AMD RX 6000架构揭秘：独家鸡血、飞升54％
纸面发布多日之后，amd rx 6000系列显卡今天终于开始解禁上市了，首发两款型号，rx 6800 4599元，rx 6800 xt 5099元，下个月2号还会有旗舰级的rx 6900 xt 7999元。
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它们都采用了升级版的rdna 2底层架构，均基于navi 21 gpu核心，也常被叫做big navi，最多拥有80组计算单元、5120个流处理器、16gb gddr6显存，支持pcie 4.0。
而在7nm工艺不变、核心规模翻番、频率大幅提升的同时，整卡功耗依然保持在最多300w。
本文中，我们重点讲讲rdna 2的架构设计，以及两项关键图形技术。
rdna 2虽然是rdna架构的更新版本，并不是完全重新设计，但是它带来的突破和提升是惊人的，也完全实现了项目起步之初设立的看似不可能的目标。
这就是：16个月之内，性能提升1倍，能效提升至少50％，完整支持dx12 ultimate等技术特性，支持硬件光线追踪。
在微架构上，rdna 2充分借鉴了zen cpu的世界级设计思路(消息称zen开发团队直接介入了rdna 2设计)，整体得以更加精炼、高效。
纵向比较的话，在同等功耗水平下，rdna 2每个计算单元的运行频率提升了足足30％，标称加速频率最高2250mhz，实际运行中其实能够跑到2450mhz！
横向比较的话，在同等频率下，rdna 2每个计算单元的功耗可以降低50％，也就是省电一半。
以上是rdna、rdna 2两代架构图，可以发现整体布局没有太大变化，当然各个功能模块都是调整优化过的，而最突出的，一是增加了独立的infinity cache高速缓存，二是在每个计算单元内加入了专用的光追加速器ray accelerator。
至于rdna 2架构的底层细节，比如说计算单元的变化，amd这次没有给出更多资料，只是简单提到了几点，包括精简tlb以降低延迟、重新设计32位像素流水线并支持hdr格式、优化几何分派与曲面细分、全方位精细时钟门控、频率树分离与门控、最小化数据转移、重新平衡流水线、高性能库等等，但没有任何图示。
不过也好，太深入太专业的东西咱们也钻研不够，直接享受成果就是了。
infinity cache高速缓存的加入，以及一二级缓存的调整，主要是为了解决rdna 2架构必须在核心数量翻番、频率提升30％的情况下，不会受到带宽不足的制约。
上一代的rdna架构中，零级缓存分布在每个计算单元中，一级缓存是每个着色器引擎独享的，并单独访问二级缓存，4mb二级缓存则负责在着色器引擎、指令处理器之间共享数据。
rdna架构搭配的是256-bit gddr6显存，等效频率14ghz，总带宽为448gb/s，看起来不少，但核心规模急剧扩大后，就会成为瓶颈。
gpu发展的传统思路中，提升显存带宽的核心途径就是扩大位宽、提高频率。rtx 3090就拥有384-bit 19.5ghz gddr6x，带宽高达936gb/s，amd fury、vega系列显卡还用过以高带宽著称的hbm，radeon vii就达到了惊人的1tb/s。
但是，扩大位宽会造成核心面积急剧扩大、功耗急剧增加，hbm显存则是成本高昂，还要与gpu整合封装。
smart access memory(sam)显存智取技术就是amd提出的更高效的高带宽解决方案，而且充分依托了amd的平台化优势。
nvidia虽然号称也在研发类似的技术，但没有自己的cpu处理器做辅助，就有点像无根之水了。
rdna 2为此集成了128mb大容量的infinity cache高速缓存，有点像锐龙/霄龙处理器中的三级缓存，同时优化各级缓存结构的体系，还将二级缓存容量翻两番达到16mb。
再结合amd cpu/gpu通用的infinity fabric高速互连通道，支持16x64-bit通道，最高频率1.94ghz，其带宽是256-bit gddr6显存的几乎4倍！
按照amd的说法，infinity cache高速缓存结合256-bit gddr6显存，带宽可以达到384-bit gddr6显存的多达2.17倍，而且还能节省10％的功耗——512-bit gddr6或者4096-bit hbm也能带来类似或者更高的带宽，但是功耗和成本完全不可同日而语了。
