? 前言：NVIDIA公司历经长时间酝酿的Fermi架构高端产品GTX480/GTX470发布已经结束，经历了长达一个月的忙碌，我们已经了解到了这款产品的各项特性，众多用户和开发者组成显卡圈最近也趋于平淡。如果别人问到我，了解NVIDIA和AMD两家产品的性能后，你该做些什么？我想我该回忆两家公司这些年来在统一渲染架构方面成果，更重要的是思考它们所采用的不同发展模式最终带来的结果。

? 今天通过这篇分析和评测文章，我希望能够回顾AMD在统一渲染架构时代的发展历程，换而言之也就是分析从Radeon HD2000到Radeon HD5000系列AMD的GPU芯片设计思路，以及这种思路带给用户最终的使用体验。这是一条由最初的失败，逐渐看到转机，并最后走出自己特色走向成功的路径。如果你能耐心读完整篇文章，相信一定会有所收获。同时感谢迪兰恒进友情送测的“收藏级别”显卡帮助我们完成这次跨越时空的评测过程。

? ● 7年前的狂热和选择

? 2007年6月3日是AMD发布其第一款桌面级统一渲染架构GPU的时间，这款产品被命名为Radeon HD 2900 XT，它代表了全新的R600架构。从名称能够看出它代表了AMD最顶级GPU产品，而它的对手正是NVIDIA公司之前发布GeForce 8800 GTX。

? 我们按照一款GPU芯片的设计周期推测，Radeon HD 2900 XT所代表的R600架构，大约是在2003年开始设计的。而此后流传出的信息也印证了这个猜想，R600架构的设计思路提出，正是始于2003年，此后的故事就从这个时候开始。

? 2002年微软发布了DirectX 9.0，在这一代图形API中，PS单元的渲染精度已达到浮点精度，传统的硬件T&L单元被取消。全新的Vertex Shader（顶点着色引擎）编程将比以前复杂得多。DirectX 9.0的先进特性使得它早就了无数经典的PC游戏，GPU也从这个时候开始走上飞速发展的道路。

? 面对微软发布的全新API，两家厂商的反应是不同的。此时NVIDIA沉浸于【【微信】】带来的全盛，这是一款在DirectX 8.0为NVIDIA公司带来无数好评的GPU产品，同时它当之无愧地代表了图形业界的最高性能。NVIDIA为了追求完美，选择稍作等待来支持更成熟的DirectX 9.0，在NDIDIA心中所谓“成熟”的Shader Model是一个较为特殊的版本，它实际上是由VS2.0和PS3.0组成的。

Radeon 9700与竞争对手规格对比

? 而ATI并没有选择“成熟”的Shader Model，依靠和微软紧密的合作，ATI发布Radeon 9700时，选择了VS 2.0/PS 2.0，并且发布速度惊人。直至5个月后，NVIDIA公司才发布了研发代号NV30的【【微信】】，同时这款产品在功耗和特性方面并不占优。

? Radeon 9700成为了ATI最成功的一代显卡，无论高中低端，R300架构造就的ATI显卡在竞争中都取得明显的优势。R300应该是当时正式上市的最复杂的图形处理器，由0.15μm工艺制造的大约1亿700万个晶体管组成，相对于竞争对手的GPU，它的规模明显放大了很多。

R300芯片微架构

? ATI在这时尝到了甜头，R300的成功让它认为设计一款大型GPU产品，然后通过灵活地组合其功能单元开发出针对中低端市场的小型GPU产品，是非常容易获得利润的，同时保证了自己在高端领域的形象。

? 这种思路直接影响了R600的开发，尽管当时没有明确提出R600这个名称，但是ATI还是信心满满地开始规划未来的美好前景。

? R300的成功，还为ATI赢得了另一份荣誉，那就是微软的信任。同为2003年，ATI和微软宣布了一份开发协议――由ATI来为当时的下一代主机XBOX开发业界尖端的图形单元Xenos。这打破了先前微软和NVIDIA的合作关系，意味着XBOX下一代主机的图形部分将更换一位新的合伙人。到了2005年，微软透露360将使用由ATI设计的专用图形单元，它工作在500MHz的时脉上，拥有48条统一着色器和10M嵌入式内存。

第一款统一渲染架构GPU――Xenos处理器

? Xenos是微软与ATI的合作结晶，于2005年发布在XBOX360游戏主机中。这款GPU最大的特色是采用了统一着色器单元架构，顶点、像素着色器程序都在同样的单元上执行，由线程调度器作动态的资源分配，还引入了顶点纹理拾取（VTF单元）等ATI同期R5XX产品所不具备的特性。

