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AMD HD7800显卡GCN架构解析：

　　HD7800系列显卡的“Pitcairn”图形芯片，基于AMD新一代28纳米GCN图形架构，芯片内部晶体管数量达到了28亿个，对中高端显卡来说规模绝对“庞大”。但借助先进的28纳米工艺，“Pitcairn”图形芯片核心面积比上一代HD6800系列还小。

　　AMD新一代GCN图形架构，是在上一代HD6000系列显卡的核心架构上大幅度优化改进而来，主要是提改进了核心内运算单元处理指令的灵活性，从而提升了效率。借助28nm工艺，GCN架构还可以达成更高的运行频率，而且发热量更小、芯片面积更小，从而可以提升芯片性能，并在日后成熟量产时降低芯片成本。

AMD新一代GCN架构图形芯片

　　GCN架构在最底层的流处理器管理模式上经历了大幅的优化重组，内部组织架构更灵活、更高效。在指令运行方式上，GCN也改变了AMD自R600以来一直沿用的VLIW打包吞吐模式，这个改动幅度可以说是对GPU运算模式基础的变更，对AMD GPU架构发展意义重大。VLIW（超长指令字）单线程执行密度很高，有高吞吐低灵活性的特点，但却在多个流处理器并行性上存在一些难以预料的指令打包、分派灵活性逻辑缺陷，在GPU这样规模巨大的并行处理器上，数千个流处理器的整体效率反而受到影响。

GCN驾构：为高性能运算优化

　　因此，在设计理念上，GCN架构已经不再单纯的追求图形渲染能力，而是更注重于为高性能运算优化，这个理念转变，更符合“通用计算就是图形计算”的今后趋势。GCN架构正是AMD加强通用计算性能思路的表现，而且高性能通用计算也能同时带来更高的图形性能。放弃VLIW不仅意味着GPU大规模并行框架内普通SIMD指令模式的回归，更标志着AMD理念转向GPU高性能计算。

HD7870的20个“GCN”运算单元及核心架构示意图

　　HD7950的1792个流处理器被划分成了28个并行计算单元（Compute Unit），如此一来，每个计算单元内部就具有64个流处理器，这64个流处理器组成了4个矢量单元(Vector Unit)，每个矢量单元搭配64KB矢量寄存器。GCN架构内，每4个计算单元组成一个运算小组，配备了数据寄存器和一些辅助性功能模块，从而组成了一个完整的运算中枢（类似于一个纯计算功用的核心集群）。在芯片高负荷时，每个计算单元都能同时分配、执行指令，架构利用率和吞吐量很高，更适合处理多线程多任务并行运算。

GCN计算单元结构示意图

　　GCN架构中的这些计算单元，是基于SIMD普通指令集的结构模式，抛弃了以往的VLIW（超长指令字）的打包吞吐模式，单个计算单元灵活度、独立性更高，每个计算单元都能同时领取、执行指令，众多计算单元并行处理能力很高，架构利用率和指令吞吐量比VLIW模式更高。 

完整的GCN架构（居中是32个并行计算单元，HD7950屏蔽了其中4个）

　　由此我们可以看出，由于设计理念的转变，GCN架构在为体系上已经与前代产品有很大的不同，GCN不再单纯的追求吞吐量，而是将重点转向了灵活性、效率提升，整个架构从最基层开始就更为灵活的运算优化，架构中层的运算单元在并行效率上也有针对性的效率改进，整个GCN架构更面向“通用计算就是图形计算”的未来趋势。GCN架构在规划上更为清晰、直接，组织规划更独立的并行运算单元，很有针对性的解决了寄存器端口的冲突问题，以高灵活度消除了很多潜在的逻辑死锁现象，从而使得芯片性能更稳定，实际性能表现更接近理论预测值。>>