تاریخچه کارت‌ های گرافیک AMD/ATI (قسمت دوم)

ATI Radeon X1900 XTX (2006)

یک سال بعد از معرفی Radeon X1800 XT، ای تی آی از پردازنده ی گرافیکی R580 در کارت Radeon X1900 XTX رونمایی کرد. تفاوت اصلی بین Radeon X1800 XT و Radeon X1900 XTX در این بود که تعدادپایپ لاین های پیکسلX1900 به میزان قابل توجه سه برابر پایپ لاین های X1800 افزایش یافته بود. بقیه ی مشخصات هسته در این دو کارت تفاوتی با یکدیگر نداشتند. این تغییرات باعث می شدند تا X1900 XTX در شرایط مختلف نتایج متفاوتی به دست بدهد. برای مثال کارت جدید ATI در بعضی کاربردها و بازی ها عملکردی تا سه برابر بهتر از مدل قدیمی از خود نشان می داد، در حالی که در دیگر موارد عملکرد آن با X1800 XT هیچ تفاوتی نداشت.

ATI Radeon X1950 XTX (2006)

ATI بعدها تصمیم گرفت کارت های X1900 XTX خود را با فرآیند ساخت ۸۰ نانومتری تولید کند. هسته های جدیدی که با این روش تولید می شدند RV580+ نام داشتند و کارت های گرافیکی که از این هسته ها استفاده می کردند نیز Radeon X1950 XTX نام گرفتند. طراحی هسته تغییری نکرده بود، اما بهبود فرآیند ساخت به ATI این اجازه را می داد تاسرعت کلاکرا در کارت های جدید افزایش دهد. ATI هسته های جدید را همراه با حافظه ی GDDR4 در کارت های جدید خود به کار گرفت. ترکیب این تغییرات باعث می شد تا Radeon X1950 XTX به عملکرد به مراتب بالاتری نسبت به نسل قبلی دست پیدا کند.

جالب است بدانید که در آن زمان ATI مشغول کار روی کارت های Radeon HD 2000 بود و در واقع X1950 XTX قرار بود تا به صورت موقت خط تولید کارت های ATI را تا عرضه ی نسل جدید سر پا نگه دارد. به همین دلیل، این کارت عمر نسبتاً کوتاهی را در بازار تجربه کرد.

ATI Radeon HD 2900 XT (2007)

ATI معماری کاملاً جدید خود با نامTeraScaleرا در سال ۲۰۰۷ و همزمان با عرضه ی اولین کارت های سری Radeon HD 2000 معرفی کرد. ترا اسکیل اولین معماری یکپارچه یسایه زنATI و همچنین اولین طراحی جدید این شرکت پس از ادغام در AMD محسوب می شد. ترا اسکیل به گونه ای طراحی شده بود تا کاملاً با Pixel Shader 4.0 وDirectX 10.0مایکروسافتسازگار باشد. این معماری اولین بار در هسته های R600ظاهر شد. هسته های جدیدATI در کارت گرافیک پرچمدار Radeon HD 2900 XT استفاده می شدند.

Radeon HD 2900 XT از ویژگی های چندرسانه ای مشابه با نسل قبل استفاده می کرد. دلیل اتخاذ چنین تصمیمی کاهش هزینه ی تولید چیپ بود. علاوه بر این، CPU ها در آن زمان به قدری قوی شده بودند که می توانستند وظیفه یدیکود کردن فایل های چندرسانه ای (media decoding)را به تنهایی به عهده بگیرند.

اگرچه معماری کارت های جدید ATI تفاوت قابل توجهی با معماری کارت های سری Radeon X1000 داشت، اما یکی از ویژگی های مشترک بین آن ها استفاده ی هر دو از تکنولوژی Ultra Threaded Dispatch بود که درقسمت قبلبه آن اشاره کردیم. این تکنولوژی اختصاصی ATI در کارت های جدید به روزرسانی شده بود تا کارایی و بهره وری را افزایش دهد.