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? ● R520和R580对NVIDIA的影响

? 此后为了应对NVIDIA迅速推出的【【微信】】，ATI发布了Radeon X1000系列产品，开发代号为R520。基于R520的X1800XT是全球首批采用0.09微米制程的显示核心。采用新工艺的好处是不言而喻的，除了使显卡的核心频率能达到前所未有的高度之外也降低了芯片的生产成本。

? 不过R520仍然不是Radeon X1000系列的最终形态，2006年1月24日，距离Radeon X1800发布4个月还不到的时间，ATI正式发布新一代的高端产品――【【微信】】系列。作为06年推出的新高端产品，【【微信】】不仅拥有高时钟频率的特点，而且还在架构上作了大刀阔斧的改进，性能获得显著提升。在玩家眼中最为出色的3：1黄金架构正是在R580时代诞生。

代号R580的【【微信】】系列的每条传统的像素管线拥有3个像素渲染单元

? 传统的管线概念（Pipeline）中，像素渲染单元（Pixel Shader）跟Pipeline数目相同，NVIDIA的G70图形就是这样一个概念；但是ATI在全新的R580图形芯片中，稍微修正了像素渲染单元跟Pipeline的关系。【【微信】】需要重点强调的地方在于，R580图形芯片拥有16条传统的像素管线（Pixel Pipeline），但是却拥有48个像素渲染单元和16个纹理单元，算术处理能力是以前旗舰级GPU的3倍，在晶体管数量只增加20％的情况下，渲染能力理论上增加了200％。

? 【【微信】】让ATI重夺性能王座。ATI从R520到R580让人意想不到的变化无疑激怒了NVIDIA，NVIDIA习惯把持性能王座，它肯定不想王位被ATI夺去。在ATI内部，Carrell Killerbrew（ATi工程院院士、RV770首席架构师）正在下一个赌注，他打赌NV会低估R580，NV会像评估R480一样评估R580。他打赌NVIDIA会被R580弄得大吃一惊然后弄出一颗比G70大得多的芯片。NVIDIA不想丢掉性能王座，所以G80会是一个怪兽。

? NVIDIA果然做出了惊人的选择，不但快速将GPU的着色器Shader结构从SIMD迁移到MIMD领域，同时将MIMD结构的流处理器数目提升到128个。代号G80的GeForce 8800 GTX相对于上一代产品，几乎经过了重新设计，各方面的改进都非常大。

G80微架构示意图

? G80架构使用了多指令流多数据流MIMD结构标量流处理器，一共128个流处理器替代了原来分立的Vertex Shader和Pixel Shader，拥有当时最强的性能，当然G80拥有6.81亿个晶体管，是G71的2.5倍之多，显存方面384Bit显存位宽也充分保证了数据吞吐能力。在性能上【【微信】】显卡把3D图形处理器的性能又引领到一个前所未有的高度，这给对手承重的打击，ATI竟在半年之内拿不出一款足以抗衡G80核心的产品。NVIDIA凭借G80的革命性架构毫无悬念的夺取了3D性能的制高点。

? G80架构奠定了NVIDIA此后长时间的产品线发展规划，直至今天在市场上热卖的GT240等中端产品，都基于G80架构衍生而来。同时G80架构在图形处理方面的执行效率出色，也成为NVIDIA自己至今难以逾越的标杆。

? G80架构的所有流处理器，会被GigaThread线程处理器根据工作负荷，自动分配执行顶点着色器、几何着色器、像素着色器指令，线程调度是硬件执行完全自动化的，加上采用的是标量架构，不管是DX7、DX8、DX9、DX10还是OpenGL，G80的统一着色器都会达到100%的运作效率。这是MIMD架构区别与传统SIMD架构最明显的地方，也是NVIDIA和ATI在走进统一渲染时代所使用的不同策略。

? ● R600与G80的不均衡对抗

? 代号G80的GeForce 8800 GTX相对于上一代产品，几乎经过了重新设计，各方面的改进都非常大。而R600家族的体系架构在一定程度上可以看作是延续自Xenos。

? 但是ATI在2006年7月24被AMD收购以及它之前的研发精力不足，直接影响了R600家族产品的开发受到很大影响。最后导致没有统一架构设计经验的NVIDIA在2006年11月8日成功发布了G80核心的GeForce 8800 GTX显卡，巨大的技术革新和性能提升，获得了用户的一致认同。

至今耳熟能详的G80架构GeForce 8800 GTX显卡

? G80架构使用了多指令流多数据流MIMD结构标量流处理器，一共128个流处理器替代了原来分立的Vertex Shader和Pixel Shader，拥有当时最强的性能，当然G80拥有6.81亿个晶体管，是G71的2.5倍之多，显存方面384Bit显存位宽也充分保证了数据吞吐能力。在性能上【【微信】】显卡把3D图形处理器的性能又引领到一个前所未有的高度，这给对手承重的打击，ATI竟在半年之内拿不出一款足以抗衡G80核心的产品。NVIDIA凭借G80的革命性架构毫无悬念的夺取了3D性能的制高点。

