ATI GPU吞吐特性对比与分析

    ● ATI GPU吞吐特性对比与分析

    我们知道ATI现有的R800架构是由R600架构演变而来的，而R600又可以看作是支持DirectX10的Xenos处理器，同时Xenos最大的特色是采用了统一着色器单元架构，这是当时最为先进的GPU架构，所以现在的R800架构还是充满了浓重的传统渲染流处理器色彩，这种沿用至今的SIMD单元同一时间内执行一个线程，各SIMD单元都有自己的寄存器供SIMD内的执行单元共享。

    AMD从R600时代开始，其SIMD核心内的5D ALU采用VLIW技术，可以用一条指令完成对多个对数据的计算。图形Shader指令经过驱动的JIT（即时）编译器编译优化后，变成GPU能识别的机器码并被捆绑成长度数百位元的VLIW指令串包。VLIW指令包到达指令序列器后，会被动态重新安排，序列器会把不相依的指令捆绑成能够尽可能让SIMD单元并行执行的指令串，交给SIMD单元执行。

    VLIW的效率依赖于指令系统和编译器的效率。如果指令并行度较高，则这种流处理器组织结构会受益。如果并行度较差，编译器必须尽可能地寻找指令中的并行性并将其并接为合适的长指令，这样5D ALU中的计算单元就会尽可能地被利用起来不至于浪费。虽然NVIDIA的1D ALU不会遇到这种问题，但是1D ALU最大的问题就是调度器和发射端包括寄存器的晶体管消耗量太严重，理论浮点吞吐量无法获得提升。

开放性通用计算接口OPEN CL

    关于A卡和N卡在开放性的通用计算接口OPEN CL计算方面的性能差异，很多媒体进行过测试，但大家实际上一直在找一个合适的平台，在找一套合适的测试基准程序。目前，首款国人开发的支持GPU的OpenCL通用计算测试程序OpenCL General Purpose Computing Benchmark (简称GPC Benchmark OCL)已经公开并且升级到1.1版本。中关村在线显卡频道决定使用这款软件，对AMD和NVIDIA的架构特性做一些对比，以测试它们在哪些环境中能发挥出更好的理论性能。

    我们使用GPC Benchmark 1.1对当前ATI和NVIDIA顶级GPU做理论浮点运算能力测试，测试选择了最具代表性的浮点吞吐项目，分别是单精度加法、单精度乘法、单精度乘加、密码学SHA-1哈希加密。我们选择了10.3正式版驱动（AMD Radeon HD 5870）和256正式版驱动（NVIDIA GeForce GTX 480）测试平台如下：

GPC Benchmark 1.1吞吐项目测试结果

    除了底层性能的检测软件之外，我们还使用了SiSoftware Sandra 2010版软件来检测显卡所搭载的GPU理论浮点吞吐量。这个测试可以检测GPU的Shader单元运算能力，虽然它是面向通用计算程序设计的，但是在一些较为高端的对Shader负载较重的游戏中，Shader单元运算能力强的显卡可以有更强劲的发挥和更小的性能衰减。

SiSoftware Sandra 2010 GPGPU Processing项目浮点吞吐

    需要注意的是这里检测的仅是理论浮点值，实际运算环境中将会包含大量跳转嵌套分支等指令，只有运算器组织得当的GPU，才能有效避免理论值的大幅度衰减。测试对N卡和A卡则给予了可选择的接口支持，所以测试结果无论是对于NVIDIA还是AMD都比较公正。我们使用的版本号是16.36.2010，测试方法是进入程序后，选择界面中的Benchmark工具，然后选择GPGPU Processing项目。