پردازنده های گرافیکی R600 با استفاده از فرآیند ساخت ۸۰ نانومتری تولید می شدند و ۳۲۰ پردازنده ی استریم، ۱۶ TMU و ۱۶ ROP داشتند. هسته ی این پردازنده ها همچنان از باس حلقوی استفاده می کرد؛ این بار از ۸ مموری کنترلر ۶۴ بیتی که به ۵۱۲ مگابایت حافظه ی GDDR3 یا ۱ گیگابایت حافظه ی GDDR4 متصل شده بودند.

Radeon HD 2900 XT عملکرد خوبی از خود نشان می داد، اما توانایی رقابت با پرچمدار انویدیا یعنی GeForce 8800 GTX را نداشت.

ATI Radeon HD 3870 (2007)

کمی بعد در سال ۲۰۰۷، ATI کارت Radeon HD 3870 را معرفی کرد. این کارت که به نوعی جایگزین Radeon HD 2900 XT محسوب می شد، به جز فرآیند ساخت کوچک تر (۵۵ نانومتری) تفاوت چندانی با کارت قدیمی تر نداشت. AMD همچنین رابط مموری را بهPCIe 2.0بروزرسانی کرد. مهمترین تغییر هسته ی گرافیکی Radeon HD 3870 (که R670 نام داشت)، اضافه شدنUVD(موتور اختصاصی ATI برای رمزگشایی سخت افزاری از فایل های ویدئویی) به آن بود.

ATI در Radeon HD 3870 از سرعت کلاک بالاتری استفاده کرد که باعث افزایش بازده کارت جدید نسبت به نسل قبل می شد، اما به طور کلی، این کارت جهش عملکرد چشمگیری را تجربه نمی کرد.

ATI Radeon HD 4870 (2008)

از آنجایی که کارت های Radeon HD 2900 XT و Radeon HD 3870 توانایی رقابت با پرچمداران انویدیا را نداشتند، ATI به شدت به یک پردازنده ی گرافیکی رده بالا نیاز داشت. این پردازنده در سال ۲۰۰۸ با نام RV770 معرفی و در کارت Radeon HD 4870 به کار گرفته شد. RV770از همان معماری قدیمی استفاده می کرد و با فرآیند ساخت ۵۵ نانومتری تولید می شد. هسته ی جدید به ۸۰۰ پردازنده ی استریم، ۴۰TMU و ۱۶ ROP مجهز شده بود و از ۵۱۲ مگابایت یا ۱ گیگابایتحافظه ی GDDR5روی باس ۲۵۶ بیتی بهره می برد. از آنجا که حافظه ی GDDR5 در آن زمان نسبتاً جدید بود، تنها روی فرکانس ۹۰۰ مگاهرتز کار می کرد. با این حال، همین فرکانس حافظه ی GDDR5 پهنای باند فراوانی را در اختیار Radeon HD 4870 قرار می داد.

پردازنده ی گرافیکی RV770 نیز با سرعت کلاک ۷۵۰ مگاهرتزی خود تقریباً هم سرعت با Radeon HD 3870 بود، اما با توجه به منابع اجرایی اضافه شده و افزایش چشمگیر پهنای باند، Radeon HD 4870 از کارت قدیمی بسیار سریع تر بود. هرچند Radeon HD 4870از لحاظ عملکرد بهGeForce GTX 280 انویدیا نمی رسید، اما به طور قابل توجهی ارزان تر از رقیب خود بود و از این جهت عملکرد بسیار رقابتی از خود نشان می داد. همچنین AMD از عبارت <<بازگشت ATI به بازار گرافیک های بالارده>> برای بازاریابی این کارت استفاده می کرد.

ATI Radeon HD 4890 (2009)

ATI با بهینه سازی چیپ RV770 و مجهز کردن آن به سرعت کلاک بالاتر، پردازنده ی گرافیکی RV790 را تولید کرد که در کارت Radeon HD 4890 استفاده می شد. اگرچه سرعت کلاک این کارت ۱۰۰ مگاهرتز از Radeon HD 4870 بیش تر بود که باعث بهبود اندکی در عملکرد کلی کارت می شد، اما از جهات دیگر هیچ تفاوتی با آن نداشت.

