圖形與計算那些事 AMD次世代架構解析

    之所以要對NVIDIA的GF100/110核心進行重點介紹，是因為它是一個很好的參照物，接下來要介紹的Tahiti核心很多方面都會與GF100進行對比，看看AMD所謂的GCN（次世代圖形核心）到底有多么先進。

    Tahiti的核心架構圖

    這是AMD官方公布的Tahiti核心架構圖，第一眼看上去，我們就會發現他與以往所有的AMD GPU架構有了明顯區別，無論圖形引擎部分還是流處理器部分都有了天翻地覆的變化，如果沒有右側熟悉的UVD、CrossFire、Eyefinity等功能模塊，很難相信這是一顆AMD的GPU。

    先看看最上面的圖形引擎部分

Tahiti的圖形引擎部分

Cayman的圖形引擎部分

    這一部分Tahiti幾乎沒有什么變化，依然是雙圖形引擎的設計，幾何著色指令分配器、頂點著色指令分配器、曲面細分單元、光柵器、分層消影器都是雙份的設計。

    毫不起眼但意義重大的改進：雙ACE

    除此之外，還有一個毫不起眼但是意義重大的改進，那就是在圖形引擎上方加入了兩個ACE（Asynchronous Compute Engine，異步計算引擎），這兩個引擎直接與指令處理器、幾何引擎及全局數據緩存相連，作用是管理GPU的任務隊列，將線程分門別類的分發給流處理器。

    ACE將會充當指令處理器的角色用于運算操作，而ACE的主要作用就是接受任務并將其下遣分配給流處理器（主要是分配的過程）。全新架構強化了多任務的并行處理設計，資源分配、上下文切換以及任務優先級決策等等。ACE的直接作用就是新架構擁有了一定程度的亂序執行能力，雖然嚴格意義上新架構依然是順序執行架構，一個完整線程中的指令執行順序不能被打亂，但是ACE可以做到對不同的任務進行優化和排序，劃分任務執行的優先級別，進而優化資源。從本質上來說，這與很多CPU（比如Atom、ARM A8等等）處理多任務的方式并沒有什么不同。

    而且ACE的加入大幅提升了Tahiti的幾何性能，并且使得通用計算時的指令分配更加有序和并行化，緩存使用率和命中率更高。

    有針對性的強化曲面細分單元

    單從數量上來看，Tahiti明顯不如GF100的4個光柵化引擎（光柵器+分層消影器）以及8個多形體引擎（幾何/頂點分配器及曲面細分單元等）。不過AMD有針對性的強化了曲面細分單元，通過提高頂點的復用率、增強片外緩存命中率、以及更大參數高速緩存的配合下，HD7970在所有級別的曲面細分環境下都可以達到4倍于HD6970的性能：

    此前我們介紹過，HD6970的曲面細分性能是HD6870的兩倍、HD5870的三倍。通過AMD的理論數據來看，Tahiti的曲面細分性能應該達到甚至超越了GF100/110。

    看得出來，AMD的Tahiti在圖形引擎方面依然沿用Cayman的設計，從Cypress到Barts再到Cayman，AMD穩扎穩打的對圖形引擎進行優化與改進，AMD認為現有的雙圖形引擎設計足以滿足流處理器的需要，因此只對備受詬病的曲面細分模塊進行了改良，如此有針對性的設計算是亡羊補牢、為時不晚。