ATI显卡.docx

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ATI显卡

概述

ATI（Array Technology Industry）是世界著名的显示芯片生产商，和nVIDIA齐名，中文名叫“冶天”。

 在1985年至2006年之间是全球重要的显示芯片公司，总部设在加拿大安大略省万锦，直至被美国AMD公司收购后成为该公司的一部份。

ATI在美洲、欧洲和亚洲等地曾拥有超过3,700名员工，营业额为22亿美元，是一家专门设计与销售适用于个人电脑的显示卡、图形处理器、芯片组、机顶盒、数字电视、电子游戏机和手提式设备等的无厂半导体公司。

创始人

　　ATI的创始人，时任CEO的何国源（KwokYuenHo）1950出生于一个曾经富裕的广州家庭，随即离开中国大陆。

他人生的一大转机是在1974年毕业于台湾成功大学，获得了电子工程学士学位。

而后他曾就职于数据控制系统、飞利浦电子和国家半导体公司，再后来就任翁氏电子有限公司总经理，那是一家PC制造及组装工厂。

　　1984年，何国源移民加拿大。

不太走运的是尽管他拥有10年的工作经验和电子工程学位，但仍然难以找到一个和他在香港相匹配的工作岗位。

不过，何国源并不是求职市场上唯一的失败者。

1985年，他和另外两个香港移民，BennyLau（产品开发副总裁，已退休）和LeeLau（策略计划副总裁），共同创建了他们自己的公司，也就是大名鼎鼎的ArrayTechnologyIndustry。

ATI的PC平台业务

　　作为公司的核心业务，ATI公司以其在PC平台的顶尖技术，为PC和工作站用户提供顶级的图形性能。

采用最先进半导体制造技术，ATI公司生产的Radeon系列图形处理器将给PC用户带来顶级的视觉体验。

ATI公司专为移动产品生产的MobilityRadeon图形处理器，于09年在笔记本电脑市场已经占据了半数以上的份额达到了57％的移动显卡份额，这款图形处理器能在不降低机器性能、处理能力和移动性情况下，提供更多激动人心的特性。

　　2010年二季度AMD-ATIGPU综合市场份额超越NVIDIA

　　将集成显卡也计算在内，Intel仍然是“图形芯片”领域的霸主，二季度份额为54.3%，排在其后的是AMD24.5%以及NVIDIA19.8%。

这一排名也同样体现了AMD/NVIDIA两家位置的转换。

如果只算独立显卡份额的话，2010年二季度AMD在独立显卡市场的份额为51%，刚刚好超过NVIDIA的49%。

仅仅是这2%的差距，却完成了市场占有率一二名的的质变转换。

（主要受到NVIDIA费米架构设计的产品因理论设计超出现有生产技术而导致的良品率问题从而致使供货不足的影响）要知道，在一年以前NVIDIA的份额依然领先于AMD-ATI，当然也算不上是垄断。

PC市场在使用图形芯片时并非一成不变,使AMD和Nvidia份额不定。

这次AMD份额占上风,下季度或下年Nvidia就可能占上风，但相对于INTEL在CPU领域强势垄断、压制AMD的情况来比较，AMD-ATI与Nvidia之间的较量算不上是一面倒，双方各有胜负。

　　ATI公司的该集成显卡产品，让价值和主流用户之流均可以实惠的台式机和PC机价格而获得高性能的图形处理功能，也许A卡不是最快的显卡，但却是性价比第一的显卡。

发展史

　　ATI自1985年8月20日成立之后就把自己定位成一家电脑图形公司，同年10月ATI使用ASIC技术开发出了第一款图形芯片和图形卡，之后就主要涉足OEM（原始设备制造商）业务，为大型个人电脑制造商（如IBM）制造显示芯片。

