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AMD 新旧 800SP 显卡对决,新中阶 vs 旧旗舰怎

AMD 新旧 800SP 显卡对决,新中阶 vs 旧旗舰怎电脑零组件中,显示卡应该是推陈出新最快的产品,虽说是进步快,就会发生今天是卡王,不到2年却被中阶卡超车的现象。而显示卡是可以依照技术规格,大略判断效能好坏的一类产品,假设今天有张旧卡王,跟一张新生代的中阶卡进行对决,它们都一样是800个SP(Stream Processor串流处理器)的规格,那最后谁会胜出呢?

快速目录:

规格都是800P一代经典RV790最新科技Barts核心HD 6770最省电规格都是800SP

很幸运地,自从AMD推出Radeon HD 6790之后,因为跟旧卡王Radeon HD 4890的规格非常类似,同样都具备800个SP与GDDR5 256bit记忆体介面。让我们有机会来进行验证,看看除了规格以外,显示卡新旧架构的差异,最后会不会对效能带来影响。

无独有偶地,中阶卡Radeon HD 6770(也就是HD 5770)也是拥有800个SP,只是记忆体介面从256bit减半至128bit,让实际频宽大缩水,也藉此造成高一阶型号Radeon HD 6790之间的效能差异。如果核心规模相同,但记忆体频宽减半会带来什幺影响,我们也可以一併了解。

看规格也看架构

自ATI在2007年5月推出Radeon HD 2900 XT之后,其中的R600绘图核心晶片,便是一个跨时代新架构的设计。R600绘图核心的最主要特色,就是採用Unified Shader架构,并把其中的运算单元称为SP,这个运算单元可以同时执行以往vertex shader与pixel shader所负责的工作。虽然R600绘图核心的评价不是很高,但是它在架构上的创举却是影响深远,后来AMD绘图卡的RV670、RV770、甚至到最新的Barts绘图核心,主要架构仍然跟老祖宗R600一脉相承。

虽然这些晶片的架构大略相同,不过随着时间经过、与研发精力的付出,除了电晶体数量继续往上堆积以外,靠着不间断的改良,电路设计也会随之成熟,理论上在相同资源或规格之下,效能会有更好的表现。例如Radeon HD 3870的RV670晶片,在维持R600晶片320SP规格的前提下,只靠着製程从80nm升级至55nm,再精简一部分的电晶体,成功减少55%的晶片面积,同时大幅降低实际功耗,就是一个很有名的例子。

RV770大反击

初RV670晶片靠着最佳化,晶片面积大幅缩小所带来的低成本优势,成功帮AMD止血之后,已经储备下一阶段的反击能量。下一代RV770更将「架构最佳化」发挥淋漓尽致,同样是55nm半导体製程之下,RV770的电晶体数量是9.56亿,只比RV670的6.66亿多出43.5%,但是RV770却成功塞进800个SP,数量规模正好是RV670的2.5倍。这幺一来,不论是用晶片设计效率的「C/P值」,或是纯粹效能高低的眼光来看,都可以预见RV770在市场上战斗力的暴涨。

RV770晶片共推出Radeon HD 4850与HD 4870等2款产品,应该很多人都印象深刻,上市当天就给对手NVIDIA带来巨大压力,迫使NVIDIA大幅调降所有在AMD「射程範围内」产品的价格。甚至出现GeForce 9800 GTX从9,000元,一次跳水至6,000元以下,「一夕暴跌」的激烈式降价,这种激烈的市场波动,确实是历史少见。

大翻身并非火星科技

从Radeon HD 2900 XT人人失望的产品开始,直到Radeon HD 4870奇蹟问世,其中只间隔2个世代而已。短短这段时间能有这幺戏剧性的翻身,不少人都笑称只是AMD比较幸运,突然得到外星科技而已。另一派较有技术根据的言论认为,自从AMD收购ATI之后,2间公司已经合为一体,当初负责设计处理器的那些研发人员,早就被x86架构「荼毒磨练」许久,功力已跟ATI公司的凡人不同。如果请他们来帮忙把绘图晶片最佳化,相信对这些人只是小菜一碟,最终帮忙设计出效率极高的绘图晶片,应该是很自然的一件事。

AMD Radeon HD 4890、6790规格对照表产品型号Radeon HD 4890Radeon HD 6790核心代号RV790Barts核心製程55nm40nm运算单元800SP800SP核心时脉850MHz840MHz记忆体种类GDDR5GDDR5记忆体时脉3.9GHz4.2GHz记忆体容量1GB 256bit1GB 256bitROP16个16个Texture Unit40个40个支援APIDirectX 10.1DirectX 11发表日期2009年4月2日2011年4月5日上市价格约新台币9,500元约新台币4,800元目前价格约新台币3,000元(中古)约新台币4,200元(新品)上市定位旗舰级主流级这2张显卡的主要规格都非常相近,运算核心的规模完全一样,只差在时脉而已。至于新旧架构之间是否有效能差异,值得我们去验证。

