AMD Radeon R系列顯示卡專題測試

雖然AMD的產品線豐富了很多，但惟獨旗艦級產品的位置依然空缺，英偉達頂級的GeForce TITAN和GeForce GTX780依然沒有對手。不過緊接著，AMD在11月初正式發布了基于Hawaii核心的Radeon R9 290/290X顯示卡。至此，AMD新一代的R系列顯示卡產品線布局基本完成。

首批上市的先鋒軍

在首批發布的Radeon R 200系列顯示卡中，領軍的是Radeon R9 280X，開發代號為Tahiti XTL，從核心代號的命名上我們不難發現，它與現在的Tahiti Radeon HD 7900系列其實是同宗同源，只不過在規格上做了一些調整，并重新設計了散熱器。

Radeon R9 280X的規格和定位高于上一代的Radeon HD 7970，但是又低于Radeon HD 7970 GHz。它采用完整的2 048個流處理器、128個紋理單元、32個ROPs光柵單元，顯存方面采用了3GB容量的384bit GDDR5顯存，但是核心頻率定為基礎850MHz、Boost 1 000MHz，單精度浮點運算能力為4.1TFlops。基礎頻率Radeon R9 280X甚至低于Radeon HD 7970的925MHz。顯存頻率則和上代單芯旗艦Radeon HD 7970 GHz相同，均為6 000MHz。也許這是為了在電壓、良品率、功耗、發熱量方面取得一個平衡。具體功耗方面，整卡功耗仍然是250W，輔助供電接口為6pin+8pin。

值得一提的是，AMD標注頻率的時候也不再分別給出基礎頻率、加速頻率，而是簡單地說“最高1GHz”（Up to 1GHz），這和英特爾只標注睿頻加速頻率的做法相同，似乎AMD不愿意讓用戶們“知道得太多了”。

當然這是公版顯示卡頻率，但出現在市場上的將全部是非公版，原廠公版是不會銷售的，本次CHIP拿到的評測樣品便是華碩的非公版顯示卡，型號為R9 280X DirectCU II TOP。它的基礎頻率提升到了970/6400MHz，Boost核心頻率則達到了1 070MHz。

Radeon R9 270X的開發代號為Curacao XT，但事實上它并不是重新設計的核心，本質上就是原來的HD 7800 Pitcairn，只是提升了頻率同時換上了和R9 280X相似的散熱器，不過散熱器的長度要略短一些。

規格方面，Radeon R9 270X擁有1 280個流處理器、80個紋理單元、32個ROPs單元，核心基礎頻率為1 000MHz、加速頻率為1 050MHz，相比Radeon HD 7870 GHz略高了一些，同時浮點性能達到了2.69TFlops。顯存方面Radeon R9 270X配備了2GB容量的256bit GDDR5顯存，等效顯存頻率為5 600MHz，同時它也會有4GB顯存容量的版本可選。功耗方面，Radeon R9 270X整卡功耗為180W，輔助供電接口為6pin+6pin。

Radeon R7 260X的代號是Bonaire XTX，是在Bonaire XT Radeon HD 7790的基礎上增強而來。由于Radeon HD 7790未曾在大陸上市，所以對于大陸游戲玩家來說算得上是一款“新品”。在規格方面，Radeon R7 260X配備了896個流處理器、56個紋理單元、16個ROP單元，核心基礎頻率為1 000MHz、Boost頻率為1 100MHz，顯存方面搭配了2GB容量的128bit GDDR5顯存，頻率高達6 500MHz，整卡功耗為115W，輔助供電接口為單6pin。

新架構的Radeon R9 290X

最后出場的是姍姍來遲的Radeon R9 290X，它采用的Hawaii核心繼續使用成熟的28nm工藝，AMD稱目前28nm在高端GPU上可以獲得更高的頻率，言外之意就是對20nm工藝已經進行了嘗試，但似乎其目前表現還沒有達到AMD的預期。

Hawaii核心的晶體管數量達到了62億個，核心面積提高到了438mm2，其一大亮點就是搭載了512bit位寬的顯存控制器，但Hawaii核心面積并沒有大幅提高，較之前的Tahiti核心僅增加了20%，與競爭對手采用的GK110核心（核心面積561mm2）相比還要小不少，大概只有GK110核心面積的78%。

Hawaii核心分為兩個版本，R9 290X采用的是最高檔的Hawaii XT核心（低一檔的Hawaii Pro核心被用于稍晚些上市的次旗艦產品R9 290），其光柵單元比Tahiti XT核心多了一倍，紋理單元也增至176個，流處理器達到了2 816個，比Tahiti XT多出了37.5%。R9 290X采用的Hawaii XT核心基本頻率定為800MHz，Boost頻率最高可達1 000MHz。

