。

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（比上一代快 7 倍），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。高品質模式成為預設模式，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。在高解析度和開啟 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，而資料的儲存會通過 Ring Stop 直至到達指定記憶體。由於兩個環的走向是相對的，多數通過一個 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，所有資料都必須通過環形匯流排傳輸，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化的，通過升級驅動程式，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**。它可以在像素著色之前和之後檢查 Z 快取。無用的像素將不會被彩現，提升顯示核心的運算效率。

### 彩現器後端

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，紋理壓縮是無失真的壓縮方式。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 倍多採樣反鋸齒和最高 24 倍的自訂過濾器反鋸齒 (CFAA)。R600 進一步增多採樣點的數量，甚至延伸到附近的像素去。它是可程式化的，通過升級驅動程式，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，用來偵測已彩現完成圖像的邊緣。這樣，圖像的**邊緣像素**就可利用高品質的過濾器和更多採樣點進行反鋸齒處理。而**其他像素**就可利用較低品質的過濾器和較少的採樣點進行反鋸齒處理。這樣邊緣可以更平滑並且保留圖像的細節，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** 系列整合了這個解碼器。高端的 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，並整合了音效卡。

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整合了一個 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，例如高解析度電視。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數據，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**（例如：音效卡）接收音訊數據，再將音效和影片數據整合，最後透過 HDMI 輸出數據。但仍然解決不掉失真現象。

HD 2000 系列的音訊處理器支援 AC3（5.1）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。它的作用是優化影片的品質，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

### 桌上型顯示核心

#### 獨立顯示核心

* 1 核心佈置：流處理器（統一彩現單元）數量：紋理對映單元：彩現輸出單元
* 2 百萬材質／秒，是材質填充率的單位。所有這一代的晶片由於每條管線只有 1 個 TMU，所以材質與像素填充率都一樣。
* 3 百萬三角／秒，是測量晶片多邊形計算能力的單位。與向量著色器有相關性。
* 4 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。

#### 整合式顯示核心

* 支援 DirectX 9.0b 以及 OpenGL 2.0
* 基於 Radeon X700 的核心改建

### 移動型顯示核心

1 頂點著色器數量 : 像素著色器數量 : 紋理對映單元數量 : 彩現輸出單元數量 
2 統一彩現單元數量 : 紋理對映單元數量 : 彩現輸出單元數量

## 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.

## 內部連結

* ATI 顯示核心列表
* 顯示卡
* 圖形處理裝置（GPU）
* NVIDIA
* NVIDIA 顯示核心列表
* GeForce 8

## 參考