当时的个人电脑只有IBM和其它竞争者的整机销售，而且价值不菲，所有配件包括软件都不会单独零售，所以OEM是唯一的出路。

EGAWonder和VGAWonder家族显卡

　　但为了公司前途着想，ATI决定不再大量制造基本的2D图像芯片。

在1987年，ATI发售EGAWonder和VGAWonder家族显卡。

这些显卡功能都比IBM自身的显示装置好，EGA/VGAWonder是一种能用于市场上任何一种图形界面、软件和显示器的单卡，为传统个人电脑提供了更高速的图像，由此引起了个人电脑制造商和用户的重视！

Radeon9700

　　从Rage转型到Radeon100小试牛刀再到Radeon200崛起最后到Radeon300辉煌，其中经历了无数的风风雨雨。

Matrox的Parhelia-512似乎抢了DirectX9.0的头把交椅，但是最早的未必是最好的，ATIRadeon9700选择了一个更好的时机。

以往ATI在产品开发上总是比nVIDIA慢一步，就像99年之前的AMD一样。

如果要打败竞争对手，那么必须在产品研发周期上打一个时间差，选择短暂的沉默，然后薄积厚发。

AMD的K7正是这样做的，而ATI的Radeon9700显然也是一个经典案例。

　　最先推出的Radeon9700/Pro可谓令人耳目一新，不仅率先实现DirectX9.0硬件级支持，还破天荒地集成了1.1亿个晶体管！

作为新一代产品，Radeon9700/Pro实现了256Bit位宽，并且显存位宽也达到这一数值。

从显存宽位、渲染管道、纹理贴图单元等令人关注的指标来看，Radeon9700/Pro的表现是无懈可击的。

与当时的GeForce4Ti相比，Radeon9700/Pro完全超越它，而且已经不能算作是同一时代的产品了。

可以负责地说，在当时产品研发进度上，ATI第一次超越了nVIDIA。

Radeon9700/Pro配置了四个可编程顶点描景管道，而且改善了多边形设置引擎，可以提供对VertexShader2.0、PixelShader2.0、NURBS、DisplacementMappingdeng等技术最完美的支持。

全屏抗锯齿技术始终是GPU厂商不断努力的方向，而Radeon9700/Pro带给业界的是Smoothvision2.0，配合新一代HyperZIII显存压缩技术，直接令全屏抗锯齿效果的实用价值大大提高。

Radeon9500/Pro

　　毫无疑问，高价位的Radeon9700/Pro仅仅是ATI的一面旗帜，真正令人疯狂的是Radeon9500/Pro。

Radeon9500/Pro使用与Radeon9700/Pro相同的R300GPU，只不过显存位宽降低到128BitDDR。

相对而言，Radeon9500的速度降低更多一些，因为它只有4条像素渲染流水线。

不过更为令人惊喜的是，很多Radeon9500/Pro都可以通过软件修改为Radeon9700/Pro，此时性能大幅度提高，备受发烧友推崇。

或许是看到了Radeon9500/Pro的这一“小瑕疵”，也或许是为了降低成本，ATI迅速推出了基于RV350内核的Radeon9600/Pro。

Radeon9600/Pro同样完整地支持DirectX9.0，不过仅仅配置2个可编程顶点描景管道，而且像素渲染流水线缩减为4条，同时显存位宽也只有128BitDDR。

如此一来，Radeon9600/Pro反倒失去了光芒，因此普及速度并不快。

当然，后来ATI衍生出的Radeon9550还是非常成功，被很多ATIFans誉为经典中的经典。

Radeon9600

　　对比GeForceFX5950U与Radeon9800XT，我们却能发现奇怪的一幕。

在大多数基于DirectX8.1的游戏中，两者的差距微乎其微，而在执行DirectX9.0游戏时，Radeon9800XT具有明显的优势。

不仅如此，ATI旗下的Radeon9600系列也具有类似的优势，令nVIDIA的GeForce5700/5600系列受到很大的打击。

从官方公布的消息来看，GeForceFX5950U与Radeon9800XT在DirectX9.0执行方面存在一定的差异，这甚至是导致性能差距的重要原因。

尽管两者都是支持PixelShader2.0与VertexShader2.0，但是渲染精度、指令数量、Shader长度等都不相同。

Radeon9800惊人的DirectX93D动态贴图技术

　　原本nVIDIAGeForceFX相对于Radeon9700Pro的一个主要优点就是可以执行长度达1024指令的PixelShader程序，但是ATI随后发布的Radeon9800系列可以执行任意指令长度的PixelShader程序，这比GeForceFX5950又进了一步。

