AMD RDNA全新GPU架构探秘：三管齐下 迎接光追

　　AMD发布的新一代RX 5700系列显卡基于7nm新工艺和Navi新核心，而在底层是全新的RDNA架构，已经走过七年半的GCN架构就此挥手作别。
　　
　　这些年来，很多用户玩家尤其是A饭一直期待一个全新的GPU架构，但这种事儿的难度远超一般人想象，某种程度上设计一个新的GPU架构甚至要比设计一个新的CPU架构还要难。RDNA架构就花费了AMD研发团队长达四年的时间，凝聚了无数人的心血，也开启了AMD显卡历史上第五代重大架构的新时代。
　　
　　2000年前，R100核心是A卡的第一代架构，用的还是固定单元设计，3D几何转换和光照效果如今看起来都极为原始。
　　2001-2007年的R200-R500是第二代架构，简单的VS纹理着色器、PS像素着色器分离式设计，不同的只是比例不同，整个渲染流水线就像一个单通道的单行道。
　　2008-2011年的第三代TeraScale架构(代表核心R600)实现了一个飞跃，VS、PS融合为统一着色器，也就是我们常说的流处理器，支持VLIW(超长指令字)，然后就是2011-2019年的GCN架构(代表核心Southern Islands)，统一着色器加独立的标量、矢量单元，二者比例为1:4。
　　如今，我们迎来了全新的RDNA(Radeon DNA)，还是统一着色器，但标量和矢量单元走向融合，支持SIMT(单指令多线程) ILP(指令集并行)，类似CPU处理器的SIMD(单指令多数据流)，单线程性能和指令集执行效率大大提升。
　　需要强调的是，RDNA是一个全方位重新设计的架构，并不是GCN的又一个升级版，也不是与GCN的混合体，只是集成了GCN架构的指令以保持向下兼容，现有技术仍然可以在RDNA架构上得到支持。
　　
　　RDNA架构将是AMD GPU显卡未来多年的基石，接下来我们将看到采用7nm+工艺的第二代版本RDNA 2，看路线图有望明年初和我们见面。
　　除了RDNA新架构，Navi核心还有7nm工艺、GDDR6显存、PCIe 4.0总线、Radeon媒体引擎、Radeon显示引擎等诸多全新特性。
　　
　　Navi 10核心集成了103亿个晶体管，相比Vega 64 125亿个少了大约18％，而核心面积只有251平方毫米，相比Vega 64 495平方毫米更是小了足足一半，因此单位面积性能提升了足足1.3倍。
　　尽管晶体管更少、面积更小，Navi 10核心的性能相比于Vega 64却提升了14％，同时功耗降低了23％，能效比因此大涨50％。
　　
　　纯架构性能上，Navi相比于Vega在同等功耗、同等配置下提升多达50％，反应到实际产品上，这贡献了产品性能提升的60％左右，另外有大约25％来自7nm新工艺的加持，还有约15％来自频率以及功耗的改进。
　　
　　AMD表示，RDNA架构的设计理念主要有四个方面，性能上要满足在现代游戏负载需求，能效上要充分优化功耗和带宽利用率，功能上要壮大生态，扩展性上要从移动到桌面到云端通吃。
　　为实现上述目标，RDNA架构主要从三大方面进行了变革，包括CU计算单元、缓存、流水线，接下来我们逐一和大家分享，但鉴于GPU架构的技术性太强，我们只是蜻蜓点水地大致看一下，最后还有AMD关于光线追踪的规划。
　

　　新的计算单元设计一共分为40组，每组2个标量处理器、64个流处理器、4个64位双线性过滤单元，总计80个、2560个、160个，执行延迟更低，单线程性能更强，缓存效率更高，整体计算能效比GCN架构有着巨大的提升，而且可适应从游戏到计算各种负载。
　　多级缓存一致性可以带来更低的延迟、更高的带宽、更低的功耗，包括各处零级缓存、512KB一级缓存、4MB二级缓存。
　　整个图形引擎也做了重新调整，更加顺畅高效，包括几何引擎、64个纹理单元、4个异步计算引擎(ACE)，负载分配更加均衡，可以在更低的功耗下达成更高的频率，能效更高。