ATI許下X1000的一方樂土

西瓜

簡介

承諾一大堆，但是真的能相信嗎？

感覺上好像已經有好一段時日了，只聞樓梯聲，遲遲未見ATI的R520上市的蹤跡，ATI會不會準備直接跳過，而改以R580上陣？另外，暫且不論CrossFire是不是能夠真的提昇顯示效能，網路社群對ATI雙顯示卡解決方案的「功效太少，來得太慢」之評論仍時有所聞，這都顯示出使用者對長久等待卻只等到兩次新產品上市感到不奈，也說明何以至今仍不願移尊就駕到零售門市去購買新產品的原因。

今天我們終於盼到ATI的新產品了，然而這個X1000系列的繪圖處理器真的可以如其所大肆宣傳的內容一樣神勇嗎？真的能夠滿足消費者水漲船高般的期望嗎？還是只流於失望而令人搖頭嘆息呢？

如果你已是擁有最新的顯示卡的重量級發燒友，或是ATI產品的忠實愛用者，過去十個月來的積極尋訪新卡的苦難終於可以暫告一段落了，歡迎來到ATI的新樂園，ATI全新和效能卓著的新產品讓人充滿期待，不過我們對這次新產品上市的感覺可說是五味雜陳，當我們測試旗艦級的X1800 XT顯示卡時，雖然速度超快，但仍看到美中不足的敗筆。　

西瓜

家族系列產品

一改過去只發表一或兩張頂級顯示卡的上市計畫，ATI這次決定一口氣讓整個家族一起亮相，在產品命名上採取過去在X8xx系列一樣的設計，根據效能上差異而分出類似於X800、X700和X300等級的產品，新的產品分成三個等級，包括有X1800、X1600和X1300，ATI這次一共有七張顯示卡配合11種不同的組態一起上市。

R515 = X1300

代碼為R515的Radeon x1300是ATI新架構下的入門級顯示卡，ATI決定將其定位為經濟型機種，分別包括有X1300 Pro、X1300和X1300 HyperMemory等三款產品。

Radeon X1300 Pro

• 600MHz 核心時脈速度

• 800MHz 記憶體時脈速度

• 256MB GDDR3記憶體

• 建議零售價格為149美元

Radeon X1300

• 450MHz核心時脈速度

• 500MHz記憶體時脈速度

• 256MB / 128MB GDDR3記憶體

• 建議零售價格為129 / 99美元

Radeon X1300 HyperMemory

• 500MHz 核心時脈速度

• 780MHz 記憶體時脈速度

• 32MB GDDR3記憶體，最大可擴充到128MB HyperMemory（系統記憶體）

• 建議零售價格為79美元

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R530 = X1600

Radeon x1600，代碼為R515，是ATI的實力級（Bang for the Buck）顯示卡，一共有兩款機種以X1600命名，分別是X1600 Pro及X1600 XT。

Radeon X1600 XT

• 590MHz 核心時脈速度

• 1.38GHz記憶體時脈速度

• 256MB / 128MB GDDR3記憶體

• 建議零售價格為249 / 199美元

Radeon X1600 Pro

• 500MHz核心時脈速度

• 780MHz 記憶體時脈速度

• 256MB / 128MB GDDR3記憶體

• 建議零售價格為199 /149美元

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R520 = X1800

而Radeon x1800是高效能等級，代碼為R520。一共也有兩款用X1800型號開頭的顯示卡，機型為X1800 XT和X1800 XL兩款。

Radeon X1800 XT

• 625MHz核心時脈速度

• 1.5GHz 記憶體時脈速度

• 512MB / 256MB GDDR3記憶體

• 建議零售價格為549 / 499美元

Radeon X1800 XL

• 500MHz 核心時脈速度

• 1.0GHz記憶體時脈速度

• 256MB GDDR3記憶體

• 建議零售價格為449美元

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什麼時候才買得到？

雖然ATI已經做完產品上市發表，但是一部分新的顯示卡要稍後才會上市，ATI已經盡可能讓這次新產品發表不會只流於書面的官樣文章，一個多月前ATI就告訴我們為了這次新產品發表，已經準備好價值2000萬美元的新貨庫存，但是還是會有部分款式發生新來後到的差異，不過，只要能如期到貨倒也無可厚非。

