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AMD HD7900显卡：划时代的28纳米新旗舰 2012年1月9日，AMD正式面向全球发售新一代28纳米GCN架构HD7000系列显卡，率先面市的是旗舰产品：AMD Radeon HD7970，这也是业界第一款28纳米GPU图形芯片、业界第一款DX11.1显卡、业界第一款PCI-E3.0接口显卡。相对于上一代产品，HD7970在架构上有很大的改进、在性能上有巨大的提升，一发布就获得了时间和性能先机，成为了“梦幻级”发烧玩家硬件装备。
接下来，AMD 2月7日又迅速推出了“GCN次旗舰”HD7950，从而迅速完成了HD7900系列新一代顶级显卡的市场布局，巩固了在高端市场上的领先局势。公版HD7950默认核心频率为800MHz，显存规格为3GB 384bit 5000MHz GDDR5。基本上，HD7950可以认为是HD7970屏蔽了1/8的流处理器而来，硬件规格依然非常强悍，平均游戏性能仅比HD7970低10%。
HD7900系列显卡基于AMD 28纳米GCN架构“Tahiti”图形芯片，芯片内部集成了43亿个晶体管，是迄今规模最大的图形芯片，但芯片核心面积却仅365平方毫米，小于上一代旗舰HD6970，初步展现了28纳米最先进制程的神奇魅力。借助28nm工艺，HD7970显卡默认运行频率已经逼近1GHz，创下了单芯显卡频率/性能之最。
AMD全新开发的28纳米GCN架构，是一代划时代的高效能图形芯片新架构。A卡之前的几代产品一直采用VLIW（指令打包吞吐）架构，而GCN新架构的出现，让AMD放弃沿用了5年的架构设计思路，走上了“高性能运算”新时代。“GCN”在大幅度提升游戏性能之余，还大大加强了“通用运算”理念，将芯片内部的运算资源重新规划，在流处理器数量、运算灵活度、能耗效率上都获得了大幅度的进步，HD7970理论运算性能领先A卡上一代旗舰达60%。
HD7900系列显卡在微架构层面上就经历了大幅的优化设计，运算性能大幅提升，功耗却基本不变，在执行效率上获得了巨大的突破，是一代真正值得玩家选购的新一代顶级游戏装备。那么具体说来，GCN架构都有哪些新亮点呢？在实际游戏、通用运算中，采用了GCN新架构的HD7900系列显卡与上一代旗舰显卡相比，有哪些实质的提升呢？>> AMD HD7900系列显卡GCN架构解析（一）： 定位“旗舰”的HD7970显卡内建2048个流处理器，“次旗舰”HD7950也具有1792个流处理器，芯片内部架构规模非常庞大，使用的晶体管数量都达到了43亿个。但借助先进的28纳米工艺，芯片核心面积仅365平方毫米，甚至小于上一代旗舰HD6900系列。
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改进而来，最主要的就提升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。
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。
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。
HD7970的2048个流处理器被划分成了32个并行计算单元（Compute Unit），每个计算单元都相当于一个运算中枢，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。>> AMD HD7900系列显卡GCN架构解析（二）： GCN的每个计算单元内部都具有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。
接下来我们再深入一层，分解一下矢量单元。GCN架构代表着从VLIW4 SIMD向Quad SIMD的进化，前者采用一个VLIW指令和四个ALU操作的方式，内部的16个流处理器一字排开，类似一个一维流水线，更适合机械的高负荷图形运算，而在变量比较多的通用计算上，流水线会反复陷入重置、等待、调用周期，执行效率被浪费。