ATI Radeon HD 5870 (2009)

کارت گرافیک Radeon HD 4890 برای مدت زیادی به عنوان پرچمدار محصولات ATI باقی نماند، چرا که این شرکت در همان سال کارت های بالارده ی Radeon HD 5870 خود را به بازار عرضه کرد. ATI در این کارت ها از معماری جدید خود با نام TeraScale II استفاده کرده بود تا به وسیله ی آن بتواند از DirectX 11 پشتیبانی کند. بهبود کلیدی ترا اسکیل ۲ نسبت به ۱ این بود که در معماری جدید، هر پردازنده ی استریم به تنهایی می توانست به طیف وسیع تری از دستورالعمل ها رسیدگی کند.

هسته ی جدید ATI که درون کارت Radeon HD 5870 جای گرفته بود Cypress نام داشت. این هسته ی گرافیکی از ۱۶۰۰ پردازنده ی استریم، ۸۰ TMU و ۳۲ ROP بهره می برد. Radeon HD 5870 فرکانسی برابر ۸۵۰ مگاهرتز داشت و به یک گیگابایت حافظه ی GDDR5 روی رابط ۲۵۶ بیتی متصل بود. هسته ی کارت توسط فرآیند ساخت ۴۰ نانومتری تولید شده بود که این اجازه را به کارت می داد تا باوجود استفاده از پردازنده ی گرافیکی پیچیده تر، مصرف برق کمتری داشته باشد.

به طور کلی، Radeon HD 5870 دوبرابر سریع تر از کارت های گرافیک قبل از خود بود و توانست برای مدتی عنوان <<سریع ترین گرافیک دنیا>> را یدک بکشد.

AMD Radeon HD 6970 (2010)

با وجود اینکه AMD در سال ۲۰۰۶ ATI را تصاحب کرده بود، تا معرفی کارت های گرافیک سری Radeon HD 6000 همچنان از برند ATI در محصولات خود استفاده می کرد.

AMD متوجه شده بود که هسته های Cypress برای تغذیه ی پردازنده های استریم ناکارآمد هستند. معماری Cypress از این جهت غیر بهینه عمل می کرد که در آن تمامی هسته ها همواره، حتی در حالت آماده به کار (idle)، روشن و در حال مصرف انرژی بودند. راه حل AMD برای غلبه بر این مشکل کاهش تعداد پردازنده های استریم بود که منجر به افزایش بهره وری GPU می شد.

AMD همچنین برای اولین بار موتورSIMDرا در کارت های گرافیک سری ۶۰۰۰ خود به کار گرفت. نتیجه ی این تغییرات به عنوان معماری TeraScale 3 شناخته می شود.

پرچمدار کارت های گرافیک سری ۶۰۰۰ AMD با نام Radeon HD 6970 مجهز به ۱۵۳۶ پردازنده ی استریم، ۹۶ TMU و ۳۲ ROP بود. هسته ی Cypress کارت 6970 با استفاده از فناوری ساخت ۴۰ نانومتری تولید شده بود و از همان باس ۲۵۶ بیتی مدل پیشین به همراه ۲ گیگابایت حافظه ی GDDR5 بهره می برد. تغییرات معماری در کارت گرافیک جدید AMD باعث می شد تا 6970 به راحتی مدل های پیشین را از لحاظ کارایی پشت سر بگذارد و در عین حال از لحاظ مصرف انرژی نیز بهینه تر باشد.

AMD Radeon HD 7970 (2011)

در سال ۲۰۱۱، AMD معماری TeraScale خود را به طور کامل کنار گذاشت و به استفاده از معماری کاملاً جدیدGraphics Core Next(GCN) که بر اساسریز-معماریِ<<کامپیوتر کم دستور>> (RISC) طراحی شده بود روی آورد. یکی از اهداف AMD طراحی پردازنده ای بود که به صورت همزمان هم برایگیمینگ، و هم برای <<محاسبات همه منظوره بر روی واحد پردازش گرافیکی>> (GPGPU) مناسب باشد. در نتیجه کارت Radeon HD 7970 بیش از هر چیز، شاهد افزایش چشمگیر عملکرد بود.

