GDDR5的咆哮！AMD旗舰HD4870权威评测

忆年华

随着AMD HD4800系列的正式发布，AFan们终于扬眉吐气了一回，被压抑了许久的怨气终于在这一刻迸发，从HD4850评测文章超高的人气足以见得民心所向！HD4850是追求性价比的产物，而刚刚上市的HD4870，则代表着RV770核心的真正实力，有了全新GDDR5显存助阵，HD4870的对手已经不再是NVIDIA上代的9800GTX（+）了，而是直接将矛头对准最新的GTX260。

● 800个流处理器！R600架构终于开花结果
    从DX10时代开始，AMD就因R600核心架构问题和延期上市付出了惨重代价，导致HD2000系列高中低端全线产品处于被动局面，直到HD3000系列上市才稍微有些起色。但实际上RV670的架构相对于R600没有本质改进，只不过是通过先进的工艺降低了制造成本，提高了产品性价比，对于高端玩家来说，HD3800低下的执行效能和拙劣的AA性能显然是无法交待的。


而新一代的RV770核心则是卧薪尝胆之作，它将R600的超标量流处理器架构发挥到了极致——ATI只花费了43%额外的晶体管就将流处理器规模扩充了2.5倍！不仅如此，RV770的纹理单元、光栅单元、显存控制器都作了不小的改进，在上代显卡中所发现的问题都被及时修正。通过之前HD4850的评测就可以发现，G92核心最强者9800GTX已不是它的对手，NVIDIA引以为傲的抗锯齿效能在RV770面前简直不堪一击，很多专为N卡优化的TheWay游戏也被一一攻克……
● 避其锋芒以柔克刚！HD4800欲称霸1000-2000元价位
    无论AFan还是NFan，都应该为HD4850/4870的上市而拍手叫好，因为在HD4850面市之前，同级别的9800GTX还要卖2000块以上，HD4850发布当天就迫使NVIDIA将其瞬间降价1000块；而HD4870的出现，则让刚刚摆上柜台的GTX260自降1000元，这种举措在历史上都是极为罕见的。看来一贯保持强势风格的NVIDIA开始感觉到了压力，那么GTX260能否扛住HD4870的攻势呢？

  
HD4850 PK 9800GTX

实际上，从HD3800系列开始，AMD的产品设计思路就发生了改变，将中端显卡作为研发的重中之重，然后通过双GPU打造高端产品。上一次的HD3800仅仅是探路之作，现在的HD4800在吸取了经验教训后，将性能价格比和性能功耗比放在了第一位，努力将晶体管数控制在了10亿之内，这样无论芯片成本还是显卡制造成本都要低很多，HD4850就是严格控制成本的产物，上市价格仅为1399元，为消费者提供了千元价位最高性价比的产品！


HD4870 PK GTX260

    而NVIDIA则一如既往地通过暴力堆积晶体管的方式，打造出至高性能的旗舰显卡，然后再通过阉割的方式降低产品定位。完整规格的GTX280性能自然十分强大，但价格也是高高在上，阉割版的GTX260价格还不错，可是性能损失也不少。此消彼长之后，这就把9.56亿晶体管的HD4870与14亿晶体管的GTX260这两款看似不是同一重量级的产品放在了一起，那么作为挑战者的HD4870在性能上能否带来惊喜呢？

对于55nm工艺制造的RV770核心来说，HD4850默认625/1986MHz的频率其实是很低的，即便如此，HD4850已经击败了675/2200MHz的9800GTX，而且比起同为55nm频率高达740/2200MHz的9800GTX+都毫不逊色。看来800个流处理器的RV770核心的确拥有强大的实力，如果继续提升频率，性能还会有不小的提升空间。

  

HD4870正是代表了RV770核心的最高性能，ATI将默认频率提高到了750MHz，这与55nm的9800GTX+差不多，而显存方面则首次使用下一代的GDDR5颗粒，默认频率从3600MHz（这是等效频率，实际频率为900MHz）起跳，在显存位宽保持不变的情况下，单纯通过频率将带宽提高了近一倍，也就相当于1800MHz 512Bit的水平！

● HD4870显卡全部规格表：



仔细观察以上规格表就能发现以下几个重要问题：
同为55nm工艺，G92核心的晶体管数比RV770少，但是芯片面积反而更大！（原因参见架构解析部分）
虽然HD4870只有256Bit显存位宽，但有了GDDR5助阵，其显存带宽理论值比448Bit的GTX260还要高！
G92核心与GTX200核心的规格差距很大，但55nm的9800GTX+拥有非常高的流处理器频率，因此浮点运算能力已经能接近于GTX260了！
    由此可见，虽然RV770与GTX200核心不是同一重量级的产品，但HD4870和GTX260两款显卡的规格却是不相上下，那么最终性能表现如何呢，今天我们就通过详尽的测试来展现给大家。

