第二章：GPU结构与ATI产品发展

    ● 第二章：GPU结构与ATI产品发展

    3D计算机图形基本图元是投射空间中的3D顶点，表示为一个四元组（x,y,z,w）的向量，四维的颜色存储为四元组（red,green,blue,alpha）的向量（通常缩写为R,G,B,A），其中Alpha一般表示透明的百分比。统的GPU基于SIMD的架构。

    SIMD即Single Instruction Multiple Data，单指令多数据。这种架构天生是为了应对顶点与像素四元组数据而设计的。随后像素着色器还是延续SIMD结构，而顶点单元设计成MIMD组织形式，这是因为顶点单元的操作相对简单，以VS为基础试做MIMD的结构，不论操控还是吞吐都会比较好调整，而且能够得出很好的实验数据。这种分歧，奠定了AMD和NVIDIA两家公司未来的GPU架构主要区别。

    作为全世界成立较早和目前仍然具备绝对影响力的图形芯片生产厂商，ATI一直在探索图形芯片发展的方向，并在这25年发展历程中长期领跑GPU性能增长。ATI在1985年使用ASIC技术开发出了第一款图形芯片和图形卡，并在1996年发布了业内第一款3D图形芯片。2000年4月ATI发布了Radeon图形芯片，这是当时世界上最强的图形处理器，Radeon标志着ATI进入高端游戏和3D工作站市场。

    2002年ATI发布了让竞争对手无法想象的Radeon 9700芯片，这是R300架构的高端旗舰，也是当时所有高端玩家和专业图形工作站梦寐以求的GPU产品。2003年ATI为微软推出的游戏主机XBOX开发业界尖端的图形单元Xenos，并影响了此后几年间的图形编程环境。这款芯片另一层意义在于它打开了ATI统一渲染架构道路，也为后来几年的产品发展变化打下了坚实基础。

    2006年夏季，ATI与AMD做了一次“门当户对”的联姻，此后ATI品牌仍然存在并继续和NVIDIA在图形芯片市场上抗衡。2009年9月AMD发布了业内首款基于DirectX 11的Radeon HD5870显卡，同时将ATI Radeon品牌再次带上性能顶峰。这颗代号RV870的芯片还有一个重大的意义在于它将ATI统一渲染架构做到了最难以掌握的平衡。

合并后的AMD和ATI能够带来新的契机

    自从统一渲染架构提出以来，ATI一直在寻求对这款架构的完善，我们看到继Xenos之后的在PC市场ATI设计了Radeon HD2900XT，它能够支持DirectX10标准，拥有当时规模最大的流处理器阵列和显存控制器。Radeon HD3870则代表了工艺和架构的完美妥协，它为用户提供了性价比较高的选择。

    随后发布的Radeon HD4870大幅度改进了芯片架构，面向通用计算增加了LDS单元，设计了更为复杂的存储体系，中高端单芯片突破1TFLOPS是它的典型特征，这一浮点吞吐量背后的支撑是它相对于上一代产品2.5倍的流处理器ALU数量提升。直到我们现在使用的ATI高端产品Radeon HD5870则将ATI统一渲染架构浮点吞吐推向极致，在优化存储体系和运算单元的同时，获得了业内公认的更高性耗比。

    未来ATI图形芯片架构将会呈现出如何的发展趋势？SIMD结构流处理器的优势是否值得继续保留？或许ATI在嫁给AMD之后做出的抉择远比我们想象的要复杂很多，这种抉择已经不是为了产品更适应市场，而是为了AMD今后对自身的定位和发展方向。

    在这一部分我们将从Xenos芯片的设计思路来展开我们对统一渲染架构的探寻和预测。当然不要忘记AMD未来还有一款神奇的产品即将出现在我们的视野，那就是Fusion融合架构相关产品，我们相信最快速度的融合能够提升产品的效能和竞争力，而更深层次的融合将带来更大的想象空间。