大家都知道DirectX 8 将3D处理分成Vertex Shader 跟 Pixel Shader (DirectX 9只是增加精度) 一次处理都是四个资料 像Vertex Shader 空间三轴跟单位向量(XYZW) Pixel Shader 红绿蓝跟透明度 (RGBA) 因为像素跟顶点当作向量处理 所以又称为"向量运算单元" (vector-4) 这是早期 Geforce 4 跟 Radeon 8的做法 但是这就会衍伸出一个问题 如果我要处理一个材质 譬如说从红色变成淡红色 那我RGBA 四个运算单元只要改一个透明度就好了 这样就会造成其他三个运算单元没事干 所以为了提高运算单元的使用率 Vector-4 被拆开成Vector-3 加一个Scalar (1D纯量) 这样一次还是可以送四个资料 但是如果有需要一次送一个资料时也是可以 虽然整体运算总数不变 但是使用效率却提高了 这是Geforce6 Radeon 9 一直到 Geforce 7 Radeon X1000都是 不同的是Geforce 6/7还可以拆成 2D+2D 进一步增加使用率 不论你是3D+1D 2D+2D 都会有运算单元被闲置 在切下去就没有第二条路了 所以DirectX 10 最大的改变 就是把Vertex Shader 跟 Pixel Shader取消 直接变成 Unnifed Shader 管你是3D或4D 全部拆成1D去计算 这样就可以避免 Shader被闲置 但这样就衍伸出需要更复杂的控制单元来监控附载状况 所以在DirectX 10多加了一个 Geomerty Shader (几何运算) 几何运算的单元称为串流处理器(Stream Precessor 简称SP) R600有320SP G80有128个 数字大并不是就好 因为两个的设计理念完全不同 G80的想法很简单 就是有一个独立的硬体把4D拆成1D 128个SP里有谁闲置就丢进去运算 而R600的状况就比较特殊他是利用VLIW架构64个五路超纯量单元逻辑上拆成 320个1D SP单元再组合成4个SIMD组群 VLIW这个功能是原本用在CPU上做运算指令平行化的技术 这有点像在玩俄罗斯方块 如果本来有1D 2D 3D 4D各一个 透过驱动程式排列後拆成两个5D超长指令串 再送进运算单元(SP)里 资料排列纯粹看驱动程式的写法 必要的时候还可以打散资料再重排 用VLIW来重新排列组合 其实是满冒险的 因为驱动程式的平行化是满费工夫的 由於没有硬体路线 使用率要到达90%是非常难的 不是不可能 是非常难 得要靠驱动程式改版个十几次才有可能达成 G80是靠纯硬体有专门拆散或组合资料 与重组之後平行运算相依性的部分 R600要靠驱动程式 而且得确保不会占太多CPU资源 R600与G80还有个不同之处就是SIMD 无论是R600的超纯量单元与G80的1D纯量单元 都不可能让64个或128个运算单元各自处理不同的指令 这样线路会复杂到爆表 分成组群是必要的 每个组群在单一周期内执行相同的指令 这就是SIMD R600是320分四组 G80是128分8组 由於是SIMD 同组群只运算相同的资料型态 (像素 几何 或顶点)这样可以简化线路且确保高效能 但对使用率就会有一定的影响 因为相同指令的资料有可能永远塞不满群组 而R600就是在SIMD里在做一次简化 让SIMD组群再拆成五路超纯量单元 G80是SIMD切得更细一点 用复杂的线路来换取 单元使用率 总结一下 R600 G80 Unifed shader 架构 相同 支援DirectX10 360个1D纯量单元 内部为 128个1D运算单元 64个五路超纯量单元 VLIW架构 用驱动程式重组 纯硬体架构 资料 核心时脉742MHZ 1.35GHZ 512位元记忆体介面 384位元 32个材质存取单元 32个 16个材质过滤单元 64个材质过滤单元 R600特性是利用驱动程式来重组资料 这样会比纯硬体的G80成本来的低 效能会随着驱动程式不同而有很大的差距 如果驱动程式写得好的话 R600的效能是可能超越G80 有些人会觉得说为什麽ATI不用像Nvidia那样直观的方法去做显卡 反而要用比较困难的驱动程式来重组资料 ATI的想法很明显 逻辑运算单元其实是不复杂的超纯量单元 而且少了重组指令的硬体线路 由於简单 所以可以大量复制成64个 相当於有320个1D scalar 理论运算值超高 但实际的利用率是取决於驱动程式 的VLIW上 将重排指令的电晶体成本转嫁到软体上 先把硬体做出来 靠简单的设计 快速缩小在65nm的晶片上 压低晶片成本 再利用定期更新驱动程式来提升效能 好处是随着驱动程式更新会有意想不到的惊喜(?) 照理来说若驱动程式写得好 执行1D的效能会是4D的四倍 因为VLIW会想办法填满超纯量单元来增加使用率 NVIDIA的想法是 完全靠硬体排成打散资料 控制单元非常复杂 但可强化128SP 性能 在内部切出许多阶(stage) 缩短每一阶的工作时脉 让运算单元变成核心二倍速 的高时脉 好处是驱动程式的开发成本不高 且65nm後时脉可以拉得更高 ATI跟NVIDIA的目的都是在降低成本 但不同的是一个在软体 一个在硬体 写到这里 可能大家都会看出下一个高阶显示卡的决战点会在"成本"与"使用率" 如何降低成本 提高SP的使用率 是ati跟Nvidia是否的打败对手的关键 R600是设计简单 数量多(320SP) 跑得慢(7XXMHZ) G80是线路复杂 数量少 (128SP) 跑得快(1.35GHZ) 到底谁优谁劣 其实很难说出来 以未来性来说 R600简化了线路 有助於缩小制成可以塞进更多的SP 而且驱动程式效能应该会设计的越来越好(应该啦) G80在缩小制成後设计很难像R600那麽简单(因为还要塞进控制单元的电路) 但有立即可得的高效能 未来只能看它们在中低阶产品所做的成本控制了 反正对大家来说 规格多好并不是很重要 要如何做的便宜又效能好 谁就赢了 --

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