这一切都归功于ATI的F-buffer技术，主要用于存储渲染流程中的中间结果，这样就避免了把所有的像素都写入帧缓存，提高了工作效率。

nVIDIA与ATI的对抗

　　nVIDIA势力的日益壮大以及在接口开发方面的垄断行为令Microsoft非常恼怒，甚至一度传出nVIDIA退出DirectX9.0制定小组。

正所谓无风不起浪，这至少证明nVIDIA与Microsoft的关系大不如前。

众所周知，目前PixelShader与VertexShader都只能在D3D接口下应用，退出OpenGL组织的Microsoft一心想彻底淘汰OpenGL接口，而且已经基本实现。

在这种情况下，nVIDIA的境地自然非常不利，很可能在面对新一轮3.0版本PixelShader以及VertexShader竞争时处于下风。

更为蹊跷的是，ATI研发小组还拥有原本负责制定DirectX标准的前Microsoft成员，这也是令nVIDIA最为尴尬的。

对比同级别的显卡，nVIDIA在OpenGL性能上有着很大的优势，而ATI的D3D速度更为出色。

之所以出现这种局面并非是单纯的技术原因，厂商之间的“合作”与“牵制”起了决定性作用。

　　如果要对ATI和nVIDIA的第一次DirectX9对抗下一个结论，那么ATI可以说是大获全胜。

但是，可千万不要小看了nVIDIA的雄心，就在ATI吃着Radeon9550的老本时，nVIDIA的PCIExpress攻略已经展开，并就此将ATI打入深渊。

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SM3.0的溃败

　　ATI以及其它GPU厂商的复苏为nVIDIA敲响了警钟，Radeon9700/9800更是让nVIDIA知道落后的感觉。

GeForceFX5800的4×2流水线架构以及128bitGDDR2显存更是使得nVIDIA在性能宝座的争夺中彻底败给ATI，对于nVIDIA而言，真正令其坐立不安的还不仅仅是ATI的高端产品。

Radeon9550以及衍生到PCIExpress接口的X300－X550－X600小组合体对于市场占有率的侵蚀一度非常严重。

　　在这种情况下，指望FX5200/5500/5600/5700之流挽回局面已经没有可能，而且nVIDIA的桥接芯片存在成本偏高的问题。

如何才能彻底压制ATI，这成了nVIDIA的当务之急。

事实上，nVIDIA一直在产品研发进度方面略微领先于ATI。

在GeForce5900发布之前，GeForce6系列就已经进入研发阶段。

nVIDIA对GeForce6投入的工程研发人员不下500人，研发经费数以亿美元计算。

自此为止，可以彻底宣告nVIDIA的GeForce6产品线布置完成，NV3X核心逐步退出市场。

以GeForce6200TC对抗被称为nVIDIA心腹大患的集成显卡，以GeForce6600LE系列牵制ATI的X300－X550－X600阵营，以GeForce6600GT再加上高端SLI技术彻底打压竞争对手，应该说nVIDIA有一定的胜算。

　　但是从技术角度而言，X300－X550－X600阵营却不得不面对平庸的现实。

如今越来越多的游戏开始支持ShaderModel3.0，包括《细胞分裂3》、《孤岛惊魂》、《帝国时代3》、《使命召唤2》等。

GeForce6200以及GeForce6600LE全面支持ShaderModel3.0，而ATI显卡显然在这方面处于落后局面。

ShaderModel3.0

　　ShaderModel3.0在很大程度上丰富了的游戏研发时的编程模型，方便游戏开发商更简单的做效果更好的游戏。

ShaderModel3.0被应用到很多环境表面和混合的镜面光源中。

和ShaderModel2.0相比，ShaderModel3.0最大的优势就在于拥有置换贴图技术，许多复杂的光影算法在ShaderModel1.1和ShaderModel2.0上无法实现.

