Radeon HD 6800 シリーズ アーキテクチャ
これまで、Radeonのラインナップは毎年刷新され、プロセスの改善も行われてきました。しかし、Radeon HD 6800シリーズは、2009年4月にRadeon HD 4770の製造に初めて使用されたのと同じTSMCベースの40nmノードを使用して提供されます。40ナノメートル技術は、Radeon HD 5000シリーズにも導入され、現在、Radeon HD 6800に再利用されています。AMDのGPU部門のCTOであるエリック・デマーズ氏によると、今回は確立されたプロセスに固執することが財務的に理にかなった選択だったとのことです。歩留まりに基づいて、同社は基本的に、同様のコストで2つの32nmプロセッサか3つの40nm GPUのどちらかを選択する必要がありました。しかし、ここからはAMDが32nmをスキップして、直接28nm製造に移行すると予想されます。
この回路図では、AMDのRadeon 5800シリーズと6800シリーズのGPUの違いを見分けるのは難しいでしょう。実際、目を細めてSIMDエンジンの数を数えてみると、新しいBarts GPUはCypressのRadeon HD 5870と比べて明らかに性能が劣っているように見えます。もちろん、パフォーマンスは数字で測れます。
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| ヘッダーセル - 列 0 | Radeon HD 5850 | Radeon HD 5830 | Radeon HD 6870 | Radeon HD 6850 |
|---|---|---|---|---|
| シェーダープロセッサ: | 1440 | 1120 | 1120 | 960 |
| テクスチャ単位: | 72 | 56 | 56 | 48 |
| カラーROP: | 32 | 16 | 32 | 32 |
| コアクロック: | 725MHz | 800MHz | 900MHz | 775MHz |
| GDDR5 メモリクロック: | 1000MHz | 1000MHz | 1050MHz | 1000MHz |
| メモリバス: | 256ビット | 256ビット | 256ビット | 256ビット |
| メモリ帯域幅（GB/秒）: | 128 | 128 | 134.4 | 128 |
| ダイサイズ: | 334 mm2 | 334 mm2 | 255 mm2 | 255 mm2 |
| トランジスタ数（10億個） | 2.15 | 2.15 | 1.7 | 1.7 |
| 最大出力: | 151ワット | 175ワット | 151ワット | 127ワット |
| アイドル電力: | 27ワット | 25ワット | 19 W | 19 W |
Radeon HD 6870は14個のSIMDエンジンを搭載し、各エンジンは4個のテクスチャユニットと16個のストリームプロセッサを搭載しています。各ストリームプロセッサは5個のALU（AMDはストリームコアと呼んでいます）を搭載しています。そのため、このGPUは合計1120個のストリームコアと56個のテクスチャユニットを備えています。GPUチャンネルは4つのレンダリングバックエンドを介して出力され、各バックエンドには8個のカラーROPユニットが搭載されているため、実質合計32個のROPが実現されます。4つの64ビットメモリコントローラにより、合計256ビットのメモリインターフェースが実現されています。
もしこの話に聞き覚えがあるとしたら、それはおそらく、スペック面から見れば、新しいRadeon HD 6870は本質的にRadeon HD 5830のレンダリングバックエンドを2倍にしたものだからだ。あるいは、別の見方をすれば、Radeon HD 6870は5870と同じバックエンドを持ち、シェーダーコアの数が少ないだけだ。Radeon HD 5830が発売されたとき、私たちはROPの容赦ない半減を嘆いたが、ある意味ではRadeon HD 6870は5830が本来どうあり得たのかを示していると言えるだろう。
しかし、パフォーマンスを左右するもう1つの重要な要素、それがクロックレートです。40nm製造プロセスを採用しているにもかかわらず、900MHz動作のBarts GPUは、5830はもちろん、5850よりもはるかに高速です。これは、クロックサイクルあたり1つのプリミティブと1つの頂点に制限されているため、ジオメトリスループットが725MHzのRadeon HD 5850よりも約25%高いことを意味します。同時に、6870のテクスチャユニットとALUの不足（5850と比較）は、より高いコアクロックによって相殺され、全体的なパフォーマンスはほぼ同等になっています。