? 直到2007年6月3日，AIT终结了长达7个月的等待时间，Radeon HD 2000家族终于发布。业内第一片DX10 GPU的头衔被G80抢了去，不过ATI这次也没有完全被NVIDIA牵着鼻子走。除了对DX10和统一着色架构的支持外，R600还加入了一些特有的功能。例如，独立于几何着色器（Geometry Shader）的专用曲面细分单元（tessellation），加入属于【【微信】】.1范畴的可编程AA功能等。

? R600架构在最后的设计阶段，已经发现了明显的问题，那就是SIMD结构的流处理器在使用了VLIW之后，过分依赖指令系统和编译器的效率。如果说流处理器数量足够多，则可以在宏观上抑制这种性能下降，但是R600但是只有320个流处理器。

80nm工艺制造的Radeon HD 2900 XT显卡

? 并且受制于台积电的80纳米高速版（80HS）工艺，加之R600集成了大约7亿枚晶体管这个不小的数量，R600最后的工作频率在一味追求GFLOPS浮点吞吐量的前提下达到了740MHz，并且为512Bit显存通道配备多达16颗显存……以上各种因素影响最终让R600架构的高端代表产品Radeon HD 2900 XT的整张显卡提升到高达225W。

? 随着各大媒体对于Radeon HD 2900 XT评测的结束，我们看到了一个让人吃惊的事实。基于R600架构的Radeon HD 2900 XT产品没能够战胜NVIDIA的【【微信】】，甚至在有些领域大幅度落后于对手。这导致Radeon HD 2900 XT的定位只能针对NVIDAI的8800【【微信】】显卡，售价自然也只能和对手的次高级显卡持平甚至略低。

? 现在回忆当时的场景，你甚至无法想象ATI设计出一款全新架构的GPU，又因为巨额亏损惨遭收购，最终这款GPU的性能还是无法对手的高端产品向抗衡。在R600设计完成并走上市场后，整个AMD的GPU设计团队非常沮丧。

? ● RV670开始改进 绝境求生

? R600出现了严重的问题，如果以2003年ATI设计这颗GPU的思路来衡量这款产品，我们可以判断它已经失败，因为耗费巨大研发实力的顶级GPU无法和对手的顶级产品相提并论，更严重的是基于R600架构的其他中低端产品也受到了高端产品的影响，比如说中端2600XT也大幅度落后于8600GT，直至后期驱动改善才获得一定程度的性能提升。

? 现在AMD唯一剩下的，就是未来的开发计划，和一个没有因为失败而相互离弃的团队，这个团队由AMD著名的架构师Carrell Killerbrew带队，后来由来自于Beyond 3D的Da【【微信】】负责接管。

? RV670已经没有时间重新设计芯片，而且巨大的设计成本和GPU相对较短的生命历程，也让AMD放弃了这个决定，ATI只是在芯片的内部进行了一些细微的调整，加入了DirectX 10.1技术的支持，同时得益于AMD在半导体工艺方面的经验以及和TSMC方面的紧密合作，RV670正在悄然发生转变……

代号RV670的工艺改进版显卡

? RV670的GPU微架构并没有任何大的改动，只是将内存控制器由512bit缩减到256bit，这样就带来了芯片内部线长的大幅度下降，同时GPU需要的显存数目也有很大减少，显卡整体制造成本下降。

? RV670可以说是完封不动的工艺微缩，这样的做法我们认为主要是为了更快地把成熟产品做工艺提升后的微缩化产品推出市场。不过在技术特性上，RV670通过简单改进，实现了Direct3D 10.1、PCI Express 2.0 x16以及PowerPlay的支持，这些细节方面的改进最后成为了用户非常欣赏的产品亮点。

? 总体而言，新发布的代号RV670的【【微信】】让我们看到了AMD的愿景和希望。2007年12月，Radeon HD 3870和Radeon HD 3850成功发布。RV670的卖点主要是R600相当的性能但是只需要R600一半功耗、UVD视频引擎、优化流式数据运算、灵活的多GPU交火平台、完整的PCIE 2.0方案等等。

RV670芯片衍生出的高端显卡

? RV670的发布，让AMD已经跌落到谷底的市场占有率出现了一定程度的回升，同时AMD也发现了R600架构一个重要的特性，那就是可以在功率得以控制的前提下迅速扩张，同时不断换用新工艺来降低功耗。这种特性是MIMD结构的流处理器所不具备的，这是SIMD架构常年以来的重要特色之一。沿着这条发展道路，AMD逐渐找到了突破口。RV670让我们看到了改进的力量，而AMD随后设计出的几代GPU产品，则让我们看到SIMD结构Shader巨大的扩张能力。