首先来详细分析下RV770的核心架构，它源自于R600，但青出于蓝而胜于蓝，ATI对核心几乎所有的模块都进行了改进，而且规模和数量方面大大加强。HD4850/4870令人惊讶的性能表现就是源自于核心架构。
● RV770核心架构图：


   基本上，RV770和RV670的整体结构是相同的，RV670身上所有的模块都得到了沿用，但很多模块都经过了重新设计或者优化设计：
1。SIMD阵列扩充为10组，每组SIMD绑定专属缓存及纹理单元；
2。纹理单元数量扩充为10组，寄存器容量增加；
3。继续提升几何着色的效率，适应未来DX10游戏的需要；
4。改进可编程镶嵌单元，使之更适合于动画游戏实时渲染；
5。改进显存控制器，率先支持GDDR5，并加入显存读写缓冲区，增强数据读写命中率。
● RV770核心规格全面翻倍：



翻倍的规格是最容易理解的，但数字部分往往比较抽象，下面就详细介绍各个模块的具体含义。
    RV770核心最显著的特点就是将流处理器提升到了空前的800个，达到了RV670的2.5倍！实际上除了流处理器之外，纹理单元、光栅单元都得到了大幅增强。
● 流处理器翻2.5倍：



RV670是4组SIMD，每组16个Shader，每个Shader 5个流处理器
    RV770是10组SIMD，每组16个Shader，每个Shader 5个流处理器
    在SIMD和Shader规模扩大的同时，Ultra-Threaded Dispatch Processor（超线程分配处理器）也变得更加复杂。由于每组SIMD所包括的Shader数量增多，阵列内的Arbiter（仲裁器）和Sequencer（定序器）数量同比增加至20个，因此扩充规模后的RV770单个Shader执行效率并不会下降。
● 纹理单元翻2.5倍：




RV770的纹理单元数量相比R600/RV670翻了2.5倍，从4组增加至10组，这样RV770总共就是40个纹理单元，Shader和TMU的比例达到了4：1。
    每组纹理单元内部包含了4个纹理寻址单元（黄色，共40个），16个32位浮点纹理采样单元（橘黄色，共160个），和4个纹理过滤单元（深红色，共40个）。
● 光栅单元数量不变，规格翻倍：
    RV770还是保持4组后处理单元，也就是通常所说的16个。但这次AMD重新设计了光栅单元的内部结构，以改善R600/RV670那低下的AA效能。




R600/RV670每组后处理器单元内部包括了8个Z/模版采样，而RV770将采样数量提高至16个，多重采样（MSAA）速度直接翻倍，AMD声称RV770可以提供几乎免费的2xMSAA效能，并且4x/8xMSAA效能相比上代提升非常显著。
    RV770的AA算法最终还是交给Shader部分来处理，好在RV770的流处理器高达800个，多数情况下都处在性能过剩状态。2倍的Z/模版采样率再加上2.5倍的Shader规模，RV770的抗锯齿性能将会有一个质的飞跃，详细大家请参阅游戏测试部分。

忆年华

RV770核心不仅仅是把核心各个模块的数量翻倍这么简单，实际上在微架构方面还做了不小的优化，这方面相信很多朋友还不容易理解，下面就做一个简单的说明。

● 压缩晶体管密度，每平方毫米晶体管性能提升40%

    在GPU最关键的流处理器部分，RV770与RV670的结构是完全相同的，RV670拥有4组SIMD（每组SIMD包括16个Shader，每个Shader有5个流处理器），RV770是10组SIMD，可以说在流处理器部分只是单纯的扩充了规模。不过，这次ATI通过另外一种“投机取巧”的方式提高了RV770核心的“效能”——压缩晶体管，或者说是提高硅片的利用率。

同为55nm工艺，RV670和RV770的SIMD阵列所占体积不同

    通过上图就可以看出，从RV670到RV770，每组SIMD阵列所占用的芯片面积缩小了40%，如此一来每平方毫米晶体管所能提供的性能就提高40%。在架构和结构不变的情况下，能获得如此巨大的性能提升，看来ATI对于55nm工艺的运用已经达到了炉火纯青的地步！



RV770核心各部分模块示意图

    现在我们就可以理解，同为55nm工艺，为什么7.54亿晶体管的G92核心面积高达276平方毫米，而9.56亿晶体管的RV770核心面积只有260平方毫米！因为RV770的晶体管密度更大，G92b作为NVIDIA首颗55nm的GPU，看来晶体管密度还不够高，没有充分利用硅片面积。



