R600每個(gè)Stream Processing Units的結(jié)構(gòu)

 

    Branch Execution Unit（分歧執(zhí)行單元）進(jìn)行流控制和條件運(yùn)算，BEU獲得指令包后將會(huì)安排至它管轄下5個(gè)ALU執(zhí)行，流控制效率非常高，幾乎不產(chǎn)生延遲或者性能損失。General Purpose Registers（通用寄存器）存儲(chǔ)輸入數(shù)據(jù)、臨時(shí)數(shù)值和輸出數(shù)據(jù)，并不存放指令。

 

    與傳統(tǒng)GPU ALU架構(gòu)不同的是，R600的5D SIMD矢量ALU可以在動(dòng)態(tài)流控制的支配下自由的處理任何組合形式的指令，諸如1+1+1+1+1、2+2+1、4+1等組合形式。

 

 

    換句話說，既然是5D SIMD矢量架構(gòu)，那么內(nèi)部的5個(gè)1D ALU就只共享一個(gè)指令發(fā)射端口，但是R600的Thread Processor可以智能的將各種離散指令（比如將5個(gè)1D指令）分類打包，然后通過分支執(zhí)行單元交給5D SIMD矢量ALU處理，這樣同樣能夠保證GPU所有的ALU資源不被浪費(fèi)！

 

    宏觀上R600依然是SIMD矢量架構(gòu)，但在微觀上可以稱之為超標(biāo)量架構(gòu)，完美支持Co-issue（矢量指令和標(biāo)量指令并行執(zhí)行），單時(shí)鐘周期可以進(jìn)行5次MAD（Multiply-Add，乘加）運(yùn)算。另外還可以看到，5個(gè)1D ALU其中有個(gè)“胖”一點(diǎn)的，它除了MAD之外還能夠進(jìn)行一些特殊（SIN、COS、LOG、EXP等函數(shù)）運(yùn)算，在特殊條件下提高運(yùn)算效率！

 

    現(xiàn)在R600的架構(gòu)優(yōu)勢就完全體現(xiàn)了出來，它擁有如假包換的64×5＝320個(gè)恐怖ALU陣容，說它是320個(gè)流處理器毫不為過，尤其是在科學(xué)計(jì)算方面，320個(gè)流處理器可以很容易就發(fā)揮出接近100%的效能，而普通多核心CPU想要發(fā)揮出70%的效能都非常困難。

 

 

    通過上圖可以看出R600XT的理論浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算能力＝320（SPU）×2（MAD指令）× 742MHz＝475 GLOPS，而G80Ultra的理論浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算能力＝128×2×1500MHz＝384 GLOPS。R600的晶體管規(guī)模與G80相近，卻實(shí)現(xiàn)了更高的理論運(yùn)算能力，并且突破了傳統(tǒng)GPU架構(gòu)的瓶頸，提升了單位晶體管所實(shí)現(xiàn)的效能！但是，理論歸理論，GPU在實(shí)際游戲中的表現(xiàn)還要受到多方面因素的制約，R600的動(dòng)態(tài)流控制能否最大限度發(fā)揮320個(gè)流處理器的實(shí)力，這還有待測試證明。

 

    通過前面的分析我們可以初步得出這樣的結(jié)論：G80純標(biāo)量架構(gòu)的效能比較依賴于將矢量指令拆分為標(biāo)量指令的效率；而R600超標(biāo)量架構(gòu)的效能依賴于將各種混合指令重新排序并且打包分配給SIMD單元的效率。R600雖然在流處理器數(shù)量上有著絕對優(yōu)勢，但在架構(gòu)執(zhí)行效率方面受到的限制也比較多。