狙杀GTX 1070/1080！AMD Radeon RX Vega 64/56限量和水冷版显卡深度图解评测

amd正式发布了这款采用革命性hbm显存的全球首款公版水冷显卡，这款卡实在是太过惊艳，惊艳了业界也惊艳了我。过了一年，amd发布了采用14nm的polaris显卡，在业界掀起了红色革命，amd的独显市场份额也从2成上升到了3成。又过了一年，amd终于在今年7月发布了久违的旗舰级显卡——radeon rx vega 64/56，众多a饭翘首期盼的amd卡皇终于降世了！

此时此刻，距离amd上一代基于fiji(斐济)核心的旗舰显卡radeon r9 fury x诞生已经过去了两年零一个多月的时间，这在以往是非常不可思议的。

尤其是过去一年多来，nvidia pascal家族逐次推进，从高到低完整覆盖，amd方面虽然也有全新的polaris(北极星)核心，但毕竟是个小核心，在中低端市场上表现稳健，却没有一位老大哥带头，总是缺乏底气。

vega核心最早的说法是2016年10月份就会登场，但在众多玩家尤其是a饭们的焦急等待中，又是十个月过去了，vega才终于瓜熟蒂落，而此时距离其主要竞争对手gtx 1080/1070的诞生，也已经有一年零三个月之久了。

对于vega为何迟到这么久，amd高级副总裁兼radeon技术事业部首席架构师raja koduri对我们解释说：

一是14nm工艺，这是amd第一次同时在cpu和gpu上使用同一种工艺。

二是vega架构是全新设计的，从底层开始都焕然一新，而如今设计一种全新的高性能计算架构，不但要做好高端游戏，还要满足图形工作站、高性能计算、机器学习等各方面的需求。

当然，amd作为唯一一家同时拥有高性能cpu、gpu计算平台的企业，本身并不是多么财大气粗，同时面临intel、nvidia两大可以分别专注一个领域的强敌，可以说相当不易，走过的每一步都值得尊重。

回来再说vega，作为一个全新设计的高性能核心，它肩上的担子是相当重的，玩游戏也只是一个方面，它要做的事儿多着呢。

事实上在此之前，vega家族已经逐渐开始生根发芽，甚至可以说逐渐枝繁叶茂了。

在服务器和高性能计算领域，我们见到了radeon instinct mi25，直面nvidia tesla系列，完美搭档自家epyc服务器处理器；

在图形工作站领域，我们有了radeon pro wx 9100、radeon pro ssg，不但竞争nvidia quadro系列，后者还首创了显卡集成ssd，容量高达2tb，后续据称还有radeon pro 64/56；

在游戏开发领域，radeon vega frontier edition风冷版、水冷版大家也都不陌生了，这也是amd对于nvidia titan x/xp的一个回应；

在游戏领域，amd也是卯足了劲，首发就有三款产品(也可以说四款)，而且后续还有更多惊喜！

【vega架构解析：amd gpu五年来最革命性进步】

不知不觉，radeon这个显卡品牌已经诞生17年了，也伴随太多diyer走过了青春岁月，而时代在变化，radeon面临的需求也越发多样化。

amd在技术白皮书中特别指出，除了传统游戏不断冲击视觉技术极限，gpu还面临着更广泛需求的挑战，从机器学习到专业视觉化，从虚拟化到虚拟现实，gpu的计算能力也在快速跟上，以满足超大数据集的需求，但是gpu存储能力并未得到显著提升。

为此，amd全新设计了vega架构，这也是gcn图形架构诞生五年以来，amd gpu最革命性的变化。

不过，新核心的变化实在太多了，涉及几乎所有方面，而且很多都过于专业，所以这里我们之挑选其中几个要点和大家分享。

1、vega 10：高集成度的大核心

vega架构的第一个产品是“vega 10”，一个相对大规模的芯片，面向高分辨率游戏、vr虚拟现实、高性能计算和机器学习、高负载工作站等领域。

它采用14nm lpp finfet工艺制造，集成了125亿个晶体管，核心面积486平方毫米。

相比之下，28nm工艺的上代大核心fiji集成了89亿个晶体管，面积却有596平方毫米，也就是说vega 10核心晶体管规模多了整整40％，面积却缩小了18％！

另外，同样14nm工艺的polaris 10核心集成57亿个晶体管，核心面积232平方毫米，vega 10与之相比晶体管多了1.2倍，面积增大了1.1倍，集成度也有所提高。

vega 10核心经过优化后，可以充分利用finfet工艺的低漏电率优势，频率也高于以往任何radeon显卡，官方标称最高加速频率就有1.67ghz，而实际运行中完全可以超过1.7ghz，实测中甚至见到过1.75ghz。

相比之下，上代fiji核心最多只能加速到1ghz左右，polaris 10最高则是超过1.3ghz。

raja表示，14nm工艺对cpu和gpu来说都很平衡，在cpu上可以实现高频率，gpu上则可以实现高集成度，比如vega就因此比fiji核心要小得多，但是性能高出很多。

vega 10核心依然有64个计算单元、4096个流处理器，规模上和fiji是一样的，但凭借高进的架构和更高的频率，单精度浮点计算性能达到了惊人的13.7tflops(每秒13.7万亿次计算)，而且还支持16位数学计算，半精度浮点性能达27.4tflops。

vega 10还是amd第一个使用了infinity fabric互连设计的gpu核心，也就是zen处理器里的那一套。这种低延迟的soc型互连总线可以在芯片的不同模块之间提供一致性通信，也使得芯片设计更加弹性灵活，可以做到模块化，能随时根据需要加入不同配置和模块。

vega 10芯片中，infinity fabric连接着图形核心与其他主要逻辑模块，包括显存控制器、pci-e控制器、显示引擎、视频加速器等等，也为未来的apu奠定了基础。

