AMD统一渲染GPU架构 历程回顾与评测

    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GeForce4 Ti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GeForce FX，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。