تاریخچه کارت‌ های گرافیک AMD/ATI (قسمت دوم)

ATI Radeon X1900 XTX (2006)

یک سال بعد از معرفی Radeon X1800 XT، ای‌تی‌آی از پردازنده‌ی گرافیکی R580 در کارت Radeon X1900 XTX رونمایی کرد. تفاوت اصلی بین Radeon X1800 XT و Radeon X1900 XTX در این بود که تعداد پایپ لاین‌های پیکسل X1900 به میزان قابل توجه سه برابر پایپ لاین‌های X1800 افزایش یافته بود. بقیه‌ی مشخصات هسته در این دو کارت تفاوتی با یکدیگر نداشتند. این تغییرات باعث می‌شدند تا X1900 XTX در شرایط مختلف نتایج متفاوتی به دست بدهد. برای مثال کارت جدید ATI در بعضی کاربردها و بازی‌ها عملکردی تا سه برابر بهتر از مدل قدیمی از خود نشان می‌داد، در حالی که در دیگر موارد عملکرد آن با X1800 XT هیچ تفاوتی نداشت.

ATI Radeon X1950 XTX (2006)

ATI بعدها تصمیم گرفت کارت‌های X1900 XTX خود را با فرآیند ساخت ۸۰ نانومتری تولید کند. هسته‌های جدیدی که با این روش تولید می‌شدند RV580+ نام داشتند و کارت‌های گرافیکی که از این هسته‌ها استفاده می‌کردند نیز Radeon X1950 XTX نام گرفتند. طراحی هسته تغییری نکرده بود، اما بهبود فرآیند ساخت به ATI این اجازه را می‌داد تا سرعت کلاک را در کارت‌های جدید افزایش دهد. ATI هسته‌های جدید را همراه با حافظه‌ی GDDR4 در کارت‌های جدید خود به کار گرفت. ترکیب این تغییرات باعث می‌شد 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 کارت‌های Radeon HD 2000 بود و در واقع X1950 XTX قرار بود تا به صورت موقت خط تولید کارت‌های ATI را تا عرضه‌ی 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 نام TeraScale را در سال ۲۰۰۷ و همزمان با عرضه‌ی اولین کارت‌های سری Radeon HD 2000 معرفی کرد. ترا اسکیل اولین معماری یکپارچه‌ی سایه‌زن ATI و همچنین اولین طراحی جدید این شرکت پس از ادغام در AMD محسوب می‌شد. ترا اسکیل به گونه‌ای طراحی شده بود تا کاملاً با Pixel Shader 4.0 و DirectX 10.0 مایکروسافت سازگار باشد. این معماری اولین بار در هسته‌های R600 ظاهر شد. هسته‌های جدید ATI در کارت گرافیک پرچمدار Radeon HD 2900 XT استفاده می‌شدند.

Radeon HD 2900 XT از ویژگی‌های چندرسانه‌ای مشابه با نسل قبل استفاده می‌کرد. دلیل اتخاذ چنین تصمیمی کاهش هزینه‌ی تولید چیپ بود. علاوه بر این، CPU ها در آن زمان به قدری قوی شده بودند که می‌توانستند وظیفه‌ی دیکود کردن فایل‌های چندرسانه‌ای (media decoding) را به تنهایی به عهده بگیرند.

اگرچه معماری کارت‌های جدید ATI تفاوت قابل توجهی با معماری کارت‌های سری Radeon X1000 داشت، اما یکی از ویژگی‌های مشترک بین آن‌ها استفاده‌ی هر دو از تکنولوژی Ultra Threaded Dispatch بود که در قسمت قبل به آن اشاره کردیم. این تکنولوژی اختصاصی ATI در کارت‌های جدید به روزرسانی شده بود تا کارایی و بهره‌وری را افزایش دهد.