2、全新显存架构和高带宽缓存控制器(hbcc)

gpu通常需要在本地显存中保存所需要数据集或者资源的全部，因为走pci-e等外部通道的话，将无法保证足够的带宽或延迟。

随着软件内存管理的日益复杂，这对开发者提出了越来越高的挑战，而显存成本又决定了不可能把容量做到特别大。

为此，vega架构可以将本地显存作为末级缓存使用。如果gpu要访问的部分数据不在显存之内，可以通过pci-e总线获取所需内存页面，并保存在高带宽缓存中，而不是让gpu停下来，等待完成全部所需资源的复制。

页面通常比整个纹理等资源小得多，复制可以迅速完成，后续访问就直接从缓存中拉取，延迟自然非常低。

这主要得益于vega架构新增的高带宽缓存控制器(hbcc)，可以将远程内存作为本地缓存使用，同时可以将本地显存作为末级缓存使用。

hbcc支持49位寻址，最多能访问512tb虚拟寻址空间，而现代cpu的寻址空间也不过48位，同时比最多10+gb的显存也多了几个数量级。

hbcc被视为vega架构中最大的革新，简单地说可以把整个系统内存当做显存来使用，相当于一块显卡可以拥有tb级别的高速显存，无论性能还是容量都不是事儿。

换言之，它实现了某种程度上的一体化内存池，这部分amd称之为“hbcc内存区”(hms)。

radeon pro ssg之所以能板载2tb ssd，就是得益于这种设计，消除了从gpu到ssd之间的隔阂，可以直接访问其中的数据，从而大大降低延迟和过载。

为了将这种设计发挥到极致，vega架构其他部分也做了针对性调整，比如说二级缓存就扮演着中心角色，容量翻番到4mb，所有图形区块都直接与其相连，而以往像素引擎是有自己的缓存的。

当然，hbcc设计也需要开发者去学习适应，才能挖掘和释放其最大潜力，而且它也不是必须使用的，开发者如果对显存容量和性能没有特别高的要求，仍然可以走传统路线。

显存方面，vega搭配了第二代高带宽显存hbm2，类似fiji那样与gpu核心整合封装，使用硅中介层与gpu物理互连。

得益于新的技术和工艺，hbm2最多可以堆叠8个，单颗容量最大8gb，vega专业卡就用了两颗供16gb，rx vega家族则配备了两颗供8gb。

同时，hbm2每个堆栈的位宽达1024-bit，因此只需很低的频率，就能提供极高的带宽。

在显卡驱动控制面板中，用户可以根据自己的需要，手动调整hms的容量范围。

3、下一代计算单元(ncu)

amd gcn架构的核心模块是计算单元(cu)，vega也是如此，但同样做了全面翻新，官方称之为下一代计算单元(ncu)。

ncu的一个亮点变化就是加入了快速堆叠运算(rapid packed math/rpm)，允许两个fp16半精度的运算同时执行，并支持丰富的16位浮点和整数指令集，包括fma、mul、add、min/max/med、bit shift等等。

一般来说，日常游戏、3d渲染对单精度fp32、双精度fp64要求比较高，而在大规模深度计算中，fp16半精度十分关键。

vega首次支持半精度计算，每个ncu拥有64个alu，可以灵活地执行紧缩数学操作指令，比如每个周期可执行512个8位数学计算，或者256个16位计算，或者128个32位计算。这不仅充分利用了硬件资源，也能大幅度提升vega在深度学习上的性能。

rpm专门用于加速fp16半精度的运算速度，比如新的着色器可以利用rpm，在amd一直引以为傲的tressfx毛发渲染中，将每秒能渲染的头发数量增加一倍，因此，rpm可以帮助gpu核心进行更快更强的的物理计算。

ncu还可以同时进行计算和图形处理，并且能够根据负载不同而变换simd单元宽度，结果就是以往需要多个计算单元才能完成的任务，现在只需一个就能搞定，不会造成浪费。

种种改进结合，vega 10核心可以每秒钟执行27万亿次浮点计算，或者55万亿次整数操作。

4、下一代几何引擎

vega的整个几何引擎针对更高三角形吞吐量做了优化，增加了新的快速硬件路径，比以往更有弹性、可编程性。

vega几何引擎里的创新很多，最具代表性的当属新的原语着色器(primitive shader)，可以合并部分几何处理流水线，抛弃隐藏的、没必要的原语，代之以新的高效着色类型，而且启动非常快，每时钟周期的峰值原语剔除率是以前的四倍。

vega 10拥有四个几何引擎，加入了新的原语着色器之后，每时钟周期的最大原语吞吐量可以超过17个，而以前只能做到4个。

同时，vega架构还加入了新的智能负载分配器(iwd)，可以根据实际情况持续调整流水线设定，更好地平衡各个几何引擎之间的负载，提高利用率。

5、下一代像素引擎

随着4k/5k/8k超高分辨率和240hz高刷新率显示器的出现和普及，以及vr虚拟现实的进一步发展，显卡像素吞吐能力也面临着越来越大的压力，vega为此重新设计了像素引擎，加入了大量新功能。