论文部分内容阅读
在笔记本领域，AMD独显的声势明显不如NVIDIA，其上一代性能级R9 M375独显仅被联想Y700等极少数产品所使用。还好，如今AMD终于借北极星之威展开了反击，而Radeon RX 460就扮演了先锋的角色。
GCN的延续
NVIDIA近年来的显卡架构历经Kepler→Maxwell →Pascal的变革，在与AMD的竞争中（笔记本领域）始终保持着领先的优势。而AMD近年来的显卡架构则始终围绕着GCN进行修修补补，从GCN1.0（Tahiti、Cape Verde）→GCN2.0（Hawaii、Bonaire）→GCN3.0（Fiji、Tonga），GCN的知名度已经不逊于我们熟悉的Radeon。
很遗憾，AMD最新发布的北极星（Polaris）GPU架构（图1），依旧隶属于GCN，只是被AMD归类到了第四代GCN架构，也就是“GCN4.0”。那么，它与历代前辈们相比，都有了哪些改进呢？
北极星的变化
2011年，AMD正式推出的GCN 1.0使用了28nm制程工艺。到了2015年，AMD推出的GCN 3.0依旧使用了28nm工艺。可以说，28nm见证了AMD GCN家族显卡的发展。问题来了，在没有对架构进行大刀阔斧的改革之前（就是AMD弃用GCN之前），想提升GPU性能就唯有细节上的优化了。
但是，28nm工艺限制了物理上的可能性。随着历代GCN计算单元的增加，平均功率也呈线性增长。有数据显示，通过加压来提高频率时，功耗则会以三次方形式增长（比如提高15%频率、电压，功耗则将上升52%）。因此，AMD的GCN家族GPU一般频率都比较低，并采用高密度的制程来放入更多并行计算单元。
隶属于GCN4.0的北极星想要继续突破，就必须放弃已经过时的28nm生产工艺。为了尽可能挖掘北极星的潜力，AMD跳过了TSMC的16nm FinFET，而是直接选择了GlobalFoundries（下文简称GF）最新的14nm FinFET工艺，晶体管间距（比如栅极触点节距）比16nm要小15%，用作缓存和寄存器的SRAM则要小10%（图2）。
GF的14nm FinFET是目前密度最高的GPU制程，相对前代14nm FinFET的工作电压降低了150mV，因此也将平均功率下降了大概30%。以上的优势转换到GCN GPU中就是可以塞进更多的计算单元，从而让其拥有更强大的性能以及更高的能效。
至于其他细节上的改进还有很多，比如改进的几何引擎在渲染管线前就能够去除无用（无法渲染/不可见）的部分多边形，MSAA开的越高带来的提升就越高，在特定场景下可以提高最多3倍的吞吐量;通过减少流水线停顿、增加指令缓冲区容量、提高单线程、调整L2缓存等多项措施，GCN 4.0架构中每组CU的性能提升了15%;提升了内存控制器带宽，在色彩压缩的帮助下更有效率;新增针对异步计算和VR定制的全新的HWS（硬件寄存器）单元;支持HDMI 2.0a、DisplayPort 1.3接口以及4K H.265编码/解码等。
首发三剑客
AMD北极星家族首批成员为RX 480/470/460“三剑客”（图3），它们的规格参数请见表1。简单来说，RX 480/470定位高端，采用了Polaris 10核心。而RX 460则定位主流，核心换成了Polaris 11（图4），流处理器和阴影单元数量被大幅精简。
RX 460入驻笔记本
最令人惊讶的是，作为北极星家族的成员，RX 460竟然可以被直接应用在笔记本身上。你没有看错，不是我们熟悉的RX 460 Mobile版，而是和桌面版RX 460一模一样的Polaris 11核心！
AMD对RX 460的定位就是主流市场，它的竞争对手是NVIDIA桌面版的GTX750TI，整体性能还是不错的。因此，当它被塞进笔记本中后，就具备了“越级挑战”NVIDIA GTX960M级别移动显卡的实力。
通过表2的数据可见，RX 460在于笔记本结合后，其性能介于GTX960M和GTX965M之间。受制于笔记本的散热和功耗限制，笔记本身上的RX 460很难长时间运行在最高的加速频率上，所以其性能势必较桌面版的RX 460显卡有所降低。还好，两个版本间的差异不大，还在可以接受的范围内。
关键在于合作伙伴
此次AMD将RX460推向笔记本是一手妙棋，它的性能卡位非常精准：6000元级别的中端游戏本，可以直面GTX965M的挑战而不落明显下风。可惜，目前将RX 460用在笔记本并在国内上市的产品只有惠普暗影精灵II代这么一款（图5），显得有些势单力薄。总之，RX 460非常有机会帮助AMD在中端游戏本领域翻身，但能否取得成功，还需要更多合作伙伴的支持。好产品固然重要，但销路似乎更重要。