而GCN与前代产品相比，在最底层的微架构层面上就有着显著的不同。GCN架构矢量单元的内部结构是四个SIMD单元加一个ALU操作，内部的16个流处理器具有多变的组合模式，类似一个能应变组合的方阵，能将各种指令分类后再分派执行，大大增强了计算的灵活性。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。
因此可以说，整个GCN架构更面向“通用计算就是图形计算”的未来趋势。当前，从网页浏览到科学运算，从平面设计工程绘图，很多软件都已经可以借助显卡的通用运算能力获得加速，如何更加充分的利用显卡的通用运算性能，也是时下PC运算中的热门议题。高性能显卡HD7900凭借强悍的高性能运算能力，也正在开拓更为广阔的用武之地。
近年来，GPU芯片通过堆流处理器换性能的做法，也有不少架构上的缺点，比如寄存器端口冲突、调度指令复杂等，因此越多流处理器越难以达到理论峰值性能。HD7970的GCN架构在规划上更为清晰、直接，32个并行运算单元，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。>> AMD HD7900系列显卡DX11.1/PCI-E3.0前卫规格解析： 在28纳米工艺、GCN新架构之外，HD7900显卡还有两项关键性新特性，这就是DirectX（简写DX）11.1支持与PCI-E 3.0接口。DirectX API是微软发布的游戏接口，可以看作是一个游戏渲染技术/建模技术的汇集，微软借助DirectX API规范，控制着PC游戏/显卡硬件行业，每代DX版本的更新，都会引起显卡行业的更新换代、巨头角力、甚至惊涛骇浪。当前，Windows XP平台上一般运行的是DX9.0c，而Windows 7平台上则运行的是DX11。
DX可以看作是一个渲染技术/建模技术的汇集，新版本的DX可以支持游戏实现更多、更新的特效，而且可以提升显卡执行某些特效时的运算效率，因此，对DX版本的支持，不仅代表着游戏画质的层次，更代表着显卡硬件的层代。当前，业界游戏大作已经基本普及DX11，NVIDIA GTX500、AMD HD6000系列显卡也都已经是第二代DX11显卡了。
DX11.1要等到Windows 8操作系统正式发布才会真正面世，AMD HD7900显卡目前只是在硬件上做好了准备，DX11.1还暂无用武之地，催化剂驱动也不会开启它。第一款开启DX11.1的驱动将会出现在Windows 8 Beta公开测试阶段。DX11.1最大的改进就是将3D立体显示技术正式写入了D3D API，3D立体显示技术将成为成为一种通用标准，游戏开发也将更加简单，这有望为业界酝酿已久的PC 3D显示技术真正打开局面。
PCI-E 3.0标准主要是将信号传输率提高到8GT/s，两倍于PCI-E 2.0，同时伴随有一系列的信号稳定性优化。由于PCI-E 2.0接口带宽都还远未成为显卡的性能瓶颈，因此当前PCI-E 3.0接口最大的意义正在于稳定性提升，对于追求极速的PCI-E固态硬盘来说可能更有用武之地。
当前只有Intel X79主板平台可以支持PCI-E 3.0，X79主板需要搭配“天价”SNB-E处理器使用，而且当前PCI-E 2.0接口的数据带宽都还远未成为显卡的性能瓶颈，在PCI-E 3.0接口下，当前顶级显卡的实测性能也只有极其微弱幅度的增长。>> AMD HD7900显卡EyeFinity2多屏输出/HD3D显示技术解析： A卡当前的三屏输出技术是一大亮点，中低端A卡都可以完美支持三屏独立输出，中高端A卡更是可以借助DisplayPort接口和AMD Eyefinity （宽域）技术，为高端玩家带来更加个性化、人性化的更多屏“液晶墙”体验。
在AMD HD7900显卡上，AMD Eyefinity （宽域）技术进化到了第2代，显卡仍然具备DVI+HDMI+2个DisplayPort输出接口，每张显卡可以轻松支持三台显示器。而且借助DisplayPort转接线缆，HD7950显卡单卡即可组建6屏显示输出，每屏分辨率也比上代产品更高，规格非常超前。
多屏显示在当前高端玩家中是一项非常前卫的技术，借助AMD Eyefinity（宽域）多屏显示技术，玩家可以用A卡轻易搭建起个性化的多屏显示平台，从而尽享震撼游戏体验，会轻松扩展桌面空间。