Radeon R9 290X的顯存頻率定為1 250MHz，GDDR5等效數據頻率為5 000MHz，似乎稍低了些，但由于Hawaii XT內置的顯存控制器位寬達到了512bit，于是其最終的顯存帶寬達到320GB/s。提高顯存位寬固然會提升GPU與顯存之間的數據交換速度，然而代價也往往是非常高昂的。提高顯存位寬需要提高GPU核心顯存控制器的位寬，而提高顯存控制器的位寬一般而言需要增加大量的晶體管，這也直接導致以往的R600和GT200核心面積巨大，這一次AMD再度將512bit顯存控制器裝入新的GPU中，不過得益于Hawaii的高密度外加優化設計，512bit顯存控制器占用的芯片面積比上一代Radeon HD7970的384bit還要小，瘦身幅度達20%。可見在顯存位寬提升的同時，AMD還通過精心設計，讓我們看到了其在芯片規模控制上喜人的成績。

新的Hawaii核心架構

此次發布Hawaii核心，AMD明確表示其是GCN架構的改良。雖然基本架構沒有變化，但是在細節方面的變化不小。

首先是Hawaii XT的流處理器引擎（Shader Engine）由Tahiti XT的2組變為4組，RB（Render Back-ends，后端渲染器）也倍增至16個。每組流處理器引擎的CU數減少，但總數增加到44個，比Tahiti XT多了12個。每個CU依然包含64個ALU，算下來ALU（即流處理器）總數達到2 816個。幾何處理器（Geometry Processor）、光柵單元（Rasterizer）也都劃分到了這4組流處理器引擎里，其中光柵單元每組16個，總計64個。 ACE（異步計算引擎）達到了8個，是Tahiti XT的4倍。顯存控制器是8個64bit，總位寬達到了512bit。

在增加了768個流處理器、1倍的光柵單元、3倍的幾何處理器、兩組顯存控制器等總共19億個晶體管之后，Hawaii核心面積僅增加了86mm2。也就是說，Hawaii比Tahiti增加了約45.6%的晶體管數量，但芯片面積僅增大了24%。 這樣一來，Hawaii的核心密度便有了明顯提升。其帶來的結果是運算能力提升也非常明顯，Radeon R9 290X的幾何處理能力和像素填充率相比HD7970 GHz幾乎翻番，浮點運算、紋理填充也都達到了1.3倍。不過由于和上一代的Tahiti采用相同的新架構，Radeon R9 290X在單位面積的浮點運算性能上提升有限，僅為5%。

R系列顯示卡的新技術

Radeon R200系列全部支持DirectX 11.2、OpenGL 4.3、Mantle技術，還有增強的Eyefinity寬域技術，并且DisplayPort接口不再是必需的，DVI/HDMI即可直接組建3屏系統。這是一個非常大的進步，可以大大降低組建多屏系統的成本和復雜度。

DirectX的進步是越來越緩慢了，這次的DirectX 11.2也是個微量升級版，主要是增加了對所謂“Tiled Resources”的支持，實現硬件管理虛擬內存，使得開發人員只需少量的物理內存就能創建更大的邏輯資源。微軟稱，該技術非常適合用于用戶界面設計。

Mantle也是一個API，但是僅僅針對GCN架構顯示卡，可以讓開發人員繞過DirectX、OpenGL直接從底層訪問GCN硬件資源，大大提升執行效率和性能，而且鑒于PS4、Xbox One也都用上了GCN GPU，AMD已經暴露了其跨平臺一統天下的野心。

AMD宣稱，Mantle是應游戲開發商的要求而提出來的，但畢竟剛剛誕生，效果還不太好說，AMD對此極為謹慎，關于性能提升幅度三緘其口，而對于取代DirectX的說法更是再三回避。

《戰地4》將第一個支持Mantle，會在12月份發布一個更新補丁。更關鍵的是，寒霜3引擎本身已經加入了對Mantle的支持，任何基于該引擎的游戲自然也都可以支持。

新的驅動控制面板

第一款支持Radeon R9 290X的驅動版本為Catalyst 13.11 beta V5。在安裝了驅動程序之后，我們看到催化劑控制面板在性能選項卡上較以往有了較大的變化。核心與顯存的頻率設置皆由以往以MHz為單位的精確值改為百分比。同時在核心頻率設定上，驅動中還增加了功率極限的設置，以一個坐標軸表示兩者的關系。在這一點上，與英偉達自Kepler開始引入的以TDP控制Boost相似，只不過英偉達是以TDP為單位，AMD則是以功率為單位。同時在風扇轉速設定上，可調節的選項改為目標GPU溫度和最大風扇轉速。

Radeon R9 290X引入了一種被稱為“安靜模式”的功能，這是基于以上新散熱控制方式的設定方式。我們可以將目標GPU溫度設低，最大風扇轉速調高，以獲得更好的散熱效果；或者將目標GPU溫度設高，最大風扇轉速調低，獲得更好的靜音效果。當然，既想溫度低，又要噪音低也不是不可能，但是顯示卡會自動降低運行頻率來達到這個設置。