　　对于任何厂商而言，众多市场总是不可放弃的前沿阵地。

当时，ATI一心希望X300－X550－X600阵营能够坚守低端市场，而X700至少对GeForce6600系列构成威胁。

但是现在看来，ATI的如意算盘显然不切实际。

由于技术研发上的落后，ATI已经在第二轮的DirectX9竞争舞台中败北。

当然，X700的失败也意味着整个产品线的溃败。

X800尽管随后衍生出X850系列，但是在高端市场根本无法打开局面，难以与GeForce6800系列正面对抗。

X1600

　　一条管线内置多个工作单元已经不是什么新技术，以前的GeForce4Ti以及Radeon8500等显卡都运用过这些技术。

与纯粹依靠单管线相比，这种方式能够在纹理填充以及像素计算方面展现出一定的优势。

不过此时的实际工作能力并非简单的相乘关系，而且其中的复杂关系很难评判。

在ATI最新推出的X1600RV530GPU中，只有四条渲染管线，但是每条管线拥有12个像素填充单元。

　　如今我们对于一条流水线定义是“PixelShader（像素着色器）+TMU（纹理单元）+ROP（光栅化引擎，ATI将其称为RenderBackEnd）。

从功能上简单的说，PixelShader完成像素处理，TMU负责纹理渲染，而ROP则负责像素的最终输出，因此，一条完整的传统流水线意味着在一个时钟周期完成1个PixelShader运算，输出1个纹理和1个像素。

以GeForce6600LE为例，一块传统的4流水线构架显卡（4X1）在一个时钟周期内完成4个PixelShader运算，输出4个纹理和4个像素。

流水线＝PixelShader+TMU+ROP，这一概念一直得到GPU厂商的拥护。

然而随着技术的发展，3D游戏开始有明显的取向性，此时这一平衡也自然被打破。

　　正是基于像素着色器程序中算术指令比重不断提高这一事实现状，ATI开始不遗余力地致力于提高像素渲染管线数量。

以X1600为例，它拥有4条真正意义上的流水线，只不过PixelShader、TMU以及ROP形成3：

1：

1的关系。

具体而言，X1600有12个PixelShader，而TMU和ROP却只有4个，因此这款GPU核心在一个周期内可以进行12次PixelShader运算，输出4个纹理和4个像素。

也就是说，X1600在PixelShader运算上等同于16流水线显卡，但在纹理填充率和像素填充率上等同于4流水线显卡。

按理说，X1600的技术的确是比较先进，但是将一项技术优势作为非同级别竞争的砝码，这显然是不合理的。

面对GeForce6600GT和GeForce7300GT真正的8管线，X1600显然没有胜算。

好在，ATI近期发布了X1650XT，此时真正拥有12管线，并且实现了36个像素单元，但是这似乎一切已经晚了，因为ATI已经被AMD所收购。

　　依靠NV40NVIDIA打了个翻身仗，新的显示芯片G70在2005年年中顺利上市。

与激进的NV40不同，G70以NV40为基础，在性能和功耗、成本等几个方面取得非常好的平衡。

R520

　　而急于扳回一城的ATI却连续遇上了功耗等不利因素造成的Re-tape，导致传说中的R520一再跳票。

经过了4个月痛苦的G70VSnothing的煎熬，R520终于在10月发布。

　　与R420一样只有16条渲染管线，在采用极线程分派处理器后，R520能够最多同时处理512个线程，先进的线程管理机制使得每条渲染管线的效率大为提升；8个引入SM3.0的顶点着色单元，动态流控指令得到了支持，采用R2VB的方式绕过了SM3.0对VTF的规定；采用了256位的环形总线尽管增加了内存的延时，却灵活了数据的调度；支持FP32及HDR+AA；而先进的Avivo技术使得ATI产品的视频质量更上了一个新的台阶。

