2013-10-24
「Hawaii」核心、最強性價比
AMD Redoen R9 290X正式登場
文: Grove Yeung / 評測中心


繼月初 AMD 宣佈推出新一代 Radeon R9 及 R7 系列繪圖卡後,市場一直期待旗艦型號 Radeon R9 290X 的推出,採用設計經改良優化而成的「 Hawaii 」繪圖核心,加上搭載達 512bit 4GB GDDR5 記憶體,效能直逼最強單核心繪圖卡,更重要的是其售價僅為 US$549 ,售價比較同級對手更為「親民」, HKEPC 特別找來全新 AMD Radeon R9 290X 為讀者們探討其設計及效能表現。



傳說中的 GCN 2.0? Hawaii 核心之優化

 

AMD Redoen R9 290X

Radeon R9 290X 的 Hawaii 採用大核心設計,但在 Shared resources 比例上更加合理。

 

早於去年即已傳出 AMD 新一代繪圖核心「 Hawaii 」會採用 GCN 2.0 架構,更認為所謂 GCN 2.0 架構只是 AMD 整合 GCN 架構之使用經驗優化而成。最終隨著「 Hawaii 」核心的發佈,新核心採用的仍然為 GCN 架構,但可見 AMD 總結 GCN 架構上之使用經驗提供究極優化,提供最佳效能。

 

為甚麼說是究極優化呢 ? 這裏要先簡單介紹一下 GCN 架構的特色, AMD GCN 架構針對此前 VILW 4/5 架構的不足作出改進,改進執行效能,並仿傚 x86 ISA 的設計,為未來 AMD Heterogeneous System Architecture 功能作準備。 GCN 架構分為 Private 及 Shared resources , Private resources 包括 Instruction buffering 、 registers 及 vector ALUs ,以提供高效能及高資源利用率為先。 Shared resources 包括 front-end 、 branch unit 及 data caches ,以減少佔用晶片的空間及提升能源效能比為主。

 

對於「 Hawaii 」核心來說, AMD 一方面增加 Private resources 的數目,使 Radeon R9 290X 繪圖卡擁有 2816 個 Stream Processors 及 176 個 Texture Units ,對比 Radeon HD 7970 的 2048 個及 128 個。由於擁有更多的運算資源,所以 GPU Textures fill rate 提升了一倍, GPU 的 FP 運算能力分別達到 5.6TFLOPS Single Precision 及 1.4TFLOPS Double Precision 。

 

這點十分重要,因為 AMD 並未如 NVIDIA 刻意為 GK110 加強 Double Precision FP 性能,其 Double Precision FP 相當於 Single Precision 的 1/4 而非 GK110 的 1/3 。結果 Radeon R9 290X 藉著更多的 Stream Processors ,在 Single Precision FP 全面領先 GTX Titan 及 GTX 780 , Double Precision FP 在兩者之間,十分不俗。

 

Geometry Engine 及 ROPs 數目進一步增加

 

在 GCN 推出的初期, AMD 嘗試了「 Tahiti 」及「 Cape Verda 」兩大核心,以及集兩顆「 Cape Verda 」核心而成的「 Pitcairn 」核心,它們在 Shared resources 的數目上也有不同。對於「 Tahiti 」核心來說,由於 AMD 在有限的核心內加入太多 GCN Compute Unit ,沒有同時提高共享資源如 Geometry Engine 、 Color ROP Units 及 Z/Stencil Units ,結果有評測發現 Radeon HD 7970 快不了 Radeon HD 7950 多少,反應「 Tahiti 」核心共享資源不足的問題。在「 Cape Verda 」核心設計中, AMD 把 GCN Compute Unit 與 Geometry Engine 、 Color ROP Units 及 Z/Stencil Units 的比例降為 10:1:16:64 ,並為「 Pitcairn 」核心所承,其比例為 20:2:32:128 ,皆比「 Tahiti 」核心的 32:2:32:128 為寬裕。

 

AMD 在吸取「 Tahiti 」及「 Cape Verda 」兩大核心的使用經驗後,將成果應用到「 Hawaii 」核心上。「 Hawaii 」核心分為 4 個獨立的 Shader Engine ,擁有 1 個 Geometry Processor 及 16 個 Color ROP Units 及 64 個 Z/Stencil ROP Units ,可設有最多 11 個 GCN Compute Units ,使 GCN Compute Units 對各資源的比例為 11:1:16:64 ,十分接近「 Cape Verda 」的比例,而整個「 Hawaii 」核心共有 44 個 GCN Compute Unit 、 4 個 Geometry Processor 、 64 個 Color ROP Units 及 256 個 Z/Stencil ROP Units 。

 

AMD Redoen R9 290X

Radeon HD 7970 的「 Tahiti 」核心 Shared resources 相對較少

AMD Redoen R9 290X

 Radeon HD 7770 的「 Cape Verda 」核心在 Shared resources 比例上較好,為後續產品所採用。

AMD Redoen R9 290X

Radeon HD 7870 的 Pitcairn 核心可視為 2 顆「 Cape Verda 」核心的合成品。

 

 

 

筆者毫不意外 AMD 這次增加 Geometry Engine 的數目,因為增加 Geometry Engine 數目可以提升 Tessellation 效能,這從「 Pitcairn 」、和「 Bonaire 」核心皆內建 2 個 Geometry Engine 可以得見。由於擁有 4 個 Geometry Engine ,「 Hawaii 」的 prim/clk 從 Tahiti 的 2 prim/clk 增加一倍至 4 prim/clk , triangles/sec 性能從 2.1 billion triangles/sec 增加 90% 至 4 billion triangles/sec ,可滿足 4K Gaming 的需要。另外,「 Hawaii 」核心也把 ACE (Asynchronous Compute Engine) 的數目大幅增至 8 個,對比「 Tahiti 」、「 Cape Verde 」、「 Pitcairn 」或「 Bonaire 」核心的 2 個 ACE 設計,可管理最多 8 queues 是從前的 4 倍,能有效提升 multi-tasking 性能。

 

 

 

AMD Redoen R9 290X

「 Hawaii 」核心分為 4 個獨立的 Shader Engine ,資源分配更為有效。

AMD Redoen R9 290X

「 Hawaii 」核心擁有 4 個 Geometry Engine ,大大提升 triangles/sec 性能。 >

AMD Redoen R9 290X

「 Hawaii 」提供 8 個 ACE ,可同時管理多達 8 queues 。

 

 

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