Radeon HD 5800系列四大热点技术补遗 _ 游民星空 GamerSky.com

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2009-09-24

在Cypress Radeon HD 5800系列显卡发布之时，我们曾对其进行了一番详细介绍，不过由于篇幅所限，很多有趣的新东西都没有深入展开，这里再集中补充一下，涉及核心架构、集成音频、各向异性过滤和反锯齿等等。 一、核心架构

从本质上说，Cypress仍在延续R600以来引入的统一渲染架构，只是在RV770的基础上进行了大范围增强，由800多名硬件工程师、200多名软件工程师在全球六个城市(包括上海)研发，历时十八个月。

从最底层的流处理单元(SPU)开始：AMD在SPU里增加了很多新的硬件指令，并提升了现有指令的执行速度，DX11所要求的Bit Count、Insert、Extrac等操作也加入了进来，另外反常值(Denormal Number)也可以全速处理了。

新增指令中最重要的大概就是绝对误差和(Sum of Absolute Differences)了，简写为SAD。因为在运动估计(Motion Estimation)中的应用，它对视频编码和计算视觉都非常重要。RV770只能软件模拟，每次计算都需要12个循环，而Cypress仅需一个循环，结果就是新核心视频编码速度能提高两倍以上。

以下是Cypress SP能在每一个时钟循环里的作为：

一个32-bit FP MAD两个64-bit FP MUL/ADD一个64-bit FP MAD四个24-bit Int MUL/ADD一个32-bit FP MAD (SFU)

在SIMD阵列层次上，Cypress和RV770看起来完全一样，而变化都是内在的：一级纹理缓存容量还是16KB，但纹理数据读取速度提升至1TB/s；同时新增了一个容量8KB的独立一级缓存，用于计算工作；另外每个SIMD的本地数据共享容量也翻了一番，达到32KB；最后纹理单元也进行了重新加工，填充速度大大加快。

继续提高到整体架构层次，可以看出Cypress的SIMD阵列从10个翻番到了20个，因此流处理器和纹理单元的数量都增加了一倍，分别达到1600个和80个。为了满足如此众多的单元，四个二级缓存的容量也从64KB翻番到了128KB，能以435GB/s的速度为一级缓存输送数据，而RV770只有384GB/s。另外全局数据共享容量翻了两番，达到64KB。

很多人从架构图上看认为Cypress其实是“双核”架构，不过是两个RV770封装在一起而已。事实上当然没这么简单，AMD表示如此布局只是因为核心规模过于庞大。试想：如果AMD掌握了如此程度的二合一封装技术，何必还要再搞个单卡双芯的Radeon HD 5870 X2呢？

再看看如下方式的RV770和Cypress的架构示意图就更清楚了：

RV770

Cypress

ROP光栅化单元数量同样翻倍，现已有32个，目的也是为了满足所有SIMD的需要。除了数量上的变化，ROP单元本身也进行了大幅增强以提高性能，必须现在可以更快地执行色彩清理(Color Clear)，因为很多游戏在两帧之间需要进行数百次这种操作；另外它们还要处理一部分AMD重新引入的超级采样反锯齿(SSAA)，这个后边再细说。

最后是所谓的图形引擎(graphics engine)，主要是为了兼容DX11。AMD(ATI)推广多年而未普及的Tessellation已经纳入DX11范畴，Tessellator也成为DX11流水线的一部分，具备Hull Shader和Domain Shader能力，还有减少细分曲面残影的新算法。此外光栅(Rasterizer)也增加了一个，目的还是为了满足SIMD。

二、集成音频

对于高清发烧友来说，AMD独立和集成显卡一直不支持HDMI接口的多声道音频输出一直是个遗憾，785G虽然支持但做得并不好。现在Cypress Radeon HD 5800系列终于弥补了这一点，而且做得更多。