3D显示技术当前正在逐渐成熟，业界各大硬件厂商都在纷纷出台自家的3D显示方案。当前，在PC 3D显示领域，AMD推出的基于开放式标准的HD3D解决方案，与NVIDIA主导的3D Vision方案，以及部分显示器厂商主导的的偏振式3D显示方案，在DIY领域形成三种声音。AMD HD3D是AMD所开发的，基于开放式标准的HD3D技术解决方案，支持Bit Cauldron、XpanD、RealD等多种3D眼镜解决方案，提供对蓝光3D电影完全解码和DirectX 9、DirectX 10、DirectX 11游戏支持。
显卡测试平台和测试方法说明： 接下来大家先来看一看我们的测试平台配置。
在平台方面我们采用了SandyBridge平台（Core i7 3960X + X79）来消除CPU性能瓶颈，以最大限度的发挥出各款显卡的性能。
鉴于各款显卡显存容量都比较大，因此我们采用的测试分辨率是2560x1600和1920x1080，并全部开启4倍全屏抗锯齿，以贴近高端发烧玩家的实际使用情况，并更好地展现出各款显卡的性能差距。>> DX11理论性能测试：3DMark 11
3DMark 11基于Futuremark自行设计的原生DX11引擎，可综合考察DX11 PC游戏平台的整体图形性能。3DMark11的主界面主要有4个选项卡，第一个为Basic，提供最通用的测试模式以及测试方式。相比Vantage版本的4种等级的测试模式，3DMark11精简到评测环境最常用的3种，也就是我们熟悉的Entry、Performance以及Extreme，分别对应为E档、P档与X档。
测试成绩：
在这个基准性能测试环节，HD7970是当之无愧的顶级旗舰显卡，而公版频率的HD7950得分比HD7970低约15%，在GTX580之上。HD7950在900/5500MHz频率下，性能更是仅比HD7970低约5%，强悍性能由此可见一斑。>> 《战地3》游戏测试： 2011年10月25日，世代DX11年度巨作《战地3》终于正式发布，作为当前PC军事题材射击游戏的两大支柱之一，《战地3》这次绝对没有让玩家失望，借助全新开发的“寒霜2”引擎，《战地3》对DX11提供了完美支持，游戏中细腻的光照/粒子效果、乱真的场景渲染、大面积的物理破坏效果、畅快的射击感受、精良的枪械手感，让这款游戏终于为我们展现了DX11次世代大作的震撼威力。
《战地》系列游戏是电子娱乐巨头EA手上的一张王牌强档，《战地》引擎也是业界很多游戏的画面支撑，此次《战地3》采用的全新DX11“寒霜2”引擎，在3D建模精度、画面渲染、特效呈现、物理效果等方面，都达到了当前PC游戏的顶点水平，为次世代DX11游戏大作树立了一个标杆，因此成为了我们测试当前显卡实际游戏性能的一个重要参考。
在《战地3》游戏单人模式下，我们精选了“追猎行动”关卡来进行测试，在这个测试场景中，我们在正式进入游戏后不进行任何操作，仅利用游戏的自动视角“观看”地图，用Fraps软件记录这段自动视角时间内的平均帧速。 测试成绩：
在《战地3》测试环节，AMD 7系列显卡大幅扭转了之前实际游戏中性能不佳的局面，搭配首款催化剂驱动，7系列显卡即表现出了大幅的性能能够提升，展现了GCN架构的游戏效率。HD7950性能仍然在GTX580之上，在900MHz频率下性能仅比HD7970低7%。>> 《孤岛危机2》游戏测试： 在DX11《孤岛危机2》中，玩家将再次穿上奈米生化服，并前后分别扮演CELL与Marines两个角色，以遇袭后的纽约为游戏背景，与神秘莫测的敌人展开新一轮高科技超限科幻战。奈米生化服极大的强化了角色的能力，玩家因此具备隐形、护盾强化、速度强化、力量强化等各具趣味的特殊本领，在高精度建模、高质量贴图的虚拟场景中，手持各种高科技枪械，最终完成“拯救世界”的艰巨重任。
《孤岛危机2》采用了第三代CryEngine引擎，强化了游戏贴图、人物模组、光影特效等多种游戏表现，走在了DX11游戏画质的最前沿，对玩家来说，《孤岛危机2》游戏世界绝对是一场视觉风暴。
在《孤岛危机2》游戏单人模式下，我们选择了任务模式下，“Out of the Ashes”关卡来进行测试，在这个场景测试过程中，我们在正式进入游戏画面后不作任何操作，仅利用游戏的自动视角“观看”地图，用Fraps软件记录这段自动视角时间内的平均帧速。 测试成绩：
