Radeon R600 — кодовое имя графического процессора (GPU) корпорации ATI Technologies, лежащего в основе серий видеокарт Radeon HD 2000/3000 и FireGL 2007.
Видеокарты серии HD 2000 были выпущены для конкуренции с видеокартами серии GeForce 8000 от компании Nvidia, а карты линейки HD 3000 были соперниками с картами серии GeForce 9000.
В комплекте был код на активацию Orange Box.
Архитектура
Унифицированные шейдеры «R600» стал первым графическим процессором для домашних компьютеров производства ATI, основывающимся на архитектуре унифицированных шейдеров. Это уже второе поколение унифицированных шейдеров ATI и базируется на графическом процессоре «Xenos», использующимся в игровых приставках Xbox 360, в которых впервые в мире была применена подобная шейдерная архитектура. В предыдущих архитектурах GPU использовались отдельные процессоры для каждого типа графических функций. Унифицированная архитектура использует множество гибко настраиваемых процессоров, которые могут быть запрограммированы на исполнение шейдеров различных типов, что значительно увеличивает пропускную способность ГП (в зависимости от набора инструкций в приложении как указано ниже). Ядро R600 обрабатывает вершинные, геометрические и пиксельные шейдеры как описано в спецификации Direct3D 10.0 для Shader Model 4.0 помимо полной поддержки OpenGL 3.0.
Новая функциональность унифицированных шейдеров основывается на VLIW-архитектуре, согласно которой ядро должно выполнять операции параллельноWasson, Scott. AMD Radeon HD 2900 XT graphics processor: R600 revealed , Tech Report, May 14, 2007.
Каждый шейдерный кластер состоит из 5 потоковых процессоров. Каждый потоковый процессор (кроме пятого) может обрабатывать законченную MAD- (или ADD- или MUL-) инструкцию с плавающей запятой одинарной точности за такт, скалярное произведение (а также специальные варианты комбинирования ALU) и целочисленную ADD-инструкциюBeyond3D review: AMD R600 Architecture and GPU Analysis , проверено 2 июня, 2007.. Пятый процессор по своему устройству более сложен и может дополнительно обрабатывать специальные трансцендентные функции, такие как sine и cosine. Каждый шейдерный кластер может исполнять 6 инструкций за такт (в пике), то есть 5 шейдерных инструкций и 1 ветвления.
VLIW-архитектура принесла с собой и свои классические проблемы, унаследовав их от дизайна VLIW, и в первую очередь проблему поддержки оптимального выполнения потока инструкций. Кроме того, чип не может одновременно выполнять инструкции в случае, когда выполнение одной зависит от результатов второй. Производительность ГП сильно зависит от смеси инструкций, используемых приложением, и того, насколько хорошо компилятор реального режима в драйвере может упорядочивать вызываемые инструкции.
Ядро R600 включает в себя 64 шейдерных кластера, в то время как ядра RV610 и RV630 обладают лишь 8 и 24 шейдерными кластерами соответственно.
Аппаратная тесселяция ГП оснащён дополнительными возможностями, не являющихся частью спецификации DirectX 10.0. К ним относятся программируемые блоки тесселяции, схожие с теми, что присутствовали в ГП Xenos (кодовое имя «C1»), также разработанными ATI. Такой блок позволяет разработчику взять простой набор полигонов и разбить его согласно функции вычисления кривой поверхности, причём с различными формами тесселяции в виде поверхностей Безье с N-патчами, B-сплайнами и NURBS, а также некоторыми техниками разбития поверхности, которые обычно применяются в картах смещениях текстур. Это позволяет у простой низкополигональной модели значительно усложнить плотность полигонов в реальном времени с минимальными потерями производительности. Скотт Воссон из Tech Report во время демонстрации AMD технологии заметил, что результирующая модель была настолько плотно обтянута миллионами полигонов, что выглядела сплошной.