(后面还有:一代经典RV790)

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一代经典RV790

Radeon HD 4890是本文主角之一,它所採用的RV790绘图晶片,其实是RV770的改良版。这2颗绘图晶片都是同一时期的产物,半导体製程也同样是55nm,毕竟当时RV770绘图核心的架构已经够完美,故新晶片能改善的地方并不多。事实上,RV790的晶片设计跟RV770几乎相同,可以说完全沿用RV770的架构与电路,只是在晶片的最外层,另加一圈去耦合电容(decoupling capacitors),用意是过滤杂讯,并改善晶片的电气特性。

相较于RV770的状况,现在RV790加了这圈去耦合电容,只多付出0.03亿颗电晶体的代价,却带来时脉大幅提昇,以及闲置功耗大幅下降的优点。只加这幺少的电晶体,却能得到这幺多的效益,让RV790比RV770还要更接近完美,要说是一代经典也不为过。

核心晶片比一比Radeon HD 4890

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▲HD 4890採用RV790绘图核心,内建800个SP、40组texture unit与16组ROP,晶片设计上基于RV770核心,并在晶片外围加了一圈去耦合电容(decap),改善电气特性并易于提高时脉。内建9.56亿颗电晶体,55nm半导体製程,晶片面积为282平方公釐。

Radeon HD 6790

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▲HD 6790採用Barts绘图核心,原先内建1120SP绘图单元,以及56组texture unit组32个ROP。事后再遮蔽部分电晶体,让规格缩减成800SP、40组texture unit与16组ROP,以符合HD 6790的规格。内建17亿颗电晶体,40nm半导体製程,晶片面积为255平方公釐。

显示记忆体比一比Radeon HD 4890

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▲HD 4890採用Qimonda 1DGV1G-05A1F1C-40X GDDR5记忆体,记忆体出厂标準时脉为4.0GHz,但在HD 4890显卡上只以3.9GHz运行。单颗容量1Gb(128MB),共8颗组成1GB 256bit的规格。

Radeon HD 6790

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▲HD 6790採用Elpida W1032BABG-50-F记忆体,记忆体出厂标準时脉为5.0GHz,但在HD 6790显卡上只以4.2GHz运行,提昇稳定性与超频空间。单颗容量1Gb(128MB),共8颗组成1GB 256bit的规格。

(后面还有:最新科技Barts核心)

最新科技Barts核心

Barts是AMD显卡最新的中高阶绘图核心,它原生的规格是1120个SP主要被用在Radeon HD 6850与HD 6870显示卡当中。在晶片设计上的方针,它仍然延续以高效率为主的设计目标,不做无谓的冲高效能,而是先研究该走的市场高低定位,再设定晶片该有的规模大小,最后再针对这个範围再去做最佳化。

俗话说电脑买新不买旧,Barts绘图核心是目前AMD的最新产品,理论上应该要具备最新技术,也要迎合当下最新潮流的发展,且拥有是最佳化的晶片设计,效能跟效率表现都要比以往出色才行。

Barts是一颗不错的绘图核心,为了因应市场需要,AMD决定藉由事后遮蔽功能的方式,删减Barts的部分规格,推出再低一阶的Radeon HD 6790显示卡。如果细看它的规格,像是800个SP、40组texture unit与16组ROP、以及GDDR5 256bit 1GB等等,都跟老卡王Radeon HD 4890极为雷同,确实可以一战。

HD 6770也乱入

原本我们是设定Radeon HD 4890老卡王,单独对决Radeon HD 6790新秀的战争。不过次一阶Radeon HD 6770,也就是上一代的HD 5770则使用Juniper绘图核心,核心规格是800个SP、40组texture unit与16组ROP的晶片,只是记忆体最多仅支援到GDDR5 128bit,比Radeon HD 6790的GDDR5 256bit少了一半。如果再加入Radeon HD 6770同频率的效能测试,就能让我们同时了解,在运算核心规模完全相同,但是记忆体频宽减半的时候,会对效能带来多少影响。

DX9平分秋色

我们首先将3张显示卡的核心时脉都固定在850MHz,记忆体时脉固定在3.9GHz。毕竟它们核心的主要规格都相同,这样一来,差异只剩下核心架构的新旧。如果再把记忆体运作时脉统一,HD 4890与HD 6790的理论记忆体频宽也会相同,而HD 6770正巧是它们的一半,可以验证记忆体频宽减半的效能影响。

Radeon HD 4890是当时的最高阶产品,通常卡王给人的印象,就是在面对各种高负荷环境时,都能够从容应付。在DirectX 9的4项游戏测试中,The last Last rRemnant与Street Fighter 4于低解析度低特效负载时,新卡HD 6790跑得比旧卡HD 4890还要快,但是到了高解析度与高特效时,HD 4890就会转而胜出,符合这个传统印象。