? ● GT200体现NVIDIA变化方向

? 在2005年，ATI和NVIDIA都面临这样的情况：造一颗最快的GPU，并提供稳定的驱动程序，那么就可以赢得市场。过去几年中，ATI一直是这么干的。但是在公司内部，有一些人认为是时候改变了。在很多方面ATI和NVIDIA都面临不同的挑战，NVIDIA从之前激进的工艺更新策略中汲取了教训，GT200很有可能仍然采用老的，更成熟的工艺，因此导

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  【天极网笔记本频道】近日，AMD公布2023年第一季度财报，财报显示，AMD实现营收53.53亿美元，同比减少9%，这是自2019年以来AMD二季度首次单季营收下滑。在这次财报电话会议上，AMD掌门人苏姿丰确认 RX 7900 XTX 第一季度销售强劲，而且该公司有望在本季度推出新一代主流Radeon 7000系列型号，这通常意味着RX x600/x700系列显卡。

  苏姿丰表示：“在游戏图形方面，我们的Radeon 6000和Radeon 7000系列GPU的渠道销量实现环比增长。第一季度，我们的高端Radeon 7900 XTX GPU销量强劲，有望在本季度推出新的主流Radeon 7000系列GPU，从而扩展我们的RDNA 3 GPU产品组合。”

  去年，AMD推出新一代显卡RX 7000系列，首发RX 7900 XT和RX 7900 XTX两款显卡。而在之前，国外媒体有也曝光了包括AMD RX 7800 XTX、RX 7800 XT 和 RX 7700 XT在内的三款显卡，以及规格参数信息。

  参数方面，采用RDNA 3架构的RX 7000系显卡依然使用台积电5nm芯片，拥有1个主图形计算模块和6个内存缓存模块。不止如此，AMD在RDNA 3的架构上进行了许多底层方面的改动，其中就包括塞进了更多的计算单元以及更多着色器。

  从官方信息来看，这一代的AMD将功耗发挥到极致，每一瓦的性能相较前代都有着50%的提升，这样的策略与英伟达用功耗换性能不同，英伟达巨大的功耗让不少玩家都为之汗颜，而AMD功耗上的提升更加符合玩家的预期。

  其中RX 7800 XTX同样基于Navi 31 GPU，配有70个CU、8960个着色器核心、4个MCD和64MB Infinity缓存。其它规格包括256位内存接口、16GB GDDR6显存和300W TBP。不过外媒普遍认为这款显卡将会被取消发布，主要是因为这款显卡的die尺寸不如英伟达AD102，AMD对其性能方面有所担忧，认为其直面英伟达显卡不具备优势。因此外界认为AMD将不会推出消费级RX 7800 XTX，转而针对工作站市场推出。

  此外，AMDROCm软件的拉取请求中出现了多款未发布的GPU，从 Reddit 网友保存的文本来看，这个PR中证实了相当多的GPU型号的存在：AMD Radeon™ RX 7950 XTX | RDNA3 | gfx1100 | Full |、AMD Radeon™ RX 7950 XT | RDNA3 | gfx1100 | Full |、AMD Radeon™ RX 7900 XTX | RDNA3 | gfx1100 | Full |、AMD Radeon™ RX 7900 XT | RDNA3 | gfx1100 | Full |、AMD Radeon™ RX 7800 XT | RDNA3 | gfx1101 | Runtime |、AMD Radeon™ RX 7700 XT | RDNA3 | gfx1102 | Runtime | 、AMD Radeon™ RX 7600 XT | RDNA3 | gfx1102 | Runtime |、AMD Radeon™ RX 7500 XT | RDNA3 | gfx1102 | Runtime |、AMD Radeon™ RX 7600M XT | RDNA3 | gfx1102 | Runtime | 、AMD Radeon™ RX 7600M | RDNA3 | gfx1102 | Runtime | 、AMD Radeon™ RX 7700S | RDNA3 | gfx1102 | Runtime |、AMD Radeon™ RX 7600S | RDNA3 | gfx1102 | Runtime |。

  如果该列表属实，也就意味着AMD不仅会推出RX 7600 XT显卡，还会推出包括7800、7700和7500在内的多款显卡。同时RX 7950 XTX甚至在去年AMD新显卡发布之前就已经出现，但自始至终没有准确信息来证明这张显卡的存在。从AMD掌门人的言语来看，7月份AMD将推出更多显卡产品，到时候拭目以待吧。