GCN的延续
NVIDIA近年来的显卡架构历经Kepler→Maxwell →Pascal的变革，在与AMD的竞争中（笔记本领域）始终保持着领先的优势。而AMD近年来的显卡架构则始终围绕着GCN进行修修补补，从GCN1.0（Tahiti、Cape Verde）→GCN2.0（Hawaii、Bonaire）→GCN3.0（Fiji、Tonga），GCN的知名度已经不逊于我们熟悉的Radeon。
很遗憾，AMD最新发布的北极星（Polaris）GPU架构（图1），依旧隶属于GCN，只是被AMD归类到了第四代GCN架构，也就是“GCN4.0”。那么，它与历代前辈们相比，都有了哪些改进呢？
北极星的变化
2011年，AMD正式推出的GCN 1.0使用了28nm制程工艺。到了2015年，AMD推出的GCN 3.0依旧使用了28nm工艺。可以说，28nm见证了AMD GCN家族显卡的发展。问题来了，在没有对架构进行大刀阔斧的改革之前（就是AMD弃用GCN之前），想提升GPU性能就唯有细节上的优化了。
但是，28nm工艺限制了物理上的可能性。随着历代GCN计算单元的增加，平均功率也呈线性增长。有数据显示，通过加压来提高频率时，功耗则会以三次方形式增长（比如提高15%频率、电压，功耗则将上升52%）。因此，AMD的GCN家族GPU一般频率都比较低，并采用高密度的制程来放入更多并行计算单元。
隶属于GCN4.0的北极星想要继续突破，就必须放弃已经过时的28nm生产工艺。为了尽可能挖掘北极星的潜力，AMD跳过了TSMC的16nm FinFET，而是直接选择了GlobalFoundries（下文简称GF）最新的14nm FinFET工艺，晶体管间距（比如栅极触点节距）比16nm要小15%，用作缓存和寄存器的SRAM则要小10%（图2）。
GF的14nm FinFET是目前密度最高的GPU制程，相对前代14nm FinFET的工作电压降低了150mV，因此也将平均功率下降了大概30%。以上的优势转换到GCN GPU中就是可以塞进更多的计算单元，从而让其拥有更强大的性能以及更高的能效。
至于其他细节上的改进还有很多，比如改进的几何引擎在渲染管线前就能够去除无用（无法渲染/不可见）的部分多边形，MSAA开的越高带来的提升就越高，在特定场景下可以提高最多3倍的吞吐量;通过减少流水线停顿、增加指令缓冲区容量、提高单线程、调整L2缓存等多项措施，GCN 4.0架构中每组CU的性能提升了15%;提升了内存控制器带宽，在色彩压缩的帮助下更有效率;新增针对异步计算和VR定制的全新的HWS（硬件寄存器）单元;支持HDMI 2.0a、DisplayPort 1.3接口以及4K H.265编码/解码等。
首发三剑客
AMD北极星家族首批成员为RX 480/470/460“三剑客”（图3），它们的规格参数请见表1。简单来说，RX 480/470定位高端，采用了Polaris 10核心。而RX 460则定位主流，核心换成了Polaris 11（图4），流处理器和阴影单元数量被大幅精简。
RX 460入驻笔记本
最令人惊讶的是，作为北极星家族的成员，RX 460竟然可以被直接应用在笔记本身上。你没有看错，不是我们熟悉的RX 460 Mobile版，而是和桌面版RX 460一模一样的Polaris 11核心！
AMD对RX 460的定位就是主流市场，它的竞争对手是NVIDIA桌面版的GTX750TI，整体性能还是不错的。因此，当它被塞进笔记本中后，就具备了“越级挑战”NVIDIA GTX960M级别移动显卡的实力。
通过表2的数据可见，RX 460在于笔记本结合后，其性能介于GTX960M和GTX965M之间。受制于笔记本的散热和功耗限制，笔记本身上的RX 460很难长时间运行在最高的加速频率上，所以其性能势必较桌面版的RX 460显卡有所降低。还好，两个版本间的差异不大，还在可以接受的范围内。
关键在于合作伙伴
此次AMD将RX460推向笔记本是一手妙棋，它的性能卡位非常精准：6000元级别的中端游戏本，可以直面GTX965M的挑战而不落明显下风。可惜，目前将RX 460用在笔记本并在国内上市的产品只有惠普暗影精灵II代这么一款（图5），显得有些势单力薄。总之，RX 460非常有机会帮助AMD在中端游戏本领域翻身，但能否取得成功，还需要更多合作伙伴的支持。好产品固然重要，但销路似乎更重要。