14nm制程的首秀 Radeon RX 480首发测试

2016年6月1日，AMD于台北电脑展的第二天正式发布了自家采用14nm制程的新显卡——Radeon RX 480，该卡的正式发布标志着AMD也迈进了1x nm时代，同时也正式宣告AMD与NVIDIA新一轮的显卡大战正式开始。虽然AMD和NVIDIA的新卡同属1x nm制程，但目前两家还未形成正面交锋之势，NVIDIA首发的16nm新卡定位是高端旗舰，而AMD的新卡则主攻相对主流的中高端市场，定位的不同决定了把GTX 1080/1070拎出来同RX 480相比没有任何意义。当然，如果非要一战的话，也不是不可能，就看怎么比了......

时间回到6月1日的Computex，准确的说是5月28日的AMD Polaris Tech Day，AMD的全球资深副总裁兼首席架构师Raja Koduri宣称RX 480 CrossFire的性能要超过GTX 1080单卡，之所以这么说，是因为在全球首个DX12游戏《奇点灰烬》中，RX 480的双卡交火平均帧数要高出GTX 1080 3帧左右。用单卡跟双卡比有什么意义？很简单，重点就在于成本上。AMD的意思很明显，RX 480双卡交火性能要超过GTX 1080，但成本却少很多，GTX 1080 Founders Edition的售价为699美元，而RX 480双卡加起来的售价也不过500美元，200美元的价格差，足够再添置一颗性能不错的CPU了，这，正是AMD想告诉我们的。

AMD的全球资深副总裁兼首席架构师Raja Koduri展示Radeon RX 480

说到这里就不得不说一下RX 480的售价：RX 480的售价为249美元，对应的国内售价为1999元人民币。通过价格可以看出，该卡比去年年末发布的R9 380X要贵一些，但要低于R9 390 4G版，因此可以看出RX 480的定位就是R9 380/380X的继任者，主打甜品级市场。那么对应区间的N卡是什么呢？有意思的是N卡没有可以与之对位的显卡，因为这个价格区间本应该用一块“GTX 960Ti”去填补，可NV并没有推出“GTX 960Ti”的意思，因此这块市场是被R9 380X独占的。

AMD Radeon RX 480

如此看来，AMD推出的RX 480似乎有意避开了与N卡的正面对决，当然，这也跟NVIDIA在GTX 960和GTX 970之间的价格性能差过大有关。不过随着NVIDIA新一代Pascal架构显卡的发布，其MAXWELL 2架构的GTX 900系列显卡都迎来了一个大幅降价，欧美那边GTX 970、980以及980Ti均降价约20%，虽然国内这边还没有什么动静，但想必降价大潮也快来了。目前京东非公版GTX 970的售价为2500元左右，打个八折差不多就是RX 480的价格， 因此我们可以将RX 480的对手锁定为GTX 970 。

RX 480 8G版的售价为1999元

以AMD一贯的风格，同售价一定会在性能上领先一些（Fury和Nano这种造价高的卡除外），而根据近阶段外媒的各种跑分爆料来看，RX 480似乎有着和GTX 980差不多相同的性能，事实真是如此么？有一点我们是需要清楚的： AMD官方从未在任何场合宣布RX 480的单卡性能，仅仅强调双卡性能要高于GTX 1080。 这有点不像AMD的风格，就拿之前的R9 380X为例，AMD明确宣称其强于GTX 960 OC版，这次却并未强调单卡性能，不得不让我们怀疑，这个神神秘秘的RX 480到底有着怎样的实力？

讯景的RX 480带有背板

抱着这样的疑问，我们开始了Radeon RX 480的首发测试，我们共收到三块RX 480，其中两块是公版，一块是“讯景的公版”。公版RX 480无需我赘言，大家通过之前的发布会以及京东的预售活动已经算有所了解了，我在这里重点要说的是这块讯景的公版RX 480，这块卡整体外观同标准公版无异，但讯景特意为RX 480设计了一块背板，与此同时，讯景的这块公版RX 480采用了高于公版设定的频率，公版的核心频率为1266MHz，而讯景的这块频率为1328MHz，真可谓是公版中的非公版。

