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    AMD Hawaii核心架构解析

      R9 290X及R9 290显卡都使用了新的Hawaii(夏威夷)核心,与前代HD 7970使用的Tahiti核心相比,二者都使用了AMD的GCN架构,放弃了之前使用多年的VLIW体系,提高了计算效率。在具体的设计上,Hawaii则比Tahiti还有进一步的改善。


    Tahiti核心架构示意图

      Tahiti核心有32组CU计算单元,每组CU单元由4组SIMD阵列组成,每组SIMD阵列又有16个ALU单元,1个纹理单元,这样总计有2048个流处理器单元,128个纹理单元。前端则有2组ACE管理单元,2组几何单元,他们与32组CU单元搭配了8组后端单元,共享768KB L2缓存和6组64bit GDDR5显存,总计32个ROP单元,384bit位宽。


    Hawaii核心架构示意图

      Hawaii核心首先大幅增加了计算单元数量,它由4组Shader Engine渲染引擎组成,每组渲染引擎又包含11组CU单元,每组CU单元的组成基本不变,这样一来CU单元总数就从原来的32组提高到了44组,流处理器单元数量从2048提高到了2816个,纹理单元则达到了176个。

      此外,几何单元和光栅单元也被放到了渲染单元中,Hawaii核心的几何单元数量就从原来的2组变成了4组,而ROP单元从原来的32个暴增到64个。

      核心规模的增长也使得Hawaii的核心面积达到了438mm2,晶体管数量达到了62亿个,但是与Tahiti相比,在同样的28nm工艺下,Hawaii的晶体管密度实际上增大了,核心面积只增加24%的情况下晶体管增加了近50%,几何渲染能力提升了90%。


    前端单元改进很大,ACE单元数量和执行能力都有大幅提升

      在Hawaii架构中值得关注的改进还有前端单元,ACE异步计算引擎从之前的2组提高到了8组,而且Hawaii的ACE单元执行能力大幅提升,每周期可管理8个队列,Tahiti核心中的ACE每周期只能管理2个队列,总的管理能力从每周期4队列提升到了每周期64队列。

      根据此前对PS4处理器的分析,Hawaii的8个ACE单元设计跟PS4是一样的,管理能力也是一样的,据说这是索尼建议AMD改进的,这事不管真假都说明AMD和索尼(Xbox One中也跟微软合作了)的合作不是简单的定制APU而已。


    512bit位宽

      另一个值得注意的地方是显存位宽,Hawaii核心将成为Radeon HD 2900XT之后另一个采用512bit显存位宽的显卡了,此前包括NVIDIA的GK110和AMD的Tahiti核心在内的一众旗舰显卡都只用了384bit位宽。

      对于显存位宽的问题,我们之前在GPU 14大会上也曾询问过AMD的设计师,后者解释说512bit位宽比384bit位宽确实要复杂一些,但是AMD也仔细评估了高频率+低位宽与低频率+高位宽两种显存设计的利弊,认为高位宽+低频率的组合还是要优于前者,通过优化,521bit显存控制器占用的面积反倒比之前384bit位宽更低20%,因此Hawaii选择了512bit位宽,这样一来显存频率不需要太高就能达到极高的带宽。

      实际的显存运行速度是5Gbps,总的内存带宽是320GB/s,比384bit位宽+6Gbps速率的GK110和Tahiti核心的带宽依然要高出20%,如果换算成单位面积的带宽,这个指标更比前代高出50%以上。


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    • 游客  2013-10-25 20:54

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    • 游客  2016-02-04 16:51

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    • 我匿名了  2014-08-10 11:40

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    • 游客  2013-11-27 16:39

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    • 游客  2013-11-01 20:25

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    • 游客  2013-10-27 23:27

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    • 游客  2013-10-27 22:03

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    • 游客  2013-10-27 17:15

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    • 游客  2013-10-26 20:27

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    • 游客  2013-10-26 15:31

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    • 游客  2013-10-26 10:48

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    • 游客  2013-10-26 10:44

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    • 游客  2013-10-26 10:20

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    • 游客  2013-10-25 23:29

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    • 游客  2013-10-25 11:56

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    • 超能网友终极杀人王 2013-10-25 11:55    |  加入黑名单

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