結局のところ、Radeon HD 6870はRadeon HD 5850よりもわずかに優れたパフォーマンスを発揮しますが、シリコン搭載量は約25%少なく、アイドル時の消費電力と全体的なコストを削減できると言われています。これはエンドユーザーにとって明確なメリットです。Radeon HD 6870のメモリは1050MHzで動作し、5850の1000MHzよりもわずかに高速です。Radeon HD 6870のメーカー希望小売価格は240ドルで、Radeon HD 5850のオンライン販売価格は260ドル以上（リベートによりさらに安くなります）ですが、それよりもわずかに安くなっています。
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AMDのRV870 GPUをベースにした2つ目の製品は、Radeon HD 6850です。唯一の違いは、GPUの14個のSIMDのうち2個が無効化されているため、合計960個のストリームコアと48個のテクスチャユニットを備えた12個のSIMDになっていることです。コアクロックは775MHzに低下しますが、レンダリングバックエンドはすべてそのまま残っています。その結果、Radeon HD 5830よりも大幅に高速なパフォーマンスが期待できます。AMDのRadeon HD 6850の希望小売価格は180ドルで、Radeon HD 5830カードもこの価格で見つかることもありますが、大部分は200ドル台です。Radeon HD 6850にとってさらに脅威となるのは、Nvidiaの猛攻です。これについても、後ほど詳しく分析します。
テッセレーション
表面的には、Bartsベースの両SKUは（少なくともアーキテクチャ的には）Cypressから完全に派生しているように見えます。しかし、AMDのエンジニアは、注目すべき改良と機能追加が行われていることを保証しています。おそらく最も注目すべきパフォーマンス向上要素は、強化されたテッセレーションユニットでしょう。AMDによると、スレッド管理とバッファリングの改善により、同社が（実用上）最も重要な範囲と考える14テッセレーション係数以下の領域において、1.5倍から2倍のパフォーマンス向上が見込まれています。この結果は、Unigine Heavenベンチマークで確認できます。
最初のグラフはテッセレーションを適用していないベンチマーク結果を示しており、2番目のグラフは通常のテッセレーションレベルを有効にした場合の結果を示しています。テッセレーションを適用すると、Radeon HD 6850はRadeon HD 5850クラスのパフォーマンスに達し、Radeon HD 6870は他のRadeonを凌駕することがわかります。
これはAMDにとって特にデリケートな問題です。NVIDIAがGF100を発表した際、AMDはAMDを直撃し、単一の固定機能テッセレーションユニットではスケーリングがうまくいかないと主張しました。NVIDIAは代わりに、同アーキテクチャの各シェーダマルチプロセッサに搭載されているPolymorphエンジンを主張しました。ジオメトリの並列化こそが、さらなるリアリティを実現する鍵だと主張しました。これに対しAMDは、ジオメトリ処理は実際には単一のユニットでより適切に処理されており、そのアプローチの方がはるかに効率的だと反論しています。
結局のところ、テッセレーションの総合的な評価では、NVIDIAは依然としてAMDを上回っています。しかし、ジオメトリ処理能力のポテンシャルによってNVIDIAに優位性をもたらすようなゲームはまだ見ていません。噂によると、NVIDIAはUbisoftを圧倒し、その結果生まれたHAWX 2はAMDにとって最悪のジオメトリシナリオを採用しているとのこと。たとえスポンサー付きだったとしても、これはNVIDIAの優位性を示す最初の例となるかもしれません。AMDがUbisoftにジオメトリの詳細を調整するためのスライダーを追加させることができるかどうかはまだ分かりません。少なくとも、AMDの関係者によると、現時点ではそれが計画のようです。
ドン・ウォリグロスキーは、Tom's Hardwareの元シニアハードウェアエディターです。CPU、GPU、システム構築、新興技術など、PCハードウェアに関する幅広いトピックをカバーしています。