Данный модуль есть развитие предшествующей технологии «TruForm» самой же ATI, впервые применённой в Radeon 8500, и демонстрировавшей аналогичную функциональность, реализованную аппаратноWitheiler, Matthew. ATi TRUFORM Technology — Powering the next generation Radeon , AnandTech, 29 мая 2001.. На момент презентации подобная аппаратная тесселяция не являлась частью нынешних требований OpenGL или Direct3D, а конкуренты, как например GeForce 8, не имеют подобных аппаратных реализаций, но Microsoft включила тесселяцию в свои планы, касающиеся D3D10.1The Future of DirectX (презентация), кадры 24-29. Старая технология «TruForm» мало привлекла внимание разработчиков ПО и была задействована лишь в нескольких довольно дорогих играх (как например, Madden NFL 2004, Serious Sam, Unreal Tournament 2003 и 2004, а также неофициально в Morrowind), так как данная возможность не поддерживалась графическими процессорами производства NVIDIA, у которой было собственное конкурирующее решение, связанное с обработкой тесселяции, использующее Quintic-RT патчи, причём эта технология получила ещё меньшую поддержку разработчиков. Так как Xenos использует аналогичное аппаратное обеспечение, а Microsoft рассматривает аппаратную тесселяцию поверхности как главную возможность ГП с соответствующей реализацией поддержки аппаратной тесселяции в будущих выпусках DirectX (в DirectX 11), выделенные аппаратные процессоры тесселяции могут обеспечить рост интереса со стороны разработчиков для использования в будущих играх. Реализация от ATI не совместима с требованиями DirectX11.
Диспетчер потоков Хотя R600 является значительным отходом от предыдущих архитектур, у неё всё ещё много общих черт с её предшественниками. Диспетчер потоков («Ultra-Threaded Dispatch Processor») — главный архитектурный компонент ядра R600, точно так же как это было в ГП серии Radeon X1000. Этот процессор (диспетчер) управляет большим числом динамических потоков трёх различных типов (вершинные, геометрические и пиксельные шейдеры) и по мере необходимости переключается между ними. Благодаря большому числу одновременно управляемых потоков становится возможным переопределять поток для оптимального использования шейдеров. Иначе говоря, диспетчер вычисляет что именно происходит в различных частях R600 и пытается поддержать эффективность процесса обработки данных на максимально возможном уровне. Кроме того, существуют нижние уровни «управления»; каждый SIMD-массив из 80 потоковых процессоров имеет собственный обработчик последовательности и арбитр. Арбитр определяет, какой из потоков должен обрабатываться следующим, тогда как обработчик последовательности пытается переупорядочить инструкции для достижения максимальной возможной производительности для каждого из потоков.
Текстуризация и антиалиасинг Текстуризация и финальный вывод, реализованный в ядре R600, одновременно схож и отличается от R580. R600 укомплектован 4 текстурными блоками, работающими независимо от шейдерного ядра, как это было сделано в процессорах R520 и R580.
Блоки растеризации (от , сокр. «ROPs») в процессорах серии Radeon HD 2000 теперь выполняют задачу мультисемплового сглаживания (MSAA) с программируемыми сетками семплов и максимумом из 8 семпловых значений, вместо использования пиксельных шейдеров как в серии Radeon X1000. Также нововведением является полноскоростная возможность фильтрации FP16-текстур, популярная благодаря HDR-освещению. ROP также может выполнять трилинейную и анизотропную фильтрацию на всех текстурных форматах. В чипе R600 это означает 16 пикселей за такт для FP16-текстур, тогда как FP32-текстуры с более высокой точностью фильтруются на половинной скорости (8 пикселей за такт).
Возможности сглаживания в R600 превосходят таковые в серии R520. В дополнение к возможности выполнения 8x MSAA, в отличие от 6x MSAA на R300 и вплоть до R580, R600 обладает новым режимом «заказного фильтра сглаживания» («custom filter anti-aliasing» (CFAA)). CFAA означает реализацию неблоковых фильтров, которые отслеживают соседние пиксели вокруг нужного пикселя, которые обрабатываются для вычисления результирующего цвета и сглаживания картинки. CFAA выполняется шейдером, а не в ROP-блоках. Это значительно улучшает программируемость, так как фильтры могут настраиваться, но может также повлечь потенциальные проблемы с производительностью из-за использования ресурсов шейдера. При запуске в продажу R600, CFAA использовал фильтры режимов «wide tent» и «narrow tent». В этих режимах семплы извне обрабатываемого пикселя линейно обрабатываются исходя из расстояния от них до центроида нужного пикселя, причём линейная функция зависит от того, выбран ли широкий или узкий фильтр.