除此之外,HD 4890还在Lost Planet 2的4种设定当中全面胜出,因为这4种全部都是特效最高的设定,如果HD 4890真能够在高负荷环境下全面发挥,在这里全面胜出,并不是一件很令人意外的事。最后一项FF XIV测试,虽然只提供Low与High等2种特效选项,但HD 6790反而都赢过HD 4890,而且HD 6770的成绩也没有明显落后,可以推测它比较不在意显卡记忆体的频宽大小。平均下来HD 4890与HD 6790都各有胜负,双方是平分秋色的情况。

Heaven见胜负

DirectX 10游戏的4项测试,除了Unigen Heaven以外,其他3项都让HD 4890与HD6790战成平手,不论是特效与解析度高低的设定,几乎都在测试的误差範围之内。不过Unigen Heaven却让这回合明显分出胜负,HD6790终于甩开HD 4890的纠缠,成为3张显卡之中最快的1张。另外值得注意的是,Unigen Heaven随着解析度与反锯齿程度的提高,HD6770的落后幅度反而跟着缩小,有点跟普遍观念「记忆体频宽越大,反锯齿效能越高」互相背离,值得玩味。

效能实测:DirectX 9游戏

在The Last Remnant与Street Fighter 4游戏当中,如果是低负载低解析度的设定,新卡HD 6790会赢过老卡王HD4890。直到高解析度高负载的设定,HD 4890才赢过HD 6790。其他2项游戏测试,则是2张卡各赢一场,基本上是平分秋色的状态。

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效能实测:DirectX 10游戏

HD 6790终于在Unigen Heaven拉开跟HD 4890的领先差距,World in Conflict在特效拉高后,HD4890会优于HD 6790,但是在S.T.A.L.K.E.R.游戏里却产生相反结果,两张卡的效能,仍是在同一水準内。唯独HD6770的记忆体频宽只有128bit,让效能明显落后。

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(后面还有:HD 6770最省电)

HD 6770最省电

平平都是800个SP的这3张显示卡,经过测试后我们已经知道谁跑最快,那它们的耗电量是否有差异呢?先从规格看起,HD 4890採用的RV790是原生800SP,55nm旧製程的绘图晶片。而HD 6770搭配的Juniper绘图核心,技术规格与RV790类似,都是800SP再加40组texture unit与16组ROP的设计,只是内建记忆体控制器从256bit缩减至128bit。Juniper採用较新的40nm製程,靠着晶片面积缩小的优势,功耗当然也比RV790还要少。

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▲HD 4890与HD 6790的功耗都不低,同样需要2组6pin电源插座。

虽然Barts绘图核心跟Juniper同样是40nm製程,不过绘图单元却扩充到1120SP个,算是规模比较大的晶片。即使Radeon HD 6790被削减SP只有800个的版本,但这些事后被遮蔽的电晶体,实际上并不会消失,还是会对发热量造成影响。

显示卡在低负载环境下的测试,笔者是使用FF XIV,中负载则是搭配Biohazard 5,高负载环境自然就是Furmark了。就实测结果而言,HD 6770果然是最省电的一张卡,HD 6790在闲置时的功耗表现跟它一样好,但是满载时的功耗却稍微高了一点。令人不意外的,HD 4890成为这3张卡当中最耗电的型号,表示半导体製程的先进与否,对电力效率会有最直接的影响。

耗电特性实测

HD 4890是採用55nm较旧製程的老卡,高耗电不令人意外。虽然HD 6770与HD 6790都是採用40nm製程,不过HD6790是沿用HD 6870高阶卡的大型晶片,只是把其中一部分电晶体遮蔽而成。HD 6770则是一颗功能完整,但是规模较小的晶片,功耗会比较低。

测试平台配备处理器Intel Core i3-2105主机板技嘉GA-H61M-USB3-B3记忆体Elixir DDR3-1600 2GBx2显示卡MSI AX4890 1GBD5-HMATI Radeon HD 6770MSI R6790-2PM2D1GD5硬碟Seagate Momentus 7200.1 100GB电源供应器CoolerMaster GX 450W作业系统Windows 7 Ultimate x64显示驱动程式Catalyst 11.8

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新旧架构效能差距小

经过以上的测试结果,我们已经可以得到明确结论,目前AMD显卡中,800个SP的新卡效能仍然跟800个SP的旧卡平分秋色,表示随着时间与技术演进,新卡除了加入DirectX 11等新技术以外,在核心效率上仍然跟旧卡相同,只有在耗电量有些差距,但是影响耗电量的关键大半是核心製程。从单一SP的效率来看,新旧架构的差距并不明显,新卡的核心单元使用效率并没有比较高。

这意味着在现有AMD显示卡的架构下,我们几乎可以从SP运算单元的数量,以及记忆体种类与介面,就能大略判断它的效能高低。日后AMD如果要提高产品效能,选择继续堆积更多的SP运算单元,应该是最直接,也是最主要的一条路。当然也希望除了规格提昇升之外,在功能面上也能带给消费者新的惊喜。

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