معماری GCN اولین بار در کارت های سری Radeon HD 7000 ظاهر شد. پرچمدار این سری یعنی Radeon HD 7970 به ۲۰۴۸ پردازنده ی استریم، ۱۲۸ TMU و ۳۲ ROP مجهز شده بود و با فناوری ساخت ۲۸ نانومتری تولید می شد. به لطف بهبود فرآیند ساخت، باوجود افزایش منابع استفاده شده در کارت گرافیک Radeon HD 7970 Tahiti، این کارت از مدل های قبلی جمع و جورتر بود و می توانست در سرعت های کلاک بالاتری کار کند. Radeon HD 7970 با فرکانس ۹۲۵ مگاهرتز و ۳ گیگابایت حافظه ی GDDR5 روی باس ۳۸۴ بیتی عرضه شد.

پرچمدار AMD توانست از لحاظ عملکرد تمامی کارت های گرافیک تک GPU بازار را با اختلاف زیاد پشت سر بگذارد. هنگام اجرای برخی بازی ها، این کارت حتی کارت های dual-GPU مانند Radeon HD 6990 و GeForce GTX 590 را نیز پشت سر می گذاشت. البته مصرف انرژی این کارت نسبت به مدل های قبلی خود افزایش یافته بود.

AMD Radeon HD 7970 GHz Edition (2011)

پس از عرضه ی کارت گرافیک Radeon HD 7970، انویدیا با معرفی GeForce GTX 680 که اندکی از کارت AMD سریع تر بود، دوباره عنوان سازنده ی سریع ترین کارت گرافیک جهان را از آن خود کرد. AMD نیز با افزایش سرعت کلاک کارت Tahiti به ۱۰۰۰ مگاهرتز و عرضه ی کارت Radeon HD 7970 GHz Edition به این حرکت انویدیا پاسخ داد.

AMD همچنین قابلیت Boost را در کارت جدید معرفی کرد که در مواقع خاص سرعت کلاک را تا ۱۰۵۰ مگاهرتز افزایش می داد. علاوه بر این، AMD کلاک مموری را نیز تا ۶GT/s افزایش داد. این تغییرات باعث شدند تا کارت Radeon HD 7970 GHz Edition بتواند از لحاظ کارایی به GeForce GTX 680 برسد و در بعضی موارد پرچمدار انویدیا را نیز پشت سر بگذارد.

AMD Radeon HD 8000 Series

کارت های سری Radeon HD 8000 AMD هیچ قابلیت جدیدی با خود به همراه نداشتند و در واقع عرضه ی مجدد کارت های سری ۷۰۰۰ تحت نام تجاری جدید بودند. بسیاری از آن ها از هسته هایی با معماری GCN و تعداد کمی از معماری قدیمی تر TeraScale استفاده می کردند.

AMD Radeon R9 290X (2013)

کارت گرافیک Radeon HD 7970 GHz Edition برای مدت زمانی طولانی به عنوان پرچمدار گرافیکی AMD باقی ماند. در نهایت، این کارت توسط Radeon R9 290X و پردازنده ی گرافیکی جدید آن با نام Hawaii جایگزین شد. هسته های هاوایی با همان لیتوگرافی ۲۸ نانومتری ساخته می شدند و معماری آن ها در واقع بر اساس نسخه ی بهبود یافته ای از معماری GCN بود. سایزکش L2در این پردازنده های گرافیکی از ۷۶۸ کیلوبایت به ۱ مگابایت افزایش پیدا کرده بود و AMD پهنای باند بین منابع روی چیپ را در کارت جدید افزایش داده بود. AMD همچنین در این کارت ها از تکنولوژیTrueAudioخود نیز رونمایی کرد که با استفاده از هسته های DSP پردازش صوتی را در نرم افزارهای بهینه شده برای این منظور سرعت می داد.

