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迈入DirectX10时代，统一超标量着色架构的Radeon HD架构详解

　　2007年5月15日，被AMD并购后的AMD-ATI，终于向世人发布其首款支持DirectX 10的显卡——Radeon HD 2900XT， 也就是我们通常所说的R600。较其竞争对手NVIDIA的首款DirectX 10显卡——GeForce 8800GTX，刚好晚了半年。

　　得益于80nm核心工艺制程的帮助，Radeon HD 2900XT显卡终于摆脱传统“管线”概念的束缚，采用更为高效的统一超标量着色架构（Unified Superscalar Shader Architecture），内置了高达320个流处理器单元（stream processing units），全面支持Microsoft DirectX 10.0和Shader Model 4.0，能同时兼容DirectX 10和DirectX 9 与OpenGL等引擎开发的3D游戏。下面是有关Radeon HD 2900XT显卡的核心架构体系图。

Radeon HD 2900XT 核心架构图示

RV770核心架构图示

　　DirectX 10最大的革新就是统一渲染架构（Unified Shader Architecture）。目前的GPU架构还是沿用的分离式渲染架构，此前NVIDIA的G71和ATI的R580都是采用这样的架构，顶点渲染和像素渲染各自独立进行，而且一旦当架构确定下来，顶点和像素shader单元的比例就会固定下来。不过分离式渲染架构设计更为简便而且经验丰富，例如NVIDIA的NV40发成到后来的G70/G71，又或者是R420到R580，性能都得到显而易见的提升。

　　微软认为这种分离渲染架构不够灵活，不同的GPU，其像素渲染单元和顶点渲染单元的比例不一样，大大限制了开发人员自由发挥的空间。不同的应用程序和游戏对像素渲染和顶点渲染的需求不一样，导致GPU的运算资源得不到充分利用。微软在DirectX 10中提出了统一渲染架构，在通用和独立的shader单元中可以执行不同的shader程序，包括vertex、pixel和在DirectX 10中首次提出的geomery shader。而且随着这些通用独立的shader单元功能的不断完善，日后有望执行更多的shader程序，例如物理效果。

　　Shader Modle 4.0无论是vertex还是pixel指令，最大指令长度相当于Shader Modle 3.0的128倍（64K），越长越复杂的指令可以产生越真实的画面，Shader Modle 4.0的寄存器也激增到4096个，Constant寄存器采用16×4096阵列。input寄存器采用16/32规格等，上述指标都比以前的DirectX有明显的改进。Shader Modle 4.0允许程序员在渲染物体时使用128个纹理，而DirectX 9只提供4/16规格，更多的纹理意味着物体表面精度更真实，游戏开发者拥有更广泛的选择。

Radeon HD 2900XT 核心架构图示

　　Radeon HD 2900XT显卡，具备320个流处理单元，可实现对顶点、几何和像素着色操作的动态负载平衡和资源分配，同时其通用的指令集和纹理单元访问，可支持目前所有类型的着色器；其核心每时钟周期可完成高达80次的纹理拾取；每像素高达128个纹理，同时Radeon HD 2900XT采用了全面结合的多层纹理缓存设计，支持DXTC 和 3Dc+ 纹理压缩；支持高分辨率纹理，最高可支持8192 x 8192分辨率的纹理显示；支持无失真的Z和模块压缩，比率高达 128:1，无失真的颜色压缩可达 8:1，8 个渲染目标 (MRT)，并支持抗锯齿，支持物理加速处理。

Radeon HD 2900XT 核心架构图示

　　除了加入更高效的超标量统一着色架构外，Radeon HD 2900XT还继续提升显卡的AA（全屏抗锯齿）的效能与效果。下述是Radeon HD 2900XT显卡所具备的三种不同的全屏抗锯齿模式，它们分别是：Box Filter，Narrow Tent Filter和Wide Tent Filter模式。另外，但两张Radeon HD 2900XT显卡组建成交叉火力系统后，能实现最高24x的滤镜抗锯齿 (CFAA)和128位浮点精度的HDR纹理过滤，让玩家在游戏中获得最完美的画质体验。