在这个测试环节，HD7950再次领先GTX580，而且优势还比较明显，AMD新卡率先发布，打了对手一个时间空档。在默认频率下，HD7950落后HD7970约15%，但在超频至900MHz后，二者差距缩小至4%左右。>> 《尘埃3》游戏测试： 《尘埃3》保持了该系列赛车游戏专业性强、模拟度高的风格，游戏无论在画面还是在内容方面都比前作有了全新的进化，在画面方面，泥浆渐渐沾染车体的设定依然保存，车身的精细程度大大强化了，新加入的雪地、山林赛道也有相对独特的视觉效果。
本作将会有6条head-to-head赛道和32条拉力赛道，芬兰、肯尼亚、挪威、密歇根这几个地点都会在游戏中出现，福特嘉年华、福特福克斯WRC和雪铁龙C4也会作为新车加入到游戏中，玩家现在不但可以选择赛车，还可以选选择赛车，还可以选择自己的副驾驶，感受不同的驾驶乐趣。
《尘埃3》沿袭了本系列赛车游戏的传统，仍然具备标准benchmark测试功能。游戏内置的测试赛道为ASPEN的一条雪地赛道，时长大概在1分15秒，但有趣的是benchmark比赛过程是随机的，主视角的飙车成绩排名会根据电脑AI发挥而随机变化，但是测出来的FPS比较稳定，同一张显卡多次测试出来的结果完全一致。 测试成绩：
在《尘埃3》测试中，在1080P分辨率下，游戏对我们的高端显卡并未形成很大压力。但在高分辨率下，HD7950依然领先GTX580，而且与HD7970的差距也比较小。>> 《使命召唤8》游戏测试： 《使命召唤8：现代战争3》由Infinity Ward制作开发，剧情紧接《使命召唤6：现代战争2》以及《使命召唤4：现代战争》，是《使命召唤》系列游戏的又一款重磅强作，是当今玩家口碑最好的王牌FPS游戏大作。《现代战争3》延续了《使命召唤》系列游戏的优秀传统，游戏更注重操作手感、玩家体验，而并不苛求硬件性能。
《现代战争3》依然采用DX9渲染架构，游戏引擎源自改良后的《使命召唤4》。而且最难能可贵的是，《现代战争3》用并不苛求硬件性能的前提，达成了很高水准的画面质量、特效呈现，游戏在战场营建、气氛渲染上非常出色，非常值得当前主流游戏玩家一试身手。
在《使命召唤8》游戏中，我们选择了第一幕“黑色星期二”关卡来进行测试，在这个测试场景中，我们在进入游戏后不进行任何操作，仅利用游戏的自动视角“观看”地图，用Fraps软件记录这段自动视角下的平均帧速。 测试成绩：
在1080P分辨率下，HD7950与HD7970性能差距约为10%，在1600P分辨率下，两款显卡性能差距扩大至14%。由此看来，随着测试压力的增加，HD7970的更多流处理器，才能展现出全面的实力，而在较低强度的测试下，两款显卡性能比较接近。>> Heaven Benchmark 2.5测试： 最近Unigine公司发布了Heaven Benchmark 2.5版，2.5版最大的最重要的变化就是增加了Professional Edition(专业版)，面向企业用户、硬件评测人员和发烧友，提供了自动命令行、CSV格式报告、极限压力模式(循环测试)、技术支持、商业使用授权等等普通版所不具备的高级特性。这标志着Heaven Benchmark正式步进商业化。但Unigine也发布了免费的2.5版，具体规格与之前的2.1版类似。
Heaven Benchmark主要特性为：支持DirectX 9/10/11和OpenGL、大量使用Hardware Tessellation(硬件曲面细分)技术、高级SSAO(屏幕空间环境光遮蔽)、物理学精准算法生成的容积云、模拟光照环境变化、动态天空和光线散射、行走、飞行交互式体验模式。
测试成绩：
在Heaven Benchmark 2.5的测试中，在高分辨率下，HD7950测试得分仍然超过30FPS，展现了流畅的曲面细分性能，领先GTX580。在超频至900MHz后，HD7950已经很接近HD7970了。>> 《异形大战铁血战士》游戏测试： 《异形大战铁血战士》是这款FPS游戏是由Rebellion公司开发的，本次的游戏的剧情没有照搬电影的剧情，而是将舞台设定为名叫BG-386的行星，相同的是人类在该星球发现了古代金字塔，而围绕该金字塔隐藏的巨大秘密异形、铁血战士以及人类3种族再次展开激烈的战斗。
游戏中除了提供单人故事模式以外，还提供多人对战模式，可以说多人对战模式才是这个游戏最能吸引玩家一直玩下去的地方。
纹理质量、分辨率、阴影复杂性、各向异性过滤、环境光散射，垂直同步的调整菜单。所谓的（环境光散射）Ambient Occlusion是指通过不特定的光源表现周边所有环境阴影的功能。比如在在墙和墙草和草之间相关物体们产生的光线的反射。在测试中我们将所有的特效开至最高。 测试成绩：