RX 480 CF>GTX 1080？

除了卡，我们还收到了AMD给到我们手里的全新驱动，驱动版本号为16.20.1028。有卡有驱动，还等什么？是时候揭晓RX 480的神秘面纱了！RX 480究竟是和GTX 970性能差不多，还是能追平GTX 980？RX 480双卡交火的性能真的可以同卡皇GTX 1080一战？流言，是时候该终止了，答案，让我们一起来揭晓！

第四代GCN架构亮相

Radeon RX 480不仅是14nm制程的首款显卡，其还采用了AMD全新的GCN 4.0架构。在这里我们先简单回顾一下GCN的四代架构，GCN的初次亮相是2011年的“Tahiti”，对应的显卡是HD 7970；第二代GCN架构诞生于2013年，代表作是采用“Hawaii”核心的R9 290X；第三代GCN我们就比较熟了，就是AMD目前的卡皇——R9 Fury X所采用的“Fiji”核心的架构；第四代GCN架构的代表作正是即将评测的这块RX 480。

Radeon RX 480

Radeon RX 480采用14nm FinFET “Ellesmere”核心，核心面积为232平方毫米。基于GCN 4.0架构的Polaris 10芯片共有2304个流处理器，运算单元数量为36个，TMUs总数量为144个，ROPs数量为32个，四个带宽为64bit的双通道显存控制器组成了总量为256bit的显存控制单元，大小为8GB。

显卡规格比较表
显卡型号	RX 480	R9 380	R9 380X	GTX 970
首发限价	$249	$199	$229	$329
GPU代号	Ellesmere	Antigua	Antigua XT	GM204
GPU工艺	14nm	28nm	28nm	28nm
GPU晶体管	？	5B	5B	5.2B
着色器数量	2304	1792	2048	1664
单精度浮点	5.8 T	3.5 T	4 T	4 T
ROPs数量	32	32	32	56
纹理单元数量	144	112	128	104
核心频率	1120 MHz	？MHz	？MHz	1050 MHz
boost频率	1266 MHz	970MHz	970 MHz	1178 MHz
架构	GCN 4.0	GCN 1.2	GCN 1.2	Maxwell 2
显存频率	2000 MHz	1425 MHz	1425 MHz	1753 MHz
内存位宽	256 bit	256 bit	256 bit	256  bit
内存带宽	256 GB/s	182 GB/s	182  GB/s	224  GB/s
内存类型	GDDR5	GDDR5	GDDR5	GDDR5
内存容量	8 GB	2/4 GB	4 GB	4 GB

注：表中售价均为官方首发限价

我们可以看到，Radeon RX 480的默认核心频率达到了1120MHz，Boost频率更是高达1266MHz，这个频率可以说是AMD显卡史上最高频率。RX 480显存带宽为256GB/s，完整支持DirectX 12 API以及异步运算，在DX12中有着更好的表现。RX 480的默认Pixel Fillrate能力达到了40.5Gpiexls/S，默认Texture Fillrate能力为182.3Gtexels/S。凭借高频和庞大的运算规模，RX 480拥有5.8 TFLOPS的高单精度浮点运算能力，照比上代R9 380提升了65.7%，提升幅度相当惊人。

Ellesmere架构图

GCN 4.0架构Ellesmere芯片由以下主要的部分组成：

1、基于三星的14nm FinFET工艺，照比之前的28nm工艺，为每个CU单元带来15%的性能提升，以及高达2.8倍的能耗比提升。

2、与“Fiji”相同的宏观并行结构，36组CU单元被分为4个Shader Engines，每个Shader Engines包含9组CUs。每个CU的Shader效率照比前代提升了15%，同时几何引擎也有所改进。

3、与Shader Engines一一对应的4组Geometry Unit(几何处理单元)以及4组Rasterizer（光栅化单元）。

4、ACE异步计算单元的总量为4组，同时，还有2组全新的，为异步运算设计的HWS加入到架构中。HWS用来更好地对硬件资源进行调度，提高异步运算效率。

5、二级缓存是之前的2倍，在降低显存带宽需求的同时改善电源效率，在显存运行上更节能。

6、重新设计的PCB结构，整个PCB长度仅有17.8cm，可以轻松改成ITX显卡。

AMD公布的RX 480的具体参数

Ellesmere架构的核心设计，即CU单元与Fiji甚至Hawaii相差甚微，绝大部分uncore部分的结构也完全沿用了Fiji的设计，两者甚至连宏观并行结构和缓冲体系都一模一样。Ellesmere与Fiji之间除了CU总量和显存控制器之外，可以说并没有本质性的差异。最大的改进点在于HWS单元的引入，让新的GCN 4.0架构在异步运算方面可以取得更好的表现。

