32nm缺失时代 AMD HD6900架构细节解析

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NO.1  GPU核心架构变化必然

   AMD计划于11月推出的新款GPU「Radeon HD 6900（Cayman）」将会对GPU内部架构进行改变。这也是自推出Radeon HD 2900（R600）之后首次进行的GPU核心架构出现变化。虽然都属于「Northern Islands」系列产品，但是主流级GPU Radeon HD 6800（Barts）仍然基于的是老架构，而高端AMD GPU的架构则与其它产品不同。

    在高端产品上推出新架构，一直以来都是GPU厂商使用的战略。但是AMD这个时候选择这个战略也会让人产生一些疑问，原因就是自推出Radeon HD 3800（RV670）以后，AMD从高端到低端产品都是全面转入新的架构。实际上在之前推出的总计三代产品中，也没有出现过同系列产品采用不同架构设计的情况。也就是说，同一系列的产品均基于的是相同的核心架构。


                                      NorthernIslands核心发展规划

    其实AMD决定此次使用这种战略也有其很清晰的理由。这就是在过去推出的三代产品中，AMD一直都没有对GPU的核心架构进行改变。基本上来说虽然图形核心的升级换代频繁，但是其架构基本上都保持一致，而这也使得AMD能够顺利进行GPU产品的更新换代。


                                           GF100派生产品

    而NVIDIA则如同上图所示那样，近年来对GPU核心架构进行过彻底的变革，并且还进行过两次改良（GT200/GF100）。

      NO.2再推大芯片战略

    不过通过Cayman，AMD改变了之前的策略，决定对架构进行更新。可以说Cayman是AMD推出Radeon HD 2900后，第一款对核心架构实现规模变更的GPU。但是出于风险方面的考虑，AMD在产品战略的执行方面不得不深思熟虑，因此决定只在高端产品上采用不同的架构。

    同时AMD GPU核心尺寸的控制战略也不得不进行相应调整。自Radeon HD 3800以后，AMD就已经不使用与NVIDIA一样的大核心GPU战略，在推出发烧级GPU产品时则使用双芯片设计方案。不过此次可以推测Cayman的核心面积要大于Radeon HD 5870（Cypress），因此可以说AMD的核心面积控制战略也将会出现调整。


                                            TSMC工艺路线图

    根据AMD的介绍，Northern Islands系列产品原计划使用32nm工艺。当前使用的是40nm工艺，就算变更核心架构会导致晶体管数量增加，升级为32nm工艺之后，所引起的核心面积的增加也可以控制。但是现在的情况是TSMC取消了32nm工艺，决定直接从40nm过渡至28nm，因此AMD Cayman将不得不接受核心面积提升的现实。


                                     2009年～2010年GPU核心面积发展

    可以肯定的是，Cayman的核心面积将会因为架构的变化而提升。如果考虑Radeon HD 2900的核心面积为400平方毫米的话，Cayman的面积超过这个数字也不是不可能。同时核心面积的提升也意味着功耗和成本的提升，而这也是为什么Cayman被定位于发烧级产品的原因。



                                     Radeon系列产品路线图

    总之对于AMD来说，Cayman将会成为其时隔多年后再次推出的单芯片发烧级GPU，其产品代号定为「Radeon HD 6970」；而作为Cayman的双芯片版的Antilles性能则更是登峰造极，其产品代号很有可能会定为「Radeon HD 6990」。

  NO.3 HD6800亮点一并采用

    通过前面的介绍我们已经可以确定，Cayman架构将会进行较大幅度的变革。不过除了这些可以看得见的改进以外，在一些不易看到的部分AMD同样也进行了改进。比如AMD在之前推出的Radeon HD 6800设计中，采用了小核心高效率的设计。对此AMD公司Eric Demers先生(GPG Chief Technology Officer, AMD)介绍道：“HD 6800不仅仅减少了SIMD核心的数量，在产品设计也进行了其它一些变更。这样的结果就是架构变得更具效率，并且减少晶体管数量，同时芯片也变小了，比如I/O模块在尺寸上就比以前小许多。

    另外就是新设计获得的最重要的成果应该就是高频率化了。这里所说的高频率并不仅仅只是处理器，还包括有ROP（Rendering Output Pipeline）以及光栅引擎等固定功能单元，而这些固定功能单元一直以来都是高频率化发展的瓶颈。从整体来看，速度相比以前提升了20％。


                                       Radeon HD 6800架构

    Radeon HD 6800在设计上并没有完全延用之前的Evergreen体系，由于在设计上进行了更新，大部分模块的尺寸得到了缩小同时频率也获得了提升。正如Demers先生曾经指出的那样，I/O模块很难缩小，因此会占据核心的很大面积。如果在这里出现突破，对于芯片的小型化会很有帮助。虽然Radeon HD 6800与Radeon HD 5870相比处理器数量变少了，但是其它部分保持不变，核心面积则只有其76％（334平方毫米→255平方毫米）。如果不能减少I/O部分尺寸，实现这个规模的缩小是无法实现的，而这样的设计可以说也将会在Cayman上继续得到使用。


                                                  AMD GPU数量对比

Radeon HD 6800的节电设计也很不错，它可以实现在必要时停止芯片各个模块的运行以实现电流消耗的减少。根据AMD公司Eric Demers的介绍，Radeon HD 6800采用了三重节电设计。

    简单得说就是HD 6800的SIMD核心支持自动关闭功能。在运行时如何某个SIMD核心处于待机状态并没有处理数据，那么核心就会选择关闭这个SIMD。比如在进行轻负荷处理时，SIMD核心只有一个在运行时，其它的SIMD就会自动关闭，这样整体功耗就会明显下降。

    Radeon HD 6800这样的设计能够显著得降低功耗，因此这样的技术根据推测应该会继续在Cayman上得到应用。

robin567

580和6970一起上，很给力啊

Orient_Ea

没图呢~~~~

xiangshui

Y的，6970别又走2900XT的老路，来个高耗低能，搞得大伙跌破眼镜

lajia

期待。。。。。。。。。。。