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HD7970脱胎换骨全测试!5年架构大革命

第二章/第七节 HD6870的一小步:双超线程分配处理器

    也许有人会问,如此暴力的扩充流处理器规模而不更改架构,R600架构会成为AMD的常青树吗?难道不会有什么瓶颈吗?当然会有,AMD也发现了,所以从HD6000系列开始又进行了一轮架构的微调,透过AMD架构微调这一结果,我们可以了解出现问题原因到底是什么?

    HD6870的一小步:两个超线程分配处理器

    Barts核心的HD6870率先问世,这颗核心定位中端,所以流处理器从Cypress的1600个精简到了1120个,流处理器结构依然没有任何变化,但是前端控制模块一分为二:

第二代DX11架构!HD6870/6850全面评测

    相信大家应该注意到了,以往AMD的SIMD架构则是整颗GPU共享单一的控制单元,自R600以来都是如此。

Cypress的单一图形装配引擎

    但随着晶体管规模和流处理器数量的迅速膨胀,单一的控制单元已经无法满足大规模并行指令分配的需要,因此从Cypress开始,AMD采用了“双核心”的设计,将SIMD阵列一分为二,也就是类似于NVIDIA GPC的设计。与此相对应的,图形装配引擎虽然只有一个,内部却设计了两个Hierarchical Z(分层消影器)和Rasterizer(光栅器),但是其它的特殊功能模块均只有一个。

    Barts和Cypress一样,依然保持了双核心设计,图形引擎也只有一个,内部的功能模块并没有太多变化。但是Ultra-Treaded Dispatch Processor(超线程分配处理器)却变成了两个,相对应的,超线程分配处理器的指令缓存也变成了两份。

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Barts的图形装配引擎

    我们知道,Barts的流处理器数量是Cypress的70%,按理说线程分配压力有所下降,那么设计两个线程分配处理器的目的只有一个,那就是提升效率。在DX11时代,几何着色再加上曲面细分单元引入之后,图形装配引擎会产生更多的并行线程及指令转交SIMD进行处理,因此指令派发效率成为了新的瓶颈。

    SIMD架构的优势就是可以用较少的晶体管制造成庞大的流处理器规模,拥有恐怖的理论运算能力;但缺点就是流处理器执行效率比MIMD架构低,其效率高低完全依赖于分配单元的派发效率。因此Barts这种双线程分配处理器的设计意义重大。

    双超线程分配处理器的意义:曲面细分性能翻倍

    HD6000系列可以说是半代改进的架构,既然数量上维持不变,就只能从改进效率的方面考虑了。而改进的内容就是加强线程管理和缓冲,也就是“双倍的超线程分配处理器和指令缓存”。

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    根据AMD官方提供的数据来看,HD6870的曲面细分性能最多可达HD5870的两倍,这种情况出现在10级左右的中等细分程度,当曲面细分达到20级以上的时候,那么它们的性能就基本上没有区别了。

    由此可见,Barts核心当中的Tessellator单元本身在性能方面应该没有改进,其性能提升主要源于两颗超线程分配处理器。中等级别的曲面细分在指令分配方面是瓶颈,Barts改进的架构消除了这一瓶颈,所以性能提升十分显著,但如果细分级别特别高时,Tessellator本身的运算能力将成为瓶颈,此时线程派遣器的效率再高,也无济于事。

    看起来,AMD迫切的想要改进指令派发效率,以满足庞大规模流处理器的胃口,并且有效的提升备受诟病的曲面细分性能。AMD的做法就是继续保持现有架构不变,发现瓶颈/缺陷然后消除瓶颈/缺陷,这让笔者想起了一段老话:“新三年旧三年,缝缝补补又三年”。

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