پردازنده ی گرافیکی هاوایی شامل ۲۸۱۶ پردازنده ی استریم، ۱۷۶ TMU و ۶۴ ROP می شد که از طریق باس ۵۱۲ بیتی به ۴ گیگابایت حافظه ی GDDR4 متصل شده بودند. R9 290X بدون تردید بسیار سریع بود؛ بطوریکه حتی در مواردی GeForce GTX Titan و GeForce GTX 780 انویدیا را نیز پشت سر می گذاشت. مدل پایه ی این کارت (reference card) که توسط خود AMD تولید می شد از مشکلات حرارتی رنج می برد. این مشکلات باعث می شدند که کاربران برای عملکرد کارت در حیطه ی دمایی مناسب، مجبور به پایین آوردن سرعت کلاک آن شوند. این مشکلات با عرضه ی نسخه هایی از این کارت توسط شرکای سخت افزاری AMD و استفاده ی آن ها از سیستم های خنک کننده ی بهینه تر به طور کامل حل شد و R9 290X توانست برای مدتی عنوان سریع ترین کارت گرافیک بازار را به خود اختصاص دهد.

AMD Radeon R9 Fury X (2015)

پرچمدار بعدی AMD هم از نسخه ی به روز شده ای از معماری GCN استفاده می کرد. پردازنده ی گرافیکی کارت Radeon R9 Fury X با نام فیجی، ۸.۹ میلیارد ترانزیستور را در خود جای داده بود که باعث می شد این کارت بتواند از ۴۰۹۶ پردازنده ی استریم، ۲۵۶ TMU و ۶۴ ROP روی چیپ خود میزبانی کند. آنچه حتی از هسته ی غول آسای این کارت نیز بیشتر قابل توجه بود، پیشتازی AMD در معرفی <<مموری پهن-باند>> یاHBM (High-Bandwidth Memory)بود. فیجی از ۴ گیگابایت مموری HBM با سرعت 512GB/s روی یک باس ۴۰۹۶ بیتی استفاده می کرد.

AMD که همچنان از فناوری ساخت ۲۸ نانومتری برای تولید کارت های گرافیک خود استفاده می کرد، با مشکل پردازنده ی گرافیکی بزرگ و داغ شدن مواجه شده بود. برای غلبه بر این مشکل AMD در Fury X از سیستم خنک کننده ی مایع استفاده کرد. Radeon R9 Fury X از GeForce GTX 980سریع تر بود، اما گاهی اوقات عملکرد ضعیف تری نسبت بهGeForce GTX 980 Ti از خود نشان می داد. به همین دلیل، نمی توان نظر قطعی درباره ی پیروز نهایی رقابت دو غول سازنده ی پردازنده های گرافیکی در نسل قبل داد و تعیین پادشاه کارت های گرافیک این نسل به <<انتخاب بازی>> و <<تنظیمات>> آن بستگی دارد.

AMD Radeon RX 480 (2016)

جدیدترین کارت گرافیک AMD با نام Radeon RX 480 از یک جهت منحصر به فرد به شمار می رود. این کارت با هسته ی جدید خود با نامPolaris، برای پرچمدار بودن و تصاحب لقب سریع ترین کارت گرافیک طراحی نشده، بلکه آمده است تا نقش یک کارت میان رده و خوش قیمت را در بازار بازی کند. می توان انتظار داشت کارت های بالارده ی طراحی شده بر مبنای معماری پلاریس تا اواخر سال جاری توسط AMD معرفی شوند.

Radeon RX 480 مجهز به ۲۳۰۴ پردازنده ی استریم، ۱۴۴ TMU و ۳۲ ROP است که از طریق یک باس ۲۵۶ بیتی به ۴ یا ۸ گیگابایت حافظه ی GDDR5 متصل شده اند. فرکانس پایه ی هسته روی ۱۱۲۰ مگاهرتز تنظیم شده است که می تواند در مواقع نیاز تا ۱۲۶۶ مگاهرتز نیز افزایش پیدا کند. پردازنده ی گرافیکی این کارت دارای مقدار قابل توجه ۲ مگابایت حافظه ی کش L2 است تا وابستگی پردازنده را به حافظه ی GDDR5 کاهش دهد. AMD اعلام کرده است که مصرف انرژی RX 480 برابر با ۱۵۰ وات است. اگرچه این کارت در برابر جدیدترین پرچمدار انویدیا (Titan جدیدبا معماریپاسکال) حرفی برای گفتن ندارد، اما با قیمت مناسب خود در برابر کارت هایی چون GeForce GTX 970 وGTX 1060عملکرد قابل قبولی از خود به نمایش می گذارد.