性能表現

作為游戲顯示卡，性能是大多數玩家最為關心的重要參數。測試平臺方面，我們采用了英特爾Core i-4770K處理器和英特爾原廠Z87主板套裝，內存采用了2條金士頓DDR-1600 4GB內存組成雙通道，硬盤方面使用了三星840 EVO 1TB SSD，電源使用了海韻650W 80Plus金牌電源。

從性能測試成績來看，首批上市的三款規格微調的顯示卡Radeon R9 280X、Radeon R9 270X和Radeon R7 260X都出色地完成了AMD預想的超越前輩的任務，特別是非公版的華碩R9 280X DirectCU II TOP 不僅完成了超越前輩Radeon HD 7970的既定任務，還順便超越了AMD之前的頂級單芯卡皇Radeon HD 7970GHz。雖然這三款顯示卡相對各自上一代產品的性能提升幅度不大，但是由于新品價格優勢明顯，所以性價比更高。

新一代Hawaii架構的Radeon R9 290X也同樣出色地完成了既定的狙擊對手GeForce GTX 780的任務，在各項性能測試中完爆對手。雖然面對對手規格更高的GeForce TITAN略顯遜色，但落后幅度并不大，依然具有與之抗衡的能力。畢竟它們的核心規模（R9 290X為62億晶體管，核心面積為438mm2；GeForce TITAN為71億晶體管，核心面積為561mm2）不在一個級別上。

功耗、溫度、噪音

我們分別用功率測試儀對顯示卡平臺系統待機15min和循環運行Furmark烤機測試15min的方式，分別測量主機系統在這兩個狀態下的平臺功耗、顯示卡溫度和顯示卡噪音，其中室溫約為20℃。待機功耗方面，憑借AMD的Zero Core功能，無論是中低端的Radeon R7 260X還是頂級的Radeon R9 290X顯示卡平臺的功耗都控制在了非常低的水平，僅為65～70W左右，可謂非常出色。如此低的功耗下，各顯示的溫度和噪音自然都不成問題，各顯示卡的待機溫度僅比室溫高出5～7℃，風扇轉速都以最低轉速在運行，噪音幾乎與低噪相同，不容易察覺。

運行Furmark 30min進行顯示卡高負載烤機測試后，各顯示卡的表現開始有了明顯區別，溫度和功耗上升明顯。其中頂級的Radeon R9 290X顯示卡所在的平臺功耗為362W，核心溫度迅速上升到了94℃并來回在94℃和95℃之間跳躍。由于AMD新一代催化劑保守的風扇轉速設定，此時Radeon R9 290X的風扇轉速僅為40%，噪音約為42dBA，略有些吵。不過由于上文中提到的驅動中默認設定的溫度和風扇轉速的關聯問題，在烤機測試進行了5min后，顯示卡的核心頻率就開始自動降低至727MHz，同時平臺功耗也穩定在了303～305W范圍內。不過這樣一來，顯示卡通過降低頻率來降低功耗，可以達到保持低噪音的目的，但是此時顯示卡的性能會受到影響。

Radeon R9 280X的平臺滿載功耗為330W，由于它是非公版設計，開放式的大口徑風扇和大面積散熱器起到了不錯的散熱效果，在GPU高負載測試中其GPU溫度僅為74℃，風扇轉速也僅為1 100r/min，噪音幾乎輕不可聞。Radeon R9 270X和Radeon R7 260X雖然核心面積較小，功耗不大，但是“得益于”公版散熱器的戰斗力，滿載溫度并不低。其中Radeon R7 260X由于采用的是普通的擠鋁散熱器，烤機溫度更高達90℃，轉速也高達 3 500r/min，噪音較大。

總結

對于首批上市的Radeon R9 280X、Radeon R9 270X和Radeon R7 260X來說，它們均出色地完成了各自既定的任務，在性能方相比上一代的Radeon HD 7970/7850/7790均有小幅提升，而在初始定價方面直接接手老顯示卡現在的價格，可以說更加實惠。

而AMD新一代的Radeon R9 290X顯示卡的到來，一舉將對手同價位的GeForce GTX 780斬于馬下，雖然面對更高端的GeForce GTX TITAN略有遜色，不過差距并不明顯，畢竟他們從定價和核心規模來說并不是一個級別的產品，如果單論單位晶體管和單位面積的性能而言，Radeon R9 290X的優勢盡顯無疑。

不過Radeon R9 290X并不完美，雖然新的溫控機制讓其噪音表現較為出色，但這是建立在放棄了優秀的溫度控制基礎上的，高負載中動輒高達95℃的核心溫度不禁讓用戶們有些心虛。不過AMD表示R9 290X的95℃是經過優化的，可以盡量讓顯示卡在最高的TDP下運行，對用戶來說這意味著更高的性能。至于95℃的設定是“安全”還是“過于自信”，短時間內我們還無法知曉，產品上市一段時間后用戶的穩定性反饋才是最具參考價值的。