پردازنده‌های گرافیکی R600 با استفاده از فرآیند ساخت ۸۰ نانومتری تولید می‌شدند و ۳۲۰ پردازنده‌ی استریم، ۱۶ TMU و ۱۶ ROP داشتند. هسته‌ی این پردازنده‌ها همچنان از باس حلقوی استفاده می‌کرد؛ این بار از ۸ مموری کنترلر ۶۴ بیتی که به ۵۱۲ مگابایت حافظه‌ی GDDR3 یا ۱ گیگابایت حافظه‌ی GDDR4 متصل شده بودند.

Radeon HD 2900 XT عملکرد خوبی از خود نشان می‌داد، 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 می‌شد، به جز فرآیند ساخت کوچک‌تر (۵۵ نانومتری) تفاوت چندانی با کارت قدیمی‌تر نداشت. AMD همچنین رابط مموری را به PCIe 2.0 بروزرسانی کرد. مهمترین تغییر هسته‌ی گرافیکی Radeon HD 3870 (که R670 نام داشت)، اضافه شدن UVD (موتور اختصاصی ATI برای رمزگشایی سخت‌افزاری از فایل‌های 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 می‌شد، اما به طور کلی، این کارت جهش عملکرد چشمگیری را تجربه نمی‌کرد.

ATI Radeon HD 4870 (2008)

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

پردازنده‌ی 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 سریع‌تر بود. هرچند Radeon HD 4870 از لحاظ عملکرد به GeForce GTX 280 انویدیا نمی‌رسید، اما به طور قابل توجهی ارزان‌تر از رقیب خود بود و از این جهت عملکرد بسیار رقابتی از خود نشان می‌داد. همچنین AMD از عبارت «بازگشت ATI به بازار گرافیک‌های بالارده» برای بازاریابی این کارت استفاده می‌کرد.

ATI Radeon HD 4890 (2009)

ATI با بهینه سازی چیپ RV770 و مجهز کردن آن به سرعت کلاک بالاتر، پردازنده‌ی گرافیکی RV790 را تولید کرد که در کارت Radeon HD 4890 استفاده می‌شد. اگرچه سرعت کلاک این کارت ۱۰۰ مگاهرتز از Radeon HD 4870 بیش‌تر بود که باعث بهبود اندکی در عملکرد کلی کارت می‌شد، 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 کارت‌های بالارده‌ی Radeon HD 5870 خود را به بازار عرضه کرد. ATI در این کارت‌ها از معماری جدید خود با نام TeraScale II استفاده کرده بود تا به وسیله‌ی آن بتواند از DirectX 11 پشتیبانی کند. بهبود کلیدی ترا اسکیل ۲ نسبت به ۱ این بود که در معماری جدید، هر پردازنده‌ی استریم به تنهایی می‌توانست به طیف وسیع‌تری از دستورالعمل‌ها رسیدگی کند.

هسته‌ی جدید ATI که درون کارت Radeon HD 5870 جای گرفته بود Cypress نام داشت. این هسته‌ی گرافیکی از ۱۶۰۰ پردازنده‌ی استریم، ۸۰ TMU و ۳۲ ROP بهره می‌برد. Radeon HD 5870 فرکانسی برابر ۸۵۰ مگاهرتز داشت و به یک گیگابایت حافظه‌ی GDDR5 روی رابط ۲۵۶ بیتی متصل بود. هسته‌ی کارت توسط فرآیند ساخت ۴۰ نانومتری تولید شده بود که این اجازه را به کارت می‌داد تا باوجود استفاده از پردازنده‌ی گرافیکی پیچیده‌تر، مصرف برق کمتری داشته باشد.

به طور کلی، Radeon HD 5870 دوبرابر سریع‌تر از کارت‌های گرافیک قبل از خود بود و توانست برای مدتی عنوان «سریع‌ترین گرافیک دنیا» را یدک بکشد.

AMD Radeon HD 6970 (2010)

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

AMD متوجه شده بود که هسته‌های Cypress برای تغذیه‌ی پردازنده‌های استریم ناکارآمد هستند. معماری Cypress از این جهت غیر بهینه عمل می‌کرد که در آن تمامی هسته‌ها 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 پردازنده‌های استریم بود که منجر به افزایش بهره‌وری GPU می‌شد.

