【转】D6970架构改变 新高端GPU Cayman简析【硬派网】

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看不到图的直接：http://www.inpai.com.cn/doc/hard/137168.htm


第1页：高端GPU Cayman采用新架构


    AMD计划于11月推出的新款GPU「Radeon HD 6900（Cayman）」在GPU架构上将会发生改变。此产品属于AMD公司新系列GPU「Northern Islands」中的发烧级GPU。Northern Islands（北岛）中第一款性能级GPU「Radeon HD 6800（Barts）」与之前推出的「Radeon HD 5870（Cypress）」采用了基本相同的架构，但是Cayman则有所不同。




那么这次AMD为什么会在高端Cayman上采用新架构，而在Barts上依然使用以前的旧架构设计呢？上周在台北市内召开的技术峰会「AMD Technology Forum and Exhibit (AMD TFE)」上，AMD公司高层Eric Demers先生(GPG Chief Technology Officer, AMD)就有关Cayman进行了说明：“从风险管理的观点来看，新架构GPU的开发当面对核心尺寸和日程时均是十分危险的。如果核心尺寸过大，那么今后就有可能会影响到计划。因此新架构在高端发烧GPU上更适用。”

    说到原因的话，主要是由于发烧级GPU在成本上具有一定的灵活性。这样就算出现了成本提升，在产品价格上也有平衡的空间。而对于产品线上定位更低的价值级、性能级以及入门级等GPU产品上，由于产品本身价格就低，因此可以调整的空间就不大。因此这也是为什么AMD会在Cayman上采用新架构的第一个理由。




TSMC工艺路线图

    第二个理由就是此次计划在时间上非常紧。由于TSMC取消推出了32nm工艺，而当前的40nm工艺又不能跳过，因此远期产品计划的变更会随着时间的变化而越来越难。至于Cayman的推出日期，基本上会确定在圣诞期间，也就是11月底至12月这段时间。

    Eric Demers表示，如果不能够按照计划及时推出新产品，那么在200美元级显卡市场上AMD将可能会落在对手后面（估计是指GTX460系列），因此Barts，也就是Radeon HD 6800必须更早推出；而Cayman不用那么急，有时间采用新架构。另外就是由于工艺上仍然是使用TSMC 40nm工艺，因此Cayman架构变化的结果就是核心尺寸将会变大，而成本提升的可能性也会很高。

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Cayman核心构成分析

    在微架构方面的变化，主要是AMD GPU 基本处理单元VLIW（Very Long Instruction Word）处理器的构成，同时几何管线的容许量也得到了强化，但是仍不是架构根本性的变化。另外对于Cypress处理器的构成，AMD在介绍双精度浮点运算时曾介绍道：“Radeon HD 6900也就是Cayman，将会很好支持双精度浮点运算，其性能比率将会高于Radeon HD 5870。此次GPU内部发生了改变，Radeon HD 6800对单精度运算和双精度运算的比率是5分之一，而Radeon HD 6900则为4分之一。因此即使Radeon HD 6800拥有同样的流处理器数量，Radeon HD 6900的双精度运算性能也可以提升20％。”

    之前的Radeon HD 5800架构，在一个流处理核心中内置有5个单精度浮点(FP)运算单元，每个时间周期循环可以进行一次双精度浮点运算。因此，双精度/单精度比率为5分之一。那么Radeon HD 6900变成了4分之一，这意味核心构造出现了变化，这个具有重要的意义。




RV770 VLIW处理器

    AMD GPU自Radeon HD 2900（R600）以来就基本上保持着相同的构造，运算单元由「线程处理器（Thread Processor）」以及「VLIW处理器」组成。而VLIW处理器则由4个单精度FP MAD和1个单精度FP SFU组成。各个运算单元能够执行各自的指令。




SIMD发出VLIW指令

    VLIW处理器总共能够执行6条指令（5运算指令+1控制流量指令），AMD架构中长VLIW指令在编译程序时会包含6个指令。

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性能/核心效率与架构改进

    目前AMD GPU VLIW构成被分成了更多的块，而SIMD的各个运算单元也可以执行个别的指令。4-way MAD SIMD单元通过VLIW中的4个MAD单元进行了重组，同时**单元也兼有MAD功能。这样，能够在一个时钟周期最高实现5条指令运算的VLIW处理器就这样诞生了。

    这似乎意味着AMD的图形架构开始向更加的通用性方面发展。Demers先生在推出Radeon HD 5870的时候曾表示，将保持VLIW处理器的构成，并且会朝这个方面发展。在图形处理多的时候，这种构造将能够充分发挥Vec4 VLIW的效率。但是在非图形应用中，也会出现性能难以发挥的现像。




AMD/NVIDIA对比图



Radeon HD 6800概要

    虽然目前还并不十分清楚Cayman的微架构，不过通过其VLIW单元能够支持5条指令来看，与之前的GPU架构显然不同。由于AMD架构是以VLIW处理器为基本，因此其性能/核心效率比要优于NVIDIA架构。除了运算单元以下，指令控制部分的硬件限制也会更少一些。比如AMD架构中80个运算单元每个时钟循环会发出一条VLIW指令，而NVIDIA的GF100有36个运算单元则每2个时钟运行一次，发出2个不同的指令。




GPU核心尺寸变化图



GPU处理器数量对比

    如果AMD采用小核心设计，灵活性会相对高些，但是指令发出的上限会受到限制。由于Cayman仍然使用的是当前的40nm工艺，因此晶体管数量提升的空间有限。如果不想采用NVIDIA公司的大核心方案，那么AMD除非进行一场彻底的变革。

love571437

WHY？
我怕图片的网链不好用，大家可能看不见图，就把图片保存下来，又用附件上传，为什么只有最后一张看得见啊，是单张图片不超过100K，还是所有图片加一块不许超过100K？
真闹心，

slr

图片全挂，换图床吧，tu.6.cn算了

mayday1234

LZ的帖子图片都有点问题，换个图床吧

forevercwj

价格合适点，回到48时代的性价比，我就重回A卡。。。。68系列的价格和性能，让人很伤心。。