R580

　　与G70相比，R520的技术更为先进，但是像素着色单元过少是其硬伤，不久后NVIDIA推出的7800GTX512MB凭借高频和大容量的内存就轻松超过了R520。

针对R520的缺点，ATI迅速作出了反应，推出了与R520在架构上很不一样的R580。

　　ATI认为未来游戏将会对Shader的要求更高，所以像素着色单元与TMU的比值应该更大。

于是R580采用了48个3D+1D像素着色单元，却使用了与R520相同的16TMU。

这种奇特的3：

1架构被证明在如极品飞车10和上古卷轴4等PS资源吃紧的新游戏中能够获得比传统的1：

1架构更为优秀的表现。

先进的软阴影过滤技术Fetch4则让R580对阴影的处理更有效率。

　　R580在老游戏下性能表现与对手的旗舰产品不相上下，而在Shader压力繁重的新游戏中特别是高分辨AA/AF全开的模式下，甚至能够超过对手产品50%以上的性能表现。

相比较于R520，R580游戏表现大为增强，成为了当时的游戏之王。

　　然而R580系列与其前辈R420有着共同的软肋，那就是中低端产品同样表现不佳。

继NV43横扫中低端之后，继任者G73扮演着同样的角色；与此同时20管线的7900GS芯片良率之高使之成为了有史以来成本最低的中高端芯片，不断的降价给了ATI中高端产品已强大的压力。

反观ATI，用R580的1/4缩小版X1600系列去攻占中低端市场，12PS、4TMU这种在高端芯片上优秀的3：

1架构设计在普通游戏分辨率下显得有些水土不服，过少的TMU资源成了性能的瓶颈。

ATI在中低端的竞争中再次败北。

　　强悍的1950XTX，甚至新一代的中高端GF8800GTS也不敢保证能够完全将其击败

　　R580性能强悍，但集中了主要利润的中低端市场被对手夺取后，ATI陷入了前所未有的困境。

ATI股价大跌，长期在15美元左右徘徊。

在ATI与Intel的合作意向谈崩了之后，AMD向ATI伸出了双手。

2006年7月24日，AMD正式宣布以总值54亿美元的现金与股票并购ATI，10月25日，AMD宣布，对ATI的并购已经完成，ATI作为一个独立的品牌已经成为了历史。