AMD همچنین برای اولین بار موتور SIMD را در کارت‌های گرافیک سری ۶۰۰۰ خود به کار گرفت. نتیجه‌ی این تغییرات به عنوان معماری TeraScale 3 شناخته می‌شود.

پرچمدار کارت‌های گرافیک سری ۶۰۰۰ AMD با نام Radeon HD 6970 مجهز به ۱۵۳۶ پردازنده‌ی استریم، ۹۶ TMU و ۳۲ ROP بود. هسته‌ی 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 حافظه‌ی GDDR5 بهره می‌برد. تغییرات معماری در کارت گرافیک جدید AMD باعث می‌شد تا 6970 به راحتی مدل‌های پیشین را از لحاظ کارایی پشت سر بگذارد و در عین حال از لحاظ مصرف انرژی نیز بهینه‌تر 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 جدید Graphics Core Next (GCN) که بر اساس ریز-معماریِ «کامپیوتر کم دستور» (RISC) طراحی شده بود روی آورد. یکی از اهداف AMD طراحی پردازنده‌ای بود که به صورت همزمان هم برای گیمینگ، و هم برای «محاسبات همه‌منظوره 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 کارت‌های سری Radeon HD 7000 ظاهر شد. پرچمدار این سری یعنی Radeon HD 7970 به ۲۰۴۸ پردازنده‌ی استریم، ۱۲۸ TMU و ۳۲ ROP مجهز شده بود و با فناوری ساخت ۲۸ نانومتری تولید می‌شد. به لطف بهبود فرآیند ساخت، باوجود افزایش منابع استفاده شده در کارت گرافیک Radeon HD 7970 Tahiti، این کارت از مدل‌های قبلی جمع و جورتر بود و می‌توانست در سرعت‌های کلاک بالاتری کار کند. Radeon HD 7970 با فرکانس ۹۲۵ مگاهرتز و ۳ گیگابایت حافظه‌ی GDDR5 روی باس ۳۸۴ بیتی عرضه شد.

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

AMD Radeon HD 7970 GHz Edition (2011)

پس از عرضه‌ی کارت گرافیک Radeon HD 7970، انویدیا با معرفی GeForce GTX 680 که اندکی از کارت AMD سریع‌تر بود، دوباره عنوان سازنده‌ی سریع‌ترین کارت گرافیک جهان را از آن خود کرد. AMD نیز با افزایش سرعت کلاک کارت Tahiti به ۱۰۰۰ مگاهرتز و عرضه‌ی 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 می‌داد. 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

کارت‌های سری Radeon HD 8000 AMD هیچ قابلیت جدیدی با خود به همراه نداشتند و در واقع عرضه‌ی مجدد کارت‌های سری ۷۰۰۰ تحت نام تجاری جدید بودند. بسیاری از آن‌ها از هسته‌هایی با معماری GCN و تعداد کمی از معماری قدیمی‌تر TeraScale استفاده می‌کردند.

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 پردازنده‌ی گرافیکی جدید آن با نام Hawaii جایگزین شد. هسته‌های هاوایی با همان لیتوگرافی ۲۸ نانومتری ساخته می‌شدند و معماری آن‌ها در واقع بر اساس نسخه‌ی بهبود یافته‌ای از معماری GCN بود. سایز کش L2 در این پردازنده‌های 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 کارت‌ها از تکنولوژی TrueAudio خود نیز رونمایی کرد که با استفاده از هسته‌های DSP پردازش صوتی را در نرم‌افزارهای بهینه شده برای این منظور سرعت می‌داد.