事实上，Cypress不但支持通过HDMI接口从HTPC向AV功放输出7.1声道音频，还支持bitstream Dolby TrueHD/DTS Master Audio，这是第一款也是目前唯一一款能做到这一点的显卡。当然Radeon HD 5800拿来做HTPC有些不太合适，好在Juniper、Redwood、Cedar等其他中低端核心同样具备上述功能，音频爱好者不妨再等等。

UVD2硬件解码引擎变化不大，不过AMD宣称已经可以在Windows Aero透明界面模式下支持蓝光的播放和加速。

Cyberlink PowerDVD 9的最新内部版已经可以支持Radeon HD 5800的上述新特性，在音频选项里选择“Non-decoded high-definition audio to external device”(非解码高清音频至外部设备)即可开启bitstream TrueHD/DTS-HD MA。

这样程序就不再进行音频解码，而是直接通过HDMI接口把编码音频流传送到功放。利用Integra DTC-9.8和《闪电狗》(DTS-HD MA)，第一次尝试就成功了，没有任何错误。

Dolby TrueHD试验利用《美国X档案》，但只能得到Dolby Digital，换用《变形金刚》也一样，结果证明是PowerDVD 9当前版本的问题。多次切换音频输出模式后，最终问题解决。

不过还有一个小问题，就是Radeon HD 5870传送给JVC DLA-RS2投影仪的只是1080i，而不是1080p，估计是兼容性问题。

三、角度无关各向异性过滤(AIAF)

多年来，反锯齿(AA)技术一直在改进，但各向异性过滤(AF)一直没什么大的变动，AMD和NVIDIA都在使用角度有关(Angle-Dependent)，对画质提升贡献有限，AMD的效果也更差一些。

看看D3D AF Tester测试结果：

Radeon HD 4870

GeForce GTX 285

现在的Cypress Radeon HD 5800终于改用了真正、完全的角度无关(Angle-Independent)，效果可以用完美来形容，玩家可以尽情开启16x AF了。

AMD还表示，新算法不会造成性能损失，只是由于无法在新核心上开启旧算法，暂时没有实际测试予以证实，不过相信即使有影响也会微乎其微。

四、超级采样反锯齿(SSAA)归来

3dfx Voodoo 4/5和ATI/NVIDIA DX7等早期显卡都使用过超级采样(Super-Sampling)，以更高分辨率渲染场景，然后再缩小到目标分辨率进行显示，只不过这种技术代价较高，于是**多重采样(Multi-Sampling)**开始大兴其道，直接以目标分辨率渲染，然后进行三角形边缘采样，发现和消除锯齿，效果不如超级采样，但是速度快多了。

其实AMD和NVIDIA也没有完全抛弃超级采样，比如**适应性反锯齿(AAA)和超级采样透明反锯齿(SSTr)**里都会在某一帧的特定部分上有限地使用，主要对象是半透明纹理，因为它们不是三角形，多重采样无效。

随着Radeon HD 5800的到来，GPU性能大增，而且Shader锯齿是MSAA+AAA所无法解决的，AMD终于完全迎回了超级采样，使SSAA成为纯粹的全屏反锯齿模式，当然MSAA仍然保留着。

不过试验发现SSAA只能在DX9和OpenGL游戏上开启，DX10/11里会切换回MSAA。AMD对此的解释是DX10和更新游戏能让开发人员更好地掌控反锯齿模式，而使用SSAA可能会导致不兼容问题；更进一步地，从性能角度说SSAA也更适合用于老游戏。AMD表示正在继续努力研究DX10+版本的SSAA，不过还需要时间。

还有就是Source引擎游戏里的一个bug。以《半条命：第二章2》里的一处铁路桥梁为例，8x SSAA相比8x MSAA虽然消除了锯齿，但也让整个画面过于平滑，甚至损失了很多细节。由于Source引擎游戏很多，而且受CPU限制很重，本应是SSAA发威的地方。希望AMD或者Valve能尽快修正。

8x MSAA