让超频更容易WattMan全解析

用过A卡的朋友们都知道，AMD的驱动控制器中集成了一个超频软件，叫做“OverDrive”，玩家可以通过该软件方便直观地调教显卡性能乃至CPU性能，当然，作为显卡驱动里的功能，我们主要还是用这个软件来方便地为显卡超频/降频、调整风扇转速以及检测显卡运行状态。喜欢超频的玩家们无需再下载一个第三方超频软件，只需要点开控制中心即可轻松实现性能提升。

AMD OverDrive

随着Radeon RX 480的发布，AMD为我们带来了一个全新的驱动内置显卡超频软件，来取代OverDrive，其名为“WattMan”。WattMan的主要功能同OverDrive一样，都是可以控制GPU电压、GPU核心频率、显存频率、风扇转速和温度等，不同之处在于，WattMan为DIY玩家们提供了“精确超频控制”的多种新途径。

那么这个“精确超频”又何从谈起呢？打开WattMan，在界面中部我们可以看到一个拥有7个节点的折线图，每个节点代表一个阶段，整个折线图就代表了频率的变化曲线。我们可以根据自己喜好，自由设定不同阶段频率所能达到的数值以及相应的GPU电压，这也就是说我们在超频时可以做到频率及电压的阶段性微调，不再像以前那样只是将频率拉杆拉高，设定频率的最大值。

用WattMan实现精确超频

使用WattMan的好处主要有两点，一是更省电，二是能够提高帧率。不过全新的WattMan是Radeon RX 400系列GPU才开始支持的功能，经过我们实测，如果你使用的是AMD之前的GPU，超频工具还是我们熟悉的OverDrive。WattMan的使用方式和传统的超频软件比还是有些区别的，接下来就给大家讲讲如何使用这个全新的超频控制软件。

简单频率曲线控制

频率增加30%前后曲线效果对比

既然叫简单频率曲线控制，其自然是给那些超频新手设计的一种简单的超频方式。在Wattman的初始界面，我们看到一条频率的上升曲线，这条曲线是由AMD的工程师设计好的，最适合当前GPU的频率曲线，我们可以以0.5%的幅度来调整整条曲线的高度，最大幅度为±30%。举例来说，将频率拉高30%，这时7个状态点对应的频率都增加了30%，但频率曲线是不变的。这是一种极为方便的，可以提高性能或节能的方法，同之前的OverDrive超/降频方式也比较接近。

动态频率曲线控制

核心动态频率调节示意

动态频率曲线控制比较适合进阶玩家，玩家可以随意调节每个点的频率状态，根据不同的频率设定会呈现不同的频率曲线，让玩家完全根据自己喜好调整频率。当开启动态频率控制时，原先“N/A”的方块变成了当前的频率数值，玩家可以点击方块输入频率值，也可通过拉动频率拉杆来调整频率。

显存电压频率设置示意

频率方块下方是电压控制块，默认状态是自动调整的，玩家也可以开启手动调整模式，修改不同频率所对应的电压。调压有风险，操作需谨慎，笔者我是不建议非高玩人士去调整电压，一旦设定有误，很容易导致显卡烧毁。此外，核心电压和显存电压是彼此独立的，玩家在加压时需分开设置。

风扇转速控制

除频率调节外，风扇转速调节也是非常重要的，我个人的习惯是在超频时将风扇转速手动设置为100%，这样能够保证显卡在超频时不会因过热而down机。在WattMan里，显卡风扇转速控制也变得更为高级，我们可以设定风扇的最低转速以及目标（最大）转速，甚至还可以通过调整转速与频率的关系来控制风扇的噪音（Min Acoustic Limit），而此前的超频软件只能将风扇当前的转速锁定为固定值。