پردازنده‌ی گرافیکی هاوایی شامل ۲۸۱۶ پردازنده‌ی استریم، ۱۷۶ TMU و ۶۴ ROP می‌شد که از طریق باس ۵۱۲ بیتی به ۴ گیگابایت حافظه‌ی 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 می‌گذاشت. مدل پایه‌ی این کارت (reference card) که توسط خود AMD تولید می‌شد از مشکلات حرارتی رنج می‌برد. این مشکلات باعث می‌شدند که کاربران برای عملکرد کارت در حیطه‌ی دمایی مناسب، مجبور به پایین آوردن سرعت کلاک آن شوند. این مشکلات با عرضه‌ی نسخه‌هایی از این کارت توسط شرکای سخت‌افزاری AMD و استفاده‌ی آن‌ها از سیستم‌های خنک کننده‌ی بهینه‌تر به طور کامل حل شد و R9 290X توانست برای مدتی عنوان سریع‌ترین کارت گرافیک بازار را به خود اختصاص دهد.

AMD Radeon R9 Fury X (2015)

پرچمدار بعدی AMD هم از نسخه‌ی به روز شده‌ای از معماری GCN استفاده می‌کرد. پردازنده‌ی گرافیکی کارت Radeon R9 Fury X با نام فیجی، ۸.۹ میلیارد ترانزیستور را در خود جای داده بود که باعث می‌شد این کارت بتواند از ۴۰۹۶ پردازنده‌ی استریم، ۲۵۶ TMU و ۶۴ ROP روی چیپ خود میزبانی کند. آنچه حتی از هسته‌ی غول آسای این کارت نیز بیشتر قابل توجه بود، پیشتازی AMD در معرفی «مموری پهن-باند» یا HBM (High-Bandwidth Memory) بود. فیجی از ۴ گیگابایت مموری HBM با سرعت 512GB/s روی یک باس ۴۰۹۶ بیتی استفاده می‌کرد.

AMD که همچنان از فناوری ساخت ۲۸ نانومتری برای تولید کارت‌های گرافیک خود استفاده می‌کرد، با مشکل پردازنده‌ی گرافیکی بزرگ و داغ شدن مواجه شده بود. برای غلبه بر این مشکل AMD در Fury X از سیستم خنک کننده‌ی مایع استفاده کرد. Radeon R9 Fury X از GeForce GTX 980 سریع‌تر بود، اما گاهی اوقات عملکرد ضعیف‌تری نسبت به GeForce GTX 980 Ti از خود نشان می‌داد. به همین دلیل، نمی‌توان نظر قطعی درباره‌ی پیروز نهایی رقابت دو غول سازنده‌ی پردازنده‌های گرافیکی در نسل قبل داد و تعیین پادشاه کارت‌های 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 می‌رود. این کارت با هسته‌ی جدید خود با نام Polaris، برای پرچمدار بودن و تصاحب لقب سریع‌ترین کارت گرافیک طراحی نشده، بلکه آمده است تا نقش یک کارت میان رده و خوش قیمت را در بازار بازی کند. می‌توان انتظار داشت کارت‌های بالارده‌ی طراحی شده بر مبنای معماری پلاریس تا اواخر سال جاری توسط AMD معرفی شوند.

Radeon RX 480 مجهز به ۲۳۰۴ پردازنده‌ی استریم، ۱۴۴ TMU و ۳۲ ROP است که از طریق یک باس ۲۵۶ بیتی به ۴ یا ۸ گیگابایت حافظه‌ی GDDR5 متصل شده‌اند. فرکانس پایه‌ی هسته روی ۱۱۲۰ مگاهرتز تنظیم شده است که می‌تواند در مواقع نیاز تا ۱۲۶۶ مگاهرتز نیز افزایش پیدا کند. پردازنده‌ی گرافیکی این کارت دارای مقدار قابل توجه ۲ مگابایت حافظه‌ی کش L2 است تا وابستگی پردازنده را به حافظه‌ی 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 جدید با معماری پاسکال) حرفی برای گفتن ندارد، اما با قیمت مناسب خود در برابر کارت‌هایی چون GeForce GTX 970 و GTX 1060 عملکرد قابل قبولی از خود به نمایش می‌گذارد.