AMDRX6000架构揭秘：独家鸡血、飞升54％

时间：2020-11-19 14:25:23 来源：作者：网络转载

　　纸面发布多日之后，AMD RX 6000系列显卡今天终于开始解禁上市了，首发两款型号，RX 6800 4599元，RX 6800 XT 5099元，下个月2号还会有旗舰级的RX 6900 XT 7999元。

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　　它们都采用了升级版的RDNA 2底层架构，均基于Navi 21 GPU核心，也常被叫做Big Navi，最多拥有80组计算单元、5120个流处理器、16GB GDDR6显存，支持PCIe 4.0。

　　而在7nm工艺不变、核心规模翻番、频率大幅提升的同时，整卡功耗依然保持在最多300W。

　　本文中，我们重点讲讲RDNA 2的架构设计，以及两项关键图形技术。

　　RDNA 2虽然是RDNA架构的更新版本，并不是完全重新设计，但是它带来的突破和提升是惊人的，也完全实现了项目起步之初设立的看似不可能的目标。

　　这就是： 16个月之内，性能提升1倍，能效提升至少50％，完整支持DX12 Ultimate等技术特性，支持硬件光线追踪。

　　在微架构上，RDNA 2充分借鉴了Zen CPU的世界级设计思路(消息称Zen开发团队直接介入了RDNA 2设计)，整体得以更加精炼、高效。

　　纵向比较的话，在同等功耗水平下，RDNA 2每个计算单元的 运行频率提升了足足30％ ，标称加速频率最高2250MHz，实际运行中其实能够跑到 2450MHz！

　　横向比较的话，在同等频率下，RDNA 2每个计算单元的 功耗可以降低50％ ，也就是省电一半。

　　以上是RDNA、RDNA 2两代架构图，可以发现整体布局没有太大变化，当然各个功能模块都是调整优化过的，而 最突出的，一是增加了独立的Infinity Cache高速缓存，二是在每个计算单元内加入了专用的光追加速器Ray Accelerator。

　　至于RDNA 2架构的底层细节，比如说计算单元的变化，AMD这次没有给出更多资料，只是简单提到了几点，包括精简TLB以降低延迟、重新设计32位像素流水线并支持HDR格式、优化几何分派与曲面细分、全方位精细时钟门控、频率树分离与门控、最小化数据转移、重新平衡流水线、高性能库等等，但没有任何图示。

　　不过也好，太深入太专业的东西咱们也钻研不够，直接享受成果就是了。

　　Infinity Cache高速缓存的加入，以及一二级缓存的调整，主要是为了解决RDNA 2架构必须在核心数量翻番、频率提升30％的情况下，不会受到带宽不足的制约。

　　上一代的RDNA架构中，零级缓存分布在每个计算单元中，一级缓存是每个着色器引擎独享的，并单独访问二级缓存，4MB二级缓存则负责在着色器引擎、指令处理器之间共享数据。

　　RDNA架构搭配的是256-bit GDDR6显存，等效频率14GHz，总带宽为448GB/s，看起来不少，但核心规模急剧扩大后，就会成为瓶颈。

　　GPU发展的传统思路中，提升显存带宽的核心途径就是扩大位宽、提高频率。RTX 3090就拥有384-bit 19.5GHz GDDR6X，带宽高达936GB/s，AMD Fury、Vega系列显卡还用过以高带宽著称的HBM，Radeon VII就达到了惊人的1TB/s。

　　但是，扩大位宽会造成核心面积急剧扩大、功耗急剧增加，HBM显存则是成本高昂，还要与GPU整合封装。

　　Smart Access Memory(SAM)显存智取技术就是AMD提出的更高效的高带宽解决方案，而且充分依托了AMD的平台化优势。

　　NVIDIA虽然号称也在研发类似的技术，但没有自己的CPU处理器做辅助，就有点像无根之水了。

　　RDNA 2为此集成了128MB大容量的Infinity Cache高速缓存，有点像锐龙/霄龙处理器中的三级缓存，同时优化各级缓存结构的体系，还将二级缓存容量翻两番达到16MB。

　　再结合AMD CPU/GPU通用的Infinity Fabric高速互连通道，支持16x64-bit通道，最高频率1.94GHz，其带宽是256-bit GDDR6显存的几乎4倍！

　　按照AMD的说法， Infinity Cache高速缓存结合256-bit GDDR6显存，带宽可以达到384-bit GDDR6显存的多达2.17倍，而且还能节省10％的功耗 ——512-bit GDDR6或者4096-bit HBM也能带来类似或者更高的带宽，但是功耗和成本完全不可同日而语了。

　　与此同时， 平均显存延迟也降低了足足34％。

　　再借助成熟的PCIe 4.0技术、自家平台优势，锐龙5000处理器、RX 6000显卡彼此搭配的时候，SAM技术可以将更多内存空间映射到本地存储地址寄存器中，让处理器访问显卡全部容量的显存，不再有任何限制，也彻底消除了带宽瓶颈。

　　SAM技术加持后，不但带宽瓶颈完全不存在，还有额外加成， 官方宣称可给RX 6800 XT带来平均6％的游戏性能提升，最多超过10％。

　　在我们的实测中，RX 6800 XT开启SAM，游戏性能平均提升大约3％，《刺客信条：奥德赛》、《古墓丽影：暗影》、《战地5》、《战争机器》都是比较明显的，以前是《战争机器5》，1080p分辨率下达到了惊人的12％。

　　回想之前RX 6000系列规格曝光的时候，看到只有256-bit位宽，再加上AMD保密措施做得好，顶级规格一直没有透露，相信绝大多数人都认为AMD这次直接弃疗了，不做高端，结果谁都没想到来了一个这么一个独门大招。

　　当然，SAM技术需要特定的条件才能开启， 硬件上不但需要锐龙5000处理器、RX 6000显卡，还得搭配X570、B550主板，并在BIOS中开启相关选项。

　　AMD表示， 目前没有计划将SAM技术应用于老平台 ，所以400系列主板用户即便上了锐龙5000处理器，也会少一些“福利”。

　　再说说光追。 RDNA 2的思路是在每一个计算单元内，加入一个专门的Ray Accelerator光追加速单元，这与在微软Xbox Series X/S、索尼PS5上的设计如出一辙，跨平台的游戏优化自然是得心应手。

　　对比NVIDIA RT Core专用光追核心的做法，RDNA 2将光追加速器集成于计算单元，可以共享通常无法在光追中无法被完全利用到的硬件。

　　换言之，运行非光追负载时，AMD光追加速器的部分硬件仍然可以正常运作，NVIDIA RT核心就完全闲置了，前者自然有着更高的整体效率，不必为根本用不到的硬件付出成本和功耗。

　　关于光追游戏支持，RDNA 2架构基于行业标准的微软DXR API和即将推出的Vulkan光追API，所以任何基于这些标准API的光追游戏，AMD都可以直接支持，首发超过十款，包括《尘埃5》、《众神陨落》、《孤岛惊魂6》、《银河破裂者》、《魔兽世界：暗影国度》、《战地5》、《使命召唤：现代战争》、《孤岛危机重制》、《堡垒之夜》、《地铁：离去》、《古墓丽影：暗影》、《看门狗：军团》。