R580+

　　就在AMD即将完成收购的时候，R580+上市，这次上市带来了新系列的产品线。

高端以X1950XTX为主打，基本上可以看作是X1900XTX的GDDR4版本，GDDR4显存的应用大大提高了片内传输带宽，在一定程度上也提高了性能。

RV570即X1950Pro/GT具有36个PS单元、12TMU、12ROPs，同样是3：

1的架构，在很多方面都超过了对手的产品，成为中高端市场最有力的竞争者。

RV560即X1650GT则可以看作R580的1/2，24PSU、8TMU、8ROPs，测试成绩超过G73，成为了中低端的性价比最高的显示芯片之一。

　　可惜X1950XTX的全系列产品出来得太晚，尽管有了良好的定位和强大的性能，可为时已晚，ATI已经结束了自己的使命，剩下的将由AMD代为完成。

RV630

　　2007年4月中旬，NVIDIA正式向外界宣布旗下三款中端DirectX10显卡——GeFroce8500GT、8600GT以及8600GTS。

这意味着，nVIDIA除了占据高端的DX9显卡市场，还向主流的DX10显卡市场迈进。

虽然ATi于07年5月中旬推出了旗下首款旗舰级的DX10显卡——RadeonHD2900XT，但没有中坚力量，AMD-ATi始终不能于主流市场立足。

于是AMD-ATi在2007年的6月12日，又向大家公布了其低端至中端的主流DX10显卡——RV630/610系列。

　　尽管又比nVIDIA的首批中端DX10显卡慢了一拍，但AMD-ATi的RV630显得后劲凌厉，得益于更先进的65nm核心制程，开发厂商能够对ATi的RadeonHD2600系列更好的控制成本，按照不同的定位，价格低廉的RadeonHD2600Pro、超频版的RadeonHD2600Pro、非公版2600XT.....多种不同规格的RV630显卡登陆市场，成为ATi在中端DX10市场上的一只庞大队伍。

R600锋芒初露

　　终于，在2006年中，AMD-ATI发布了自己第一款支持DX10、SM4.0的显卡——ATiRadeonHD2900XT。

HD2900XT基于R600核心、80nm制造工艺，她拥有超豪华的各种硬件配置，由此可以看出收购后的AMD-ATi为此倾注了大量心血。

她拥有7.2亿个晶体管，320个超标量流处理器，512-bit的显存位宽，最大超过128.5GB/s的显存带宽，全面支持DX10、SM4.0，AvivoHD视频硬件加速器等组件。

在众多的游戏性能测试中，HD2900均败给了竞争对手nVIDIA基于G80核心的8800系列。

　　主要原因有以下几点：

　　1、ATi在DX10支持上选用了超标量流处理器（流处理器以下简称SP）。

这样有助于处理大量的并行数据，但是超标量SP要5个一组才会发挥全部效用。

而nVIDIA选择了矢量SP，1个即可发挥全部效用。

这样比起来真正可比的SP数量是HD2900XT64（X5）个；8800Ultra/GTX128个，8800GTS（640MB）118个，8800GTS（320MB）96个。

这样一比就知道HD2900就算有神助也不可能打败8800系列。

整个HD2000系列都是这样，2600是24（X5）个，2400是8（X5）个。

　　2、ATi不支持核心频率异步，即核心频率必须跟SP频率相同，而nVIDIA的SP频率k可以轻松超越1GHz，由此可见ATi的HD2000系列根本无法和同级产品竞争。

　　3、ATi没有正确发挥核心特性。

R600核心是环形总线架构，特点是数据读取速度快、数据命中率低。

这种特性决定了HD2900需要高速显存，而非高带宽显存。

HD2900选用512-bitGDDR3显存，就像一个眼力不出众的、力量大的人在很宽、而且阻力很大的地板上找东西一样。

而1GB版HD2900XT由于GDDR4显存本身的延迟时间过长被拖累。

　　4、HD2000系列的算法还不够成熟，BUG不少，在打开AA（抗锯齿）后性能下降明显。

　　尽管如此，HD2000系列并没有被G8000系列落下太多，可以看出HD2000系列效率还是比较高的。

　　令人欣喜的是，HD2000附带的AvivoHD硬解码技术效果要比G8000系列好很多。

相比之下，HD2000还有一定的竞争力。

　　而为了增强日后RadeonHD2600/2400系列在产品特色方面的优势，ATi在RV630/610上都加入了比G84/G86更强悍的AvivoHD视频回放技术，其中的UVD通用视频解码引擎，能同时实现H.264和VC-1编码视频的硬件级解码，继续丰富图形加速显卡在视频回放方面的能力，进一步释放高清晰视频播放过程时对CPU运算能力的依赖。

ATi强大的高清回放能力也成为ATi的RadeonHD2400系列在入门市场上的重大注码。

R600走向成熟——HD3800系列

　　2007年11月16日，AMD-ATi发布了HD3800系列显卡。

她是业界第一款55nm工艺制造的显卡，业界首款支持DirectX10.1、ShaderModel4.1的显卡。

她基于RV670核心，保留了R600核心大部分特性。

同样拥有320个超标量SP，晶体管数