電腦達人養成計畫 5-27：發展轉向力圖再創高峰－AMD GCN 架構 (上)

採用 Bonaire 核心的產品相較於其他 GCN 架構核心來說並不算多，首款產品為發佈於 2013 年 03 月的 HD 7790 (採用 Bonaire XT 核心，包含 14 組 CU、896 個 SP、提供 128-bit GDDR5 記憶體支援，時脈為 1000 MHz)，而在同年九月則被改名為 HD 8770 再次推出。

與其他 GCN 架構的核心相似，Bonaire 在接下來幾代的 Radeon GPU 家族當中也都有更名產品推出，首先是 2013 年 08 月的 R7 260X (採用 Bonaire XTX 核心，包含 14 組 CU、896 個 SP、提供 128-bit GDDR5 記憶體支援，時脈為 1100 MHz)、2013 年 12 月的 R7 260 (採用 Bonaire 核心，包含 12 組 CU、768 個 SP、提供 128-bit GDDR5 記憶體支援，時脈為 1000 MHz)、2015 年 05 月的 R9 360 與 R7 360 (採用 Bonaire Pro 核心，包含 12 組 CU、768 個 SP、提供 128-bit GDDR5 記憶體支援，時脈為 1000 MHz/1050 MHz) 與 2016 年 06 月推出的 RX 455 (採用 Bonaire Pro 核心，包含 12 組 CU、768 個 SP、提供 128-bit GDDR5 記憶體支援，時脈為 1050 MHz)。

Hawaii 核心

而第二代 GCN 架構的重頭戲實際上是面向頂級市場的 Hawaii 核心，Hawaii 是 AMD 在進入 GCN 架構時代之後的第一款大型 GPU 核心，同時也是在 R600 之後 AMD 所設計過規模最大的 GPU 核心，主要是為了迎戰 NVIDIA 推出的頂級 GPU 產品 GTX TITAN 而生，Hawaii 在面積上足足比先前的 Tahiti 要大上將近 25% (當然這一切得歸功於 TSMC 的 28 奈米製程優異的良率使得 Hawaii 核心成為可能) 並且在各方面的數量配置都出現了明顯的增長，性能更是出現了飛躍性的提升。

從架構圖上可以很容易注意到 Hawaii 核心的規模比起 Tahiti 要來得壯觀許多，不論是前端單元還是運算單元都出現了大幅度的數量增長，首先讓我們從明顯數量大增的前端單元開始看起。

在先前的 Tahiti 核心當中只使用了兩組異步運算引擎 (ACE)，而在 Hawaii 核心當中一舉提升了四倍來到了整整八組之譜，再加上前面提過在第二代 GCN 架構當中每個 ACE 可以處理的運算佇列不再僅限於兩個指令，在 Hawaii 核心當中每個 ACE 可以處理的運算佇列可以長達八個指令之多 (八個 ACE 表示單一週期可以處理高達 64 個指令)，這意味著 Hawaii 的前端單元處理、分派指令的吞吐量是 Tahiti 的 16 倍之多，這對於 Hawaii 核心的通用運算能力來說有著相當大的幫助 (可以有效提升 CU 的利用效率)。

接下來往運算單元的部分前進，在 Hawaii 核心發佈的時候 AMD 採用了類似於 NVIDIA 慣用 SMX 描述其 GPU 核心所包含的運算核心的方式，在 Compute Unit (CU) 上面加入了更高一層的 Shader Engine (渲染引擎) 概念，每組 Shader Engine 都包含了一組 Geometry Processor、一組 Rasterizer、L1 快取與一票 CU，此外 AMD 本次也將對應的渲染輸出單元納入 Shader Engine 當中 (可以在 1 組到 4 組間調整)。

不過與 NVIDIA 在縮減核心規模時只能砍掉整組 SMX 不同，AMD 可以透過減少每組 Shader Engine 當中所包含之 CU 的數量來達到類似目的卻有著保留四組 Shader Engine 當中的 Geometry Processor 與 Rasterizer 的好處，在 Hawaii 核心當中這些元件的數量都是 Tahiti 的兩倍之多，是 AMD 在 Terascale 後期產品之後首次針對這部分進行提升，對於曲面細分的性能有著很大的幫助。

至於運算核心的部分呢，Hawaii 核心所包含的 CU 則是從 Tahiti 的 32 組提升到 44 組，因此 SP 的數量便從 2,048 個提昇到了 2,816 個之多，而在記憶體頻寬的部分由於記憶體控制器的數量進一步從 12 組增加到 16 組，因此記憶體頻寬也從 384-bit 提升到了驚人的 512-bit。

至於在產品的部分，由於 Hawaii 的定位相當高，因此基於 Hawaii 核心的產品種類並不多，首批採用 Hawaii 核心的產品為 R9 290X (採用 Hawaii XT 核心，包含 44 組 CU、2,816 個 SP、提供 512-bit GDDR5 記憶體支援，時脈為 1000 MHz) 與 R9 290 (採用 Hawaii Pro 核心，包含 40 組 CU、2,560 個 SP、提供 512-bit GDDR5 記憶體支援，時脈為 947 MHz) 兩款。

不過 Hawaii 核心同樣也在後來出現過幾次改名版本，包含了 2015 年的 R9 390 (改自 R9 290)、R9 390X (改自 R9 290X) 但基本上沒有本質上的差異。

最後要提到的是第二代 GCN 架構當中性能最強的產品，代號為 Vesuvius (維蘇威火山) 的 R9 295X2，由兩顆完整版 Hawaii XT 核心組成，而且最特別的是這次 AMD 在組合雙晶片版本的時候居然沒有降頻，反而是將時脈設定為小幅提高的 1018 MHz，而且還是歷來第一張公版標配水冷散熱器的顯示卡。

在拆解之後可以看到 R9 295X2 採用的是由 Asetek 提供的訂製一對二水冷散熱器，整個散熱器的規模十分的壯觀。