RV770核心晶元切割示意图

    减少芯片面积的优势是不言而喻的，意味着一块晶元上能切割出更多的GPU核心，这样制造成本就会下降。当然与成本息息相关的还有芯片良品率的问题，RV770的晶体管密度如此之高，可能会影响良率，而且发热过于集中的问题会比较棘手。

● 纹理单元全新的缓存设计
    前面已经提到RV770相比RV670纹理单元的数量翻了2.5倍，在数量增加的同时，一二级缓存的容量和带宽都随之改进，以确保存取效率。



● 顶点着色拥有独立专署缓存
● 每一组SIMD阵列拥有单独的一级缓存（L1 TC）
● RV770核心相比RV670，L1 TC容量翻倍，总L1容量达RV670的五倍！
● 在显存控制器和显存颗粒之前拥有二级缓存
● L1纹理缓存存取速度高达480GB/s
● L1和L2缓存之前的带宽高达384GB/s

● 抗锯齿效能翻倍：
    在之前HD4850的评测中我们已经发现，其AA效能大幅超越HD3870，和9800GTX/+相比也能够反败为胜，而且AA等级越高优势就越明显！



可以看出，全新的ROP单元大大加强了RV770核心的多重采样效能，如果不开AA那么RV770就没什么优势，一旦打开2x/4x/8xAA，那么它惊人的实力就会被完全释放出来。
     由于目前玩家们对游戏画质的要求很高，抗锯齿基本上成为了每个游戏的默认特效，再加上目前高端显卡的实力够强，在打开AA的情况下都有不错的FPS，因此4xAA应该是基本配置，更何况微软已经将4xMSAA列为DX10.1的默认标准，所以高端显卡的性能应该以打开4xMSAA为准！


     随着GPU核心处理能力日益强大，对显存带宽的渴求也与日俱增，这个道理与CPU对内存的需求相似。芯片厂商扩充带宽的手段主要有三种，一是增加显存控制器的位宽（即多通道），二是提高显存的频率，三是采用新一代规格的显存。
● 显存位宽不能随意扩充：
    目前的主流GPU都是256Bit的，只有部分顶级核心采用了更高的位宽，例如G80是384Bit，R600和GTX200是512Bit。显存位宽加倍，带宽自然加倍，但是付出的代价也不菲：

显存控制器在GTX200核心中所占据的芯片面积仅次于流处理器

    GPU集成512Bit显存控制器需要消耗大量的晶体管，而且对显卡PCB布线提出了严格要求，另外显存颗粒的数量也需要翻倍，成本增加严重不成比例！因此，除非是为了追求极致性能的顶级显卡，其它情况下都会避免扩充位宽，甚至是降低位宽（比如128Bit才是真正主流）。
● 显存频率提升举步维艰：
    提高显存频率很容易理解，但由于规格和工艺所限，显存频率的增长十分缓慢，目前主流的GDDR3颗粒好不容易从1.0ns进化到0.8ns，频率达到2200MHz左右以后就很难继续前进了。

   

三星和现代的0.8ns GDDR3显存已经在高端显卡上得到了普及

    比如NVIDIA最新55nm的9800GTX+，核心和流处理器频率大幅提升，但显存频率却在2200MHz原地踏步，GTX280的默认显存频率也是2214MHz，原因就是GDDR3显存已经遇到了瓶颈。0.8ns颗粒理论频率能达到2500MHz，但是8颗（256Bit）甚至16颗（512Bit）显存同时达到2500MHz就有些难度了，稳定性难以保证！
● GDDR3气数已尽、GDDR4不过如此、GDDR5初露锋芒：
    在GDDR3显存频率难以继续提升的情况下，ATI和JEDEG（国际内存标准的制定组织）制定了GDDR4颗粒标准，并在X1950XTX、HD2900XT、HD2600XT、HD3870等显卡上率先使用GDDR4。但由于NVIDIA的反对，加之ATI显卡不够强势，内存芯片厂商对于GDDR4没有表现出很高的兴趣。而且最主要的是GDDR4未能解决功耗和成本问题，而且带宽提升并显著。


GDDR4的确更好超，但性能提升有限

    举例来说：同为0.8ns的GDDR3和GDDR4，虽然GDDR4容易达到更高频率，但是由于延迟的增加，实际性能甚至比GDDR3还要差，因此GDDR4被冷落也在情理之中。最终由于内存芯片厂商没有投入精力研发改良GDDR4，其规格也就止步于0.8/0.7ns，相比GDDR3没有质的提升，业界普遍认为应该跳过GDDR4直接过渡到GDDR5。
    此次，又是ATI捷足先登，HD4870率先采用GDDR5显存颗粒，在保持256Bit显存位宽不变的情况下，大幅提升了显存频率，消除了困扰多年的带宽瓶颈。