在这个测试环节，800/5000MHz默认频率下，HD7950性能依然在GTX580之上，但落后HD7970平均约16%，差距算是比较明显的了。>> HD7900系列显卡温度功耗测试： 在测试之前需要说明的一点是，由于我们无法测试单张显卡的独立功耗，因此在测试中所有的功耗成绩均为整机功耗，测试频率均为默认频率。我们采用高负荷FurMark进行烤机测试，5分钟后记录核心满载时的温度；然后待机5分钟，在GPU-Z的Sensor功能记录此时为待机核心温度。在两个测试环境下我们都使用功耗测试仪来检测功耗，测试环境保持在室温20摄氏度。
新版本的Furmark支持多卡互联，并且加入了防GTX500系列显卡智能节电的功能，为我们的满载功耗测试提供了一个公平公正的稳定性测试环境。 测试成绩：
在待机状态下，各款显卡都会降频，因此显卡的稳定核心温度都不高。在满载状态下，HD7950只有64摄氏度，在超频后也只有4摄氏度的温度增加，在各款显卡中算是最“凉快”的了。
HD7950平台满载功耗也仅仅319W，这样的功率表现，对一款发烧级显卡来说算是比较低的了，在近年来的旗舰显卡中，AMD 7系列频率最高，但功耗表现却相当优秀，显示了28纳米新工艺的优势。>>
AMD HD7900系列显卡超频实战： 在接下来的超频测试中，我们使用的是玩家最熟悉的微星AfterBurer显卡超频软件，这款软件使用起来很简单，玩家直接在绿色数字框中输入想要的核心电压、核心/显存频率，然后点击“Apply”按钮即可锁定新频率。AfterBurer软件可以最高将HD7900系列显卡超频至1300MHz核心频率。
在我们的实际测试中，AMD HD7970/7950显卡核心频率可以很轻松地突破1GHz，并且超频后显卡运行的仍然非常稳定，可以通过各种游戏测试、烤机测试。
为了贴近玩家的实际使用情况，我们今天的超频测试采用的是不更换散热器、不加电压的常规条件测试，这种超频方式对硬件最安全，而且借助28纳米新架构，AMD HD7900系列显卡超频幅度还非常大。公版HD7970显卡可以在1125/5700MHz频率下通过稳定性测试，HD7950也可以轻松运行在1105/5700MHz。
AMD HD7900系列显卡超频测试成绩：
在超频之后，HD7970和HD7950显卡3DMark 11测试得分都提升了15%，性能更加强悍。就我们超频中的实际感受而言，采用28纳米GCN新架构的HD7900系列显卡的确很容易超频，不更换散热器、不加电压常规条件下，1.1GHz核心频率可以轻松达成。>> 测试结果分析： 接下来，为了给大家提供一个清晰、准确的性能感受，我们将今天的测试数据进行了一番处理、编进了下面的表格，并给出了清晰的性能对比幅度。
从上面的测试结果可以看到，HD7970平均性能大概比HD7970低了14%，这个性能差距，对这款新一代“次旗舰”产品来说比较合理。但是在我们的实际测试中，对当前主流游戏大作来说，HD7950与HD7970实际游戏感受几乎没有差别，毕竟这两款显卡性能都很流畅，对发烧玩家来说，价格较低、规格删减不多的HD7950无疑是一款更具性价比的选择。 HD7900系列显卡，高能效梦幻硬件装备
当前，AMD新一代28纳米GCN架构发烧显卡正在迅速占领高端玩家市场，新显卡在微架构层面上就经历了大幅的优化设计，运算性能大幅提升，功耗却基本不变，在执行效率上获得了巨大的突破，是一代真正值得玩家选购的新一代顶级游戏装备，是顶级游戏玩家的梦幻硬件装备。在我们的实际测试中，在当前主力游戏中，HD7950与HD7970实际游戏感受几乎没有差别，毕竟这两款显卡性能都很流畅，希望获得狂暴性能、运算充足的玩家可以出手了。[返回频道首页]
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正在阅读：28nm领军之作:HD7900系列显卡竞争力分析28nm领军之作:HD7900系列显卡竞争力分析
2012-03-30 00:06
出处：PConline原创
责任编辑：zhangqingle
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