以下是各款式預計到貨的時間：

已經到貨：

X1800 XL

X1300 Pro

X1300

2005年11月5日預計在美國到貨：

X1800 XT

2005年11月30日預計在美國到貨：

X1600 XT

X1600 Pro

基本上，我們喜歡ATI能夠揭露產品的進程，和何時可以供貨的資料，但是這有點像在櫥窗上展示誘人的糖果，可是卻又大門深鎖讓你可望而不可及，一開始我們並不樂見收到的電子郵件來告訴你X1800XL還不能由系統供應商即時供貨，這似乎讓供貨的時間隨時有跳票的可能，後來直到打電話給ATI公關經理Patricia Mikula女士後，才知道不同的零售店的到貨差異。

當我們測出顯示卡的武林新盟主，是由大半實測結果都保持領先的X1800XT獲得後，卻發現市場上要等到一陣子才能在美國的零售市場中買到，那種掃興之事真是令人失望，所以目前的盟主寶座仍由NVIDIA所暫時擁有。

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ATI採用90奈米製程

X1000家族系列的繪圖處理器是一個全新的設計，未來的顯示技術難在讓你愈來愈無法捉模其運作的細節，不久之前，我們期望可以拿到設計的邏輯內容，一旦我們拿到後，總是會有人認為這些公司造假，或有人認為誰抄誰的新功能等等互別苗頭之言，真相難辨，不過，今天ATI的新設計又再一次改變顯示卡技術的原貌。

ATI決定採用90奈米製程，這種微縮技術的引進可以有兩個獨特的好處，第一，線路使用的矽晶圓面積可以縮小，也就是以前同樣面積大小現在可以放兩倍的線路，第二，電子線路間的距離變小了，便於加快時脈速度，所以體積變小了，但是速度可以變快了。

在相同的90奈米製程下，ATI的X1000家族系列中的高效能機種受惠最大，這是因為ATI認為，不同等級的產品應該會有不同的核心功能，我們也樂見ATI的在產品區隔上所做的轉變。

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核心的架構

在充斥許多對ATI新架構的臆測下，我們還是提供以下的一些事實，你不需要上Inquirer的網站才可以知道代碼為Fudo的R520繪圖處理器的秘密，這次不像當年的7800 GTX一樣只在平行管線（pixel pipeline）的數學處理單元上做文章，ATI這次大改所有的架構。

X1800繪圖處理器的核心方塊圖。

首先，他們改掉了資料串流的處理方式，雖然基本的流程類似，但是資料加以有效的細分及分類，以便於善用所有的邏輯運算單元（ALU）和像素著色單元（pixel shaders），ATI甚至重新設計著色單元（shaders）的運作方式，他們採用執行緒模式來解決問題和更動工作完成的方式。

第一個步驟應該也是大家已經熟知的，是讓資料先流經八個頂點著色單元（Vertex Shaders），ATI稱這個方法為「SM 3.0 done right」，他們甚至告訴我們X1000系列的Shader Model 3.0規格已經通過微軟的顯示相容測試（Microsoft’s Display Compatibility Test，DCT）。

這些頂點著色單元可以每時脈處理兩個頂點指令（vertex instructions），相當於每秒中可以執行100億個指令，因為每一個頂點著色單元有兩個ALU，一個是128位元的向量邏輯運算單元（vector ALU），另一個是32位元純量邏輯運算單元（scalar ALU），這可以做到全時（full-time）32位元浮點運算的精密度。

一旦背面去除（back-face culling）、資料裁切（clipping）、透視分割（perspective divide）以轉換到裁切空間、可視範圍轉換（viewpoint transform）和其他幾何運算完成後，下一步就是設定處理引擎，這包括一個幾何掃描成像單元（geometry rasterization unit），接著像素資料會進到一個新的超執行緒（Ultra-Threading）的分配處理器（dispatch processor），這個處理器將所有的著色單元的資料拆成512個平行執行緒，透過這些著色單元的最佳化運作和整個記憶體架構的重新設計（我們隨後會介紹），這就是為什麼ATI在效能上能有如此大的躍昇。

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核心的架構（續）

隨著設定處理引擎和超執行緒的分配處理器的運作，這些執行緒會送到像素著色單元，也就是右邊的單位，ATI將四個平行管線集中放入基本的細胞單元稱為四倍像素著色核心（Quad Pixel Shader Cores），這些核心不但支援Pixel Shader 3.0的規格，而且每個核心的每個執行緒做16個像素以保持高效率進行，每一個執行緒在每一時脈衝中可以在四個像素裡執行六個著色單元指令，下圖中告訴我們一個陰影的圖像如何在不同效能之下被拆開成幾個4×4的像素區塊（pixel blocks）。

