AMD RDNA全新GPU架构探秘:三管齐下 迎接光追

 新闻资讯     |      2019-08-16 08:12

AMD发布的新一代RX 5700系列显卡基于7nm新工艺和Navi新核心,而在底层是全新的RDNA架构,已经走过七年半的GCN架构就此挥手作别。

AMD RDNA全新GPU架构探秘:三管齐下 迎接光追

这些年来,很多用户玩家尤其是A饭一直期待一个全新的GPU架构,但这种事儿的难度远超一般人想象,某种程度上设计一个新的GPU架构甚至要比设计一个新的CPU架构还要难。RDNA架构就花费了AMD研发团队长达四年的时间,凝聚了无数人的心血,也开启了AMD显卡历史上第五代重大架构的新时代。

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2000年前,R100核心是A卡的第一代架构,用的还是固定单元设计,3D几何转换和光照效果如今看起来都极为原始。

2001-2007年的R200-R500是第二代架构,简单的VS纹理着色器、PS像素着色器分离式设计,不同的只是比例不同,整个渲染流水线就像一个单通道的单行道。

2008-2011年的第三代TeraScale架构(代表核心R600)实现了一个飞跃,VS、PS融合为统一着色器,也就是我们常说的流处理器,支持VLIW(超长指令字),然后就是2011-2019年的GCN架构(代表核心Southern Islands),统一着色器加独立的标量、矢量单元,二者比例为1:4。

如今,我们迎来了全新的RDNA(Radeon DNA),还是统一着色器,但标量和矢量单元走向融合,支持SIMT(单指令多线程) ILP(指令集并行),类似CPU处理器的SIMD(单指令多数据流),单线程性能和指令集执行效率大大提升。

需要强调的是,RDNA是一个全方位重新设计的架构,并不是GCN的又一个升级版,也不是与GCN的混合体,只是集成了GCN架构的指令以保持向下兼容,现有技术仍然可以在RDNA架构上得到支持。

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RDNA架构将是AMD GPU显卡未来多年的基石,接下来我们将看到采用7nm+工艺的第二代版本RDNA 2,看路线图有望明年初和我们见面。

除了RDNA新架构,Navi核心还有7nm工艺、GDDR6显存、PCIe 4.0总线、Radeon媒体引擎、Radeon显示引擎等诸多全新特性。

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Navi 10核心集成了103亿个晶体管,相比Vega 64 125亿个少了大约18%,而核心面积只有251平方毫米,相比Vega 64 495平方毫米更是小了足足一半,因此单位面积性能提升了足足1.3倍。

尽管晶体管更少、面积更小,Navi 10核心的性能相比于Vega 64却提升了14%,同时功耗降低了23%,能效比因此大涨50%。

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纯架构性能上,Navi相比于Vega在同等功耗、同等配置下提升多达50%,反应到实际产品上,这贡献了产品性能提升的60%左右,另外有大约25%来自7nm新工艺的加持,还有约15%来自频率以及功耗的改进。

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AMD表示,RDNA架构的设计理念主要有四个方面,性能上要满足在现代游戏负载需求,能效上要充分优化功耗和带宽利用率,功能上要壮大生态,扩展性上要从移动到桌面到云端通吃。

为实现上述目标,RDNA架构主要从三大方面进行了变革,包括CU计算单元、缓存、流水线,接下来我们逐一和大家分享,但鉴于GPU架构的技术性太强,我们只是蜻蜓点水地大致看一下,最后还有AMD关于光线追踪的规划。

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