AMD RX 6000架構揭秘：獨家雞血、飛升54％
紙面發布多日之後，AMD RX 6000系列顯示卡今天終於開始解禁上市了，首發兩款型號，RX 6800 4599元，RX 6800 XT 5099元，下個月2號還會有旗艦級的RX 6900 XT 7999元。
首發評測請移步——RTX 3080出生兩個月卒！Radeon RX 6800/6800 XT首發評測
它們都採用了升級版的RDNA 2底層架構，均基於Navi 21 GPU核心，也常被叫做Big Navi，最多擁有80組計算單元、5120個串流處理器、16GB GDDR6顯示記憶體，支援PCIe 4.0。
而在7nm製程不變、核心規模翻番、頻率大幅提升的同時，整卡功耗依然保持在最多300W。
本文中，我們重點講講RDNA 2的架構設計，以及兩項關鍵圖形技術。
RDNA 2雖然是RDNA架構的更新版本，並不是完全重新設計，但是它帶來的突破和提升是驚人的，也完全實現了項目起步之初設立的看似不可能的目標。
這就是：16個月之內，性能提升1倍，能效提升至少50％，完整支援DX12 Ultimate等技術特性，支援硬體光線追蹤。
在微架構上，RDNA 2充分借鑒了Zen CPU的世界級設計思路(消息稱Zen開發團隊直接介入了RDNA 2設計)，整體得以更加精鍊、高效。
縱向比較的話，在同等功耗水平下，RDNA 2每個計算單元的運行頻率提升了足足30％，標稱加速頻率最高2250MHz，實際運行中其實能夠跑到2450MHz！
橫向比較的話，在同等頻率下，RDNA 2每個計算單元的功耗可以降低50％，也就是省電一半。
以上是RDNA、RDNA 2兩代架構圖，可以發現整體布局沒有太大變化，當然各個功能模組都是調整優化過的，而最突出的，一是增加了獨立的Infinity Cache高速快取，二是在每個計算單元內加入了專用的光線追蹤加速器Ray Accelerator。
至於RDNA 2架構的底層細節，比如說計算單元的變化，AMD這次沒有給出更多資料，只是簡單提到了幾點，包括精簡TLB以降低延遲、重新設計32位像素流水線並支援HDR格式、優化幾何分派與曲面細分、全方位精細時鐘門控、頻率樹分離與門控、最小化數據轉移、重新平衡流水線、高性能庫等等，但沒有任何圖示。
不過也好，太深入太專業的東西咱們也鑽研不夠，直接享受成果就是了。
Infinity Cache高速快取的加入，以及一二級快取的調整，主要是為了解決RDNA 2架構必須在核心數量翻番、頻率提升30％的情況下，不會受到頻寬不足的制約。
上一代的RDNA架構中，零級快取分布在每個計算單元中，一級快取是每個著色器引擎獨享的，並單獨訪問二級快取，4MB二級快取則負責在著色器引擎、指令處理器之間共享數據。
RDNA架構搭配的是256-bit GDDR6顯示記憶體，等效頻率14GHz，總頻寬為448GB/s，看起來不少，但核心規模急劇擴大後，就會成為瓶頸。
GPU發展的傳統思路中，提升顯示記憶體頻寬的核心途徑就是擴大位寬、提高頻率。RTX 3090就擁有384-bit 19.5GHz GDDR6X，頻寬高達936GB/s，AMD Fury、Vega系列顯示卡還用過以高頻寬著稱的HBM，Radeon VII就達到了驚人的1TB/s。
但是，擴大位寬會造成核心面積急劇擴大、功耗急劇增加，HBM顯示記憶體則是成本高昂，還要與GPU整合封裝。
Smart Access Memory(SAM)顯示記憶體智取技術就是AMD提出的更高效的高頻寬解決方案，而且充分依託了AMD的平台化優勢。
NVIDIA雖然號稱也在研發類似的技術，但沒有自己的CPU處理器做輔助，就有點像無根之水了。
RDNA 2為此集成了128MB大容量的Infinity Cache高速快取，有點像Ryzen/霄龍處理器中的三級快取，同時優化各級快取結構的體系，還將二級快取容量翻兩番達到16MB。
再結合AMD CPU/GPU通用的Infinity Fabric高速互連通道，支援16×64-bit通道，最高頻率1.94GHz，其頻寬是256-bit GDDR6顯示記憶體的幾乎4倍！
按照AMD的說法，Infinity Cache高速快取結合256-bit GDDR6顯示記憶體，頻寬可以達到384-bit GDDR6顯示記憶體的多達2.17倍，而且還能節省10％的功耗——512-bit GDDR6或者4096-bit HBM也能帶來類似或者更高的頻寬，但是功耗和成本完全不可同日而語了。
