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 公司在台灣參加台北國際電腦展覽會，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 正是台灣的長榮集團。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發送提取命令，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。編程者可以更輕易檢視和操作數據。著色引擎方面，除了 4.0 版本擁有的頂點著色引擎、像素著色引擎、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 核心整合了 4 個紋理單位與 16 個流核心（每個含有 5 個處理單元，總共 80 個單元）。

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。可以支援循環冗餘校驗，增加數據傳輸的可靠性。

### 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析度玩遊戲。但受顯示器技術所限，解析度提升亦有限。另外，高解析度顯示器價錢高，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，解析度有限。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。

為了解決上述的問題，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 顯示核心都整合了六個顯示輸出控制器。每一個輸出的影像解析度是 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 驗證過的其他組態 (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，新增支援循環冗餘校驗。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，可以傳輸更高品質的影像。又或者可以傳輸更多訊息，包括音訊訊息。而自 Radeon R600 開始，顯示核心都整合了音效晶片。這樣顯示卡上的 HDMI 輸出，可以直接包含音訊和影片數據。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 日正式發佈，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，並通過一顆 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 位元總線，每顆核心皆擁有頻率為 4.0GHz 的 1GB GDDR5 記憶體（即總共 2GB），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 日發佈，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 日發佈。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 日發佈。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 日發佈。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 隻有 720 個流處理器。

### Radeon HD 5600

Radeon HD5670 於 2010 年 1 月 14 日發佈，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 正式發布的核心製程是 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 日發佈，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。

* Radeon HD 5000 系列是 AMD-ATI 圖形處理器系列中最後一個單卡支援雙類比式 CRT 螢幕（即內建兩個 RAM-DAC）特性的系列

1 統一彩現單元數量 : 紋理對映單元數量 : 彩現輸出單元數量 
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（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螢幕顯示輸出，部分型號更可以支援更多的螢幕顯示輸出 
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。

* 1 統一彩現單元數量 : 紋理對映單元數量 : 彩現輸出單元數量
* 2 GDDR5 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

## 注釋及參考資料

## 更多資訊

* GeForce 400
* ATI 顯示核心列表