ATI Radeon X1800 XT/X1900 XTX架构分析

2005年10月初，ATI推出了代号为R520的Radeon X1800系列产品，作为ATI的第一个高端Shader Model 3.0产品，R520拥有90nm制造工艺、6xxMHz的高频率、HDR+FSAA等诸多特点，就技术而言，Radeon X1800的确是非常令人艳羡的产品。，不过由于在对技术的追求上过于激进，导致这款本来应该在05年4月发布，和G70同台竞技的产品足足晚了半年才上市，在目前这个GPU半年就更新一次的年代里，Radeon X1800的延期发布给ATI带来了不小的市场和舆论压力。

在代号R520的Radeon X1800发布还不到4个月，ATI又发布了基于改良架构，代号R580的Radeon X1900系列产品。ATI在农历2006中国狗年的春节前夕，拿出了目前地球上最快的显卡产品。

抛开产品不说，ATI的举动很容易让人想起3年前，nVIDIA在处理NV30问题上的做法。风水轮流转，历史总是喜欢开玩笑，只不过这次被开玩笑的对象换了位置。但不管怎么样，X1900的“抢先”发布，让X1800的过渡产品的色彩愈发浓烈。

从上图可以看出，R580的Vertex Shader和R420的Vertex Shader结构非常类似，采用的是128位向量ALU+32位标量ALU搭配的方式，每个周期各Vertex Shader能完成两条Vertex Shader指令，8个Vertex Shader每个周期一共能完成两个顶点的转换操作。

   不过新的R5xx体系由于引入了Shader Model 3.0，Vertex Shader也因此支持VS 3.0，包括像分支、循环、子程序等动态流控制指令都获得了支持，每条Vertex Shader程序长度可以长达1024条指令，加上动态流控制后程序的长度就可以看作是几乎没有限制的。

   和GeForce 7不同的是，R5xx的这个Vertex Shader缺少了Vertex Texture Fetch（顶点纹理拾取）单元。Vertex Texture Fetch单元是实现对Displacement Mapping硬件加速的前提，那么R5xx的Vertex Shader是否真的缺少Vertex Texture Fetch而需要CPU来执行Vertex Texture Fetch呢，这个问题我们将在下面讲到。

我们再来看R580的VS结构，从上图可以看出R580和R520之间的最大区别，R520只集成了4个Quad Pixel Shader Core，因此Pixel Shader的数量只有4x4共16个Pixel Shader单元，而R580的Quad Pixel Shader Core的数目达到了12个，因此集成的Pixel Shader单元达到了令人恐怖的4x12共48个。至于为什么ATI要如此“疯狂”的增加像素单元的数目，下面会讲到。

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，在晶体管数量只增加20％的情况下，渲染能力在理论上能增加了200％，像素渲染单元跟纹理单元的比例是3：1。实际上ATI已经在中端的RadeonX1600上应用这种设计思想，形象点来说，一片RadeonX1900等于是由四个RadeonX1600组合而成的。

那么我们怎么理解ATI玩的这个数字游戏呢？我们通常说X1800XT和7800GTX有多少条管线时，严谨的说法应该是16×1和24×1，因为他们的每条管线都拥有1个处理单元，所以像素渲染管线和像素处理单元是完全等同的。然而到了R580就不同了，虽然R580的规格依然是传统的16条像素渲染管线，但每条管线却拥有3个像素渲染单元，也就是相当于48条管线的规格！这也是“像素渲染单元”与通常所说的“像素渲染管线”之间的区别。