與此同時，平均顯示記憶體延遲也降低了足足34％。
再藉助成熟的PCIe 4.0技術、自家平台優勢，Ryzen5000處理器、RX 6000顯示卡彼此搭配的時候，SAM技術可以將更多記憶體空間映射到本地存儲地址暫存器中，讓處理器訪問顯示卡全部容量的顯示記憶體，不再有任何限制，也徹底消除了頻寬瓶頸。
SAM技術加持後，不但頻寬瓶頸完全不存在，還有額外加成，官方宣稱可給RX 6800 XT帶來平均6％的遊戲性能提升，最多超過10％。
在我們的實測中，RX 6800 XT開啟SAM，遊戲性能平均提升大約3％，《刺客信條：奧德賽》、《古墓麗影：暗影》、《戰地5》、《戰爭機器》都是比較明顯的，以前是《戰爭機器5》，1080p解析度下達到了驚人的12％。
回想之前RX 6000系列規格曝光的時候，看到只有256-bit位寬，再加上AMD保密措施做得好，頂級規格一直沒有透露，相信絕大多數人都認為AMD這次直接棄療了，不做高端，結果誰都沒想到來了一個這麼一個獨門大招。
當然，SAM技術需要特定的條件才能開啟，硬體上不但需要Ryzen5000處理器、RX 6000顯示卡，還得搭配X570、B550主板，並在BIOS中開啟相關選項。
AMD表示，目前沒有計劃將SAM技術應用於老平台，所以400系列主板用戶即便上了Ryzen5000處理器，也會少一些「福利」。
再說說光線追蹤。RDNA 2的思路是在每一個計算單元內，加入一個專門的Ray Accelerator光線追蹤加速單元，這與在微軟Xbox Series X/S、索尼PS5上的設計如出一轍，跨平台的遊戲優化自然是得心應手。
對比NVIDIA RT Core專用光線追蹤核心的做法，RDNA 2將光線追蹤加速器集成於計算單元，可以共享通常無法在光線追蹤中無法被完全利用到的硬體。
換言之，運行非光線追蹤負載時，AMD光線追蹤加速器的部分硬體仍然可以正常運作，NVIDIA RT核心就完全閑置了，前者自然有著更高的整體效率，不必為根本用不到的硬體付出成本和功耗。
關於光線追蹤遊戲支援，RDNA 2架構基於行業標準的微軟DXR API和即將推出的Vulkan光線追蹤API，所以任何基於這些標準API的光線追蹤遊戲，AMD都可以直接支援，首發超過十款，包括《塵埃5》、《眾神隕落》、《孤島驚魂6》、《銀河破裂者》、《魔獸世界：暗影國度》、《戰地5》、《使命召喚：現代戰爭》、《孤島危機重製》、《堡壘之夜》、《地鐵：離去》、《古墓麗影：暗影》、《看門狗：軍團》。
這是AMD放出的RNA 2光線追蹤渲染效果圖，注意第一張和傳統光柵化渲染的對比。
AMD聲稱，相比於軟體方案，RDNA 2架構的硬體加速光線追蹤性能，可以提升10倍之多，同時給出了部分遊戲的實際性能，2K解析度下《使命召喚：現代戰爭》可以跑出95FPS，《孤島危機重製版》可達90FPS，《戰地5》能有70FPS。
還有一點很多人可能沒注意到，光線追蹤不僅僅可以用於遊戲，在圖形渲染中同樣很關鍵，而且早就有應用了，只不過一直都是軟體方案，效率不是很高。
AMD ProRender渲染器插件就一直支援光線追蹤，支援Blender、Houdini、Autodesk Maya等頂級渲染軟體，Blender Cycles也即將支援。
AMD聲稱，RX 6800 XT相比於此前的Radeon VII，利用硬體光線追蹤加速，在渲染方面可以帶來大約50-70％的性能飛躍。
另外，針對NVIDIA DLSS深度學習超取樣抗鋸齒技術，AMD也提出了超解析度(FidelityFX Super Resolution)，簡稱FSR，不過還在開發之中，正與遊戲開發商聯合優化支援，更多細節會在後續放出。
總的來說，基於一系列全新設計和特性，RDNA 2架構在運行頻率、同頻性能、能效比等各個方面都取得了顯著的進步，綜合能效比在RDNA相對於GCN提升50％的基礎上，又提升了多達54％！
這其中，21％來自同頻性能增強，17％來自能耗優化，16％來自設計頻率提升。
最後是一組AMD官方給出的RX 6800、RX 6800 XT與競品性能對比，看看就好，實際性能對比還請移步本站的首發評測。