這張圖利用這個有陰影的範例來顯示動態分隔（dynamic branching）的威力，處理器上的運算邏輯允許採用「if / else」指令，綠色區域代表指令前半段操作，也就是開頭的「if」指令，而藍色區域表示後半段的「else」指令，「if」指令如果不需要陰影處理，那所用的材質（textures）則保持不變，如果「if」指令遇到需要陰影處理，那「else」指令就會套用陰影操作，粉紅色的區域代表前半段與後半段操作指令都需用到的4×4像素區塊，

隨著使用變換4×4（16個像素）為單位大小的運作，使像素區塊的運算只需一半的運算式的運作，因而可以得到最大的效益，透過兩次的成像處理（rendering passes）的選擇可以有效的找到最小的使用像素區塊，以提高陰影呈現的效果。

這些執行緒允許在上述傳統的架構之下做較為快速的分隔指令的運作。

每一個家族成員有著類似的合成和處理的流程，所不同的只是在於每一個核心的頂點著色單元、像素著色單元數目與匯流排尺寸及記憶體多寡的差別而已，下圖所示指出每種不同處理器的流程圖格式。

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記憶體管理

另外一個主要的改變是記憶體架構，如果最大的512同步執行緒還不夠的話，記憶體傳輸閘道（memory transportation hub）可以由核心移到外面來，做為一個外環通道匯流排（ring bus），讓中心資料傳輸不受阻礙之下建立起一個外圍的高速傳輸路徑，所以就不需要在已經非常複雜的架構中再加上更多的混亂了。

或許一些微處理器設計的高手會質疑記憶體讀取的指令將會比以往花費更多的時間才可以完成，讀取資料的速度變慢了，這個事實ATI只好靠有效率追加記憶體延滯時間（latency）來解套了。

這是一個讀取指令開始時的資料存取路徑，首先客戶端會送一個資訊儲存需求訊息給記憶體。

這個需求訊息被記憶體控制器收到。

記憶體控制器會送一個指令以更正記憶體模組。

最後，資料讀取才會發生並且送到當地最近的外環站，資料會延著外環匯流排傳送到最近的外環站，然後開始啟動接收裝置，匯流排將資料實體加以傳輸到客戶端，隨即結束整個讀取循環。

如果在傳統記憶體架構下做了這種轉變，那會變成一場大災難，但是在超執行緒（ultra-threaded）處理程序之下，可以在短短四個執行緒裡面消除以上的缺點，也就是當記憶體存取時，就會先暫停然後處理四個上述其他的執行緒，接著就會有想要的資料到位，這個新架構的關鍵在於像素分配處理器（dispatch processor）的協調功能，及記憶體管理器和其他部分的聯繫合作，讓超執行緒加上環道匯流排架構得以脫穎而出。

這個記憶體架構還有另外的兩個好處，第一個是資料通道的設計，在X850系列有四個64位元通道，而X1000採用了八個32位元通道，這對記憶體控制器來說是更好管理而且提高資料傳輸效率。

第二個是快取的設計，以前的快取資料排線是直接映對的（directly mapped），一有資料就直接存取，可是一遇到交通尖峰，存取就會動彈不得，ATI改採完全的相關記憶體快取（fully associative cache），這必須要有較多的記憶體管理監督，但是可以增加存取的頻率而所需的頻寬卻可以降低。

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影像品質的增進

高動態範圍及反鋸齒

這個繪圖處理器不只有硬體架構的改變而名噪一時，其還支援高動態範圍（High Dynamic Range；HDR）及反鋸齒（Anti-Aliasing；AA），動態範圍指的是在一個圖框中最暗與最亮相比的數值，當像素位元數愈大就會有較好的動態範圍的數值。

例如：

• 八位元整數相當於256：1

• 十位元整數相當於1024：1

• 十六位元整數相當於65536：1

• 十六位元浮點運算數相當於2.2兆：1

大部分的顯示器只能處理八位元色彩深度，為了彌補這個不足，顯示卡只好在光源上和鏡頭高反差（lens flare effects）效果上動手腳，來愚弄欺騙你的眼睛，只有在每一個顏色都具有八位元以上的表現才有可能做到高動態範圍的功效。

ATI提供三種高動態範圍及反鋸齒模式，分別是多重取樣式反鋸齒（Multisampling AA；MSAA）、頁框交錯反鋸齒（Temporal AA）和ATI的新功能順應式反鋸齒（Adaptive Adaptive Anti-Aliasing；AAA），我們將隨後介紹。ATI說明X1000系列可以在最快速的32位元（整數10）模式處理多種廣泛的HDR格式，或最大的64位元（浮點16與整數10）及其他自訂的組合。