与此同时，平均显存延迟也降低了足足34％。
再借助成熟的pcie 4.0技术、自家平台优势，锐龙5000处理器、rx 6000显卡彼此搭配的时候，sam技术可以将更多内存空间映射到本地存储地址寄存器中，让处理器访问显卡全部容量的显存，不再有任何限制，也彻底消除了带宽瓶颈。
sam技术加持后，不但带宽瓶颈完全不存在，还有额外加成，官方宣称可给rx 6800 xt带来平均6％的游戏性能提升，最多超过10％。
在我们的实测中，rx 6800 xt开启sam，游戏性能平均提升大约3％，《刺客信条：奥德赛》、《古墓丽影：暗影》、《战地5》、《战争机器》都是比较明显的，以前是《战争机器5》，1080p分辨率下达到了惊人的12％。
回想之前rx 6000系列规格曝光的时候，看到只有256-bit位宽，再加上amd保密措施做得好，*规格一直没有透露，相信绝大多数人都认为amd这次直接弃疗了，不做高端，结果谁都没想到来了一个这么一个独门大招。
当然，sam技术需要特定的条件才能开启，硬件上不但需要锐龙5000处理器、rx 6000显卡，还得搭配x570、b550主板，并在bios中开启相关选项。
amd表示，目前没有计划将sam技术应用于老平台，所以400系列主板用户即便上了锐龙5000处理器，也会少一些“福利”。
再说说光追。rdna 2的思路是在每一个计算单元内，加入一个专门的ray accelerator光追加速单元，这与在微软xbox series x/s、索尼ps5上的设计如出一辙，跨平台的游戏优化自然是得心应手。
对比nvidia rt core专用光追核心的做法，rdna 2将光追加速器集成于计算单元，可以共享通常无法在光追中无法被完全利用到的硬件。
换言之，运行非光追负载时，amd光追加速器的部分硬件仍然可以正常运作，nvidia rt核心就完全闲置了，前者自然有着更高的整体效率，不必为根本用不到的硬件付出成本和功耗。
关于光追游戏支持，rdna 2架构基于行业标准的微软dxr api和即将推出的vulkan光追api，所以任何基于这些标准api的光追游戏，amd都可以直接支持，首发超过十款，包括《尘埃5》、《众神陨落》、《孤岛惊魂6》、《银河破裂者》、《魔兽世界：暗影国度》、《战地5》、《使命召唤：现代战争》、《孤岛危机重制》、《堡垒之夜》、《地铁：离去》、《古墓丽影：暗影》、《看门狗：军团》。
这是amd放出的rna 2光追渲染效果图，注意第一张和传统光栅化渲染的对比。
amd声称，相比于软件方案，rdna 2架构的硬件加速光追性能，可以提升10倍之多，同时给出了部分游戏的实际性能，2k分辨率下《使命召唤：现代战争》可以跑出95fps，《孤岛危机重制版》可达90fps，《战地5》能有70fps。
还有一点很多人可能没注意到，光追不仅仅可以用于游戏，在图形渲染中同样很关键，而且早就有应用了，只不过一直都是软件方案，效率不是很高。
amd prorender渲染器插件就一直支持光追，支持blender、houdini、autodesk maya等*渲染软件，blender cycles也即将支持。
amd声称，rx 6800 xt相比于此前的radeon vii，利用硬件光追加速，在渲染方面可以带来大约50-70％的性能飞跃。
另外，针对nvidia dlss深度学习超采样抗锯齿技术，amd也提出了超分辨率(fidelityfx super resolution)，简称fsr，不过还在开发之中，正与游戏开发商联合优化支持，更多细节会在后续放出。
总的来说，基于一系列全新设计和特性，rdna 2架构在运行频率、同频性能、能效比等各个方面都取得了显著的进步，综合能效比在rdna相对于gcn提升50％的基础上，又提升了多达54％！
这其中，21％来自同频性能增强，17％来自能耗优化，16％来自设计频率提升。
最后是一组amd官方给出的rx 6800、rx 6800 xt与竞品性能对比，看看就好，实际性能对比还请移步本站的首发评测。
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