Контроллеры памяти Контроллеры памяти соединены через внутреннюю двунаправленную кольцевую шину (архитектура «Ring Bus»), опоясывающую процессор. В ГП Radeon HD 2900 это 1024-битная двунаправленная кольцевая шина (512 бит на чтение и 512 бит на запись) с 8 64-битными каналами памяти для совокупной пропускной способности шины в 512 бит на 2900 XT; в Radeon HD 3800 это 512-битная кольцевая шина; в Radeon HD 2600 и HD 3600 это 256-битная кольцевая шина; в Radeon HD 2400 и HD 3400 подобная кольцевая шина отсутствует.
Обработка видео, вывод на экран и дополнительные возможности Все видеокарты, за исключением карт серии Radeon HD 2900, включают в себя выделенный Unified Video Decoder от ATI для аппаратного декодирования видеопотоков MPEG4, VC-1, H.264, который сами по себе являются ключевой частью технологии AVIVO HD. С точки зрения функциональности, технология PureVideo 2 от NVIDIA предлагает схожее решение аппаратного видеоускорения с UVD, включающим большую разгрузку VC-1.
Поддержка кодирования HDTV реализована за счёт встроенного кодировщика AMD Xilleon; сопутствующий чип «Rage Theater», используемый на картах серии Radeon X1000, был замещён цифровым чипом «Theater 200», обеспечивающим поддержку VIVO.
Для вывода на дисплей все варианты включают в себя два двуканальных TMDS-передатчика, за исключением HD 2400 и HD 3400, которые включают один одинарный и один двуканальный TMDS-передатчики. Каждый DVI-выход оснащён двуканальным HDCP-кодером со встроенным ключом раскодирования. Был представлен HDMI-интерфейс, поддерживающий экранное разрешение вплоть до 1920×1080, со встроенным HD-аудиоконтроллером с поддержкой кодирования 5.1-канального LPCM и AC3 форматов. Аудио передаётся через DVI-разъём при помощи специально спроектированного переходника DVI-в-HDMI для HDMI-выхода, передающего как аудио, так и видеоDailyTech report , проверено 7 декабря 2007.
Все варианты поддерживают технологию CrossFireX. Эффективность CrossFire была значительно улучшена и демонстрирует производительность, близкую к теоретическому максимуму двукратной производительности одиночной картыWilson, Derek. ATI Radeon HD 2900 XT: Calling a Spade a Spade: Multi-GPU Performance — Prey , AnandTech, 14 мая 2007..
Несмотря на то, что весьма ощутимая часть архитектуры семейства Radeon HD 2000 довольно схожа с Xenos, семейство Radeon HD 2000 не имеет встроенного кадрового буфера DRAM (eDRAM). eDRAM у Xenos был разработан исходя из ограничений разрешений, с которыми работает Xbox 360. Персональные компьютеры работают с максимальной эффективностью при гораздо большем диапазоне разрешений, которые требуют значительно большее количество eDRAM-памяти для эффективной работы.
Обновление поколения Серия была обновлена за счёт вариантов с уменьшенным техпроцессом (55 нм): RV670, RV635 и RV620. Все варианты поддерживают PCI Express 2.0, DirectX 10.1 с поддержкой шейдерной модели 4.1, выделенным ATI Unified Video Decoder (UVD) для всех моделей и технологией PowerPlay для десктопных видеокарт MadboxPC coverage , проверено 10 ноября 2007.
За исключением серии Radeon HD 3800, все варианты поддерживают 2 встроенных разъёма DisplayPort с поддержкой 24- и 30-битных дисплеев с разрешением вплоть до 2560×1600. Каждый разём обладает 1, 2 или 4 линиями на выход с передачей данных вплоть до 2.7 Гб/сек на линию.