   与追求低成本的HD4850不同，HD4870则是一款真正意义上的高端显卡，ATI昔日高端显卡上那些豪华的散热器、供电模快、完美的做工再次呈现在大家面前：

   
显卡正面：造型有点像HD2900XT

显卡背面：密密麻麻的元件再现ATI原厂卡风范

双槽散热器十分威猛

双DVI输出，双槽散热器

    双槽散热器出了性能更好之外，还有个优势就是能把显卡发出的热量全部排出到机箱之外，这样就不会给机箱散热造成负担。输出接口采用了中高端显卡常用的双Dual-DVI+S-VIDEo，配合ATI原装的专用DVI转HDMI输出转接头即可方便的实现HDMI输出，加上本身集成的UVD单元，高清视频不用愁。

忆年华

HD4850默认核心电压和频率都很低，因此单槽散热器就能搞定，而HD4870的默认频率高达750MHz，再加上超高频率的GDDR5显存，发热量增加了不少，因此公版卡配备了双槽热管散热器，现在我们就把它拆开来一窥究竟：





纯铜底座加上大散热面积铝制散热片

HD4870散热器的整体结构和HD2900XT类似，不过散热片并非纯铜，只有底座是纯铜打造，看来RV770核心虽然晶体管增加不少，但发热量和R600相比还是要低一些。







在散热原理上，纯铜底座通过两根粗壮的热管将热量传导至大面积铝制散热片上，在通过涡轮风扇将热量吹向机箱外。

取下散热器之后，就来看看HD4870裸卡，可以看到显卡各个模块的布局整齐划一，是一如既往的ATI原厂设计风格，熟悉的数字供电模快又出现了：





55nm工艺、9.56亿晶体管的RV770核心面积并不小

裸奔的HD4870


齐梦达GDDR5显存颗粒，-40X代表等效理论频率为4000MHz

    作为世界上首款采用GDDR5显存的显卡，HD4870给我们太多的期待。可以看到显存采用奇梦达的IDGV51-05A1F1C-40X GDDR5颗粒，采用PG-TFBGA 170封装格式，一共组成512MB 256Bit的容量，理论运行频率可达4000MHz，实际默认频率为3600MHz，看来还有不小的超频潜力供玩家挖掘。

   与HD4850显卡上传统的2+1相供电不同，此次HD4870又采用了极为豪华的数字供电。与GTX280显卡上零乱的布局不同，ATI对于数字供电的使用显然更为得心应手，三胞胎电感、陶瓷电容排列得井井有条，下面就对其供电模块进行详细分析：

供电模块一目了然：核心三相+显存两相



核心供电主控芯片VT1165MF（NVIDIA GTX280也用的是这颗芯片）


核心供电为三相，使用了一个连体三胞胎电感，MOS为三颗VT1195

    单颗VT1195能够提供40A电流，三相就是120A，这要比GTX260的三颗VT1165提供的90A还要大！实际上HD4870的峰值电流还不到100A，这样的冗余设计显然是留给玩家超频之用。另外大家可以看到HD4870的PCB其实有一相被空焊，也就是说最大可支持四相供电，最高可提供160A的电流，看来ATI认为四相太奢侈了，所以被缩水掉了。



显存供电为两颗VT235WF，并没有电源主控芯片，因为这颗VT235WF的集成度更高，它将主控芯片、驱动IC电路和MOS管全部整合在了一起，因此看上去VT235WF比VT1195SF的芯片面积要更大一些。两相式供电为显存提供了最大60A电流，可满足超高频率下稳定运行。
    看得出来，为了让RV770核心运行在更高频率，也为了对GDDR5显存提供充足动力，HD4870的数字供电模块设计比GTX260还要豪华，如果将空焊不全的话，NV史上最豪华的GFX280也只能是甘拜下风（单纯比供电模块的配置）。
    豪华的供电再加上产量有限的GDDR5显存，HD4870的成本并不低，以目前的售价来看的确是相当厚道了。

其他品牌,诸如华硕等一线二线的评测,见这里 , 忆年华转贴整理.

解放全人类

恩！！！   那个有点看不懂```   太深奥了

凌菠翡步

强！关注！下次装机就是它啦！

admin

不知道多少大洋~~~

忆年华

原帖由 admin 于 2008-7-26 00:47 发表
不知道多少大洋~~~

貌似工薪阶层消费水平有限.
爱发烧的小资们可以玩玩~~~
我们还是先等等看.等降价了..再买..
虽然不能冲在最前端,但是依旧跟上时代的步伐即可.

过客

显卡首推XFX   没有第2

忆年华

原帖由 过客 于 2008-7-27 13:14 发表
显卡首推XFX   没有第2

N卡如此,同意此观点~~   
A卡呢?