先进的温度控制

温度和功率控制

在风扇控制选项的旁边是温度控制选项，这是一个全新加入的控制功能，有了这个选项，我们就可以控制GPU的最高温度和目标温度。最高温度也被称为“温度墙”，当到达这个温度时，GPU就会通过降低频率来防止自身过热；目标温度是指在此温度下，风扇转速会逐渐提高以增强散热效果，尽量保证显卡不会超过这个温度。这两个温度既可以通过拉杆来调节，也可以直接在方块中填入适合的数值来设定。

在温度控制下方还有一个功率限制选项，这个选项限制了外接供电输送给GPU的电量，上下限为±50%，其专为Polaris 10 XT而设计。这个选项十分神奇，其神奇之处在于当提高功率限制时，不改变GPU频率曲线，就可以让GPU提升一定幅度的性能，而这个选项在我们之后的测试中也起到了很大的作用，能让我们看清RX 480的真正实力。开启功率限制后，显卡的温度和功耗会提升不少，因此需要一个更好的散热设计来压制骤升的温度。

数据捕捉与实时监测

数据监测模块示意

在整个WattMan软件的最上部是一个数据监测模块，玩家可以通过这个模块直观地看出当前GPU的使用率、频率、温度、显存频率以及风扇转速，这些数据通过折线图的形式展现，玩家将鼠标移线上任意一点，该点的数据就可以在左侧显示出来。除了监测，该模块还可以捕捉GPU的运行信息，这些信息可以更好地帮助用户调整GPU的各项参数。

测试平台硬件环境一览

为保证测试能够发挥显卡的最佳性能，本次测试平台采用最强酷睿芯——Intel酷睿i7-5960X处理器、技嘉X99芯片组主板、影驰Gamer DDR4-2400 8GB 四通道内存、安钛克1200w金牌电源组建而成。详细硬件规格如下表所示:

测试平台软硬件配置
核心配件
CPU	Intel	酷睿i7-5960X
主板	技嘉	GA-X99-Gaming G1 WIFI
核芯显卡	无	无
内存	影驰	Gamer DDR4-2400 8GB x4
硬盘	浦科特	PX-512M6S+
电源	安钛克	HPC-1200
系统及驱动程序
操作系统	Microsoft Windows 10
主板驱动	Intel芯片组驱动
显卡驱动	AMD Crimson（16.20.1028 WHQL）
DirectX环境	DirectX 11
帧数监控	Fraps 3.5.1 or Benchmark

测试平台软件环境一览

为保证系统平台具有最佳稳定性，本次产品测试所使用的操作系统为Microsoft Windows 10正版授权产品，除关闭自动休眠外，其余设置均保持默认，详细软件环境如下表所示。

测试平台软件环境
操作系统	Microsoft Windows 10 专业版
	（64bit / 版本号：10240）
主板芯片组驱动	Intel Chipset Device Software
	（WHQL / 版本号：9.2.3.1022）
显卡驱动	AMD Crimson
	（版本号：16.20.1028 WHQL）
桌面环境	Microsoft Windows 10 专业版
	（2560×1600 / 32bit / 60Hz）

在测试成绩方面，理论性能测试用得分来衡量性能，数值越高越好；游戏性能测试用游戏自带Benchmark及游戏中平均帧数来衡量性能，数值同样越高越好。

理论性能测试：3DMark 11

在进行游戏测试之前，自然是要用权威的软件来看看新卡的实力，首先是有资历的3DMark 11。3DMark 11使用原生DirectX 11引擎，包含四个图形测试项目，一项物理测试和一组综合性测试，并提供了Demo演示模式。该测试程序使用了Bullet物理引擎，使用原生DirectX 11引擎，在测试场景中应用了包括Tessellation曲面细分、Compute Shader以及多线程在内的大量DX11新特性。

3DMARK 11

3DMARK 11 GPU成绩

通过3DMark 11的测试成绩我们发现， Radeon RX 480的成绩稍稍落后于GTX 970，在GTX 970与R9 390之间 ，这的确比较出人意料，之前盛传的RX 480同GTX 980性能相近的传闻不攻自破。难道这就是RX 480的性能水平？有一点需要注意，A卡在3DMark 11里的跑分普遍是要比N卡低的，通过其他显卡的成绩我们也可以看出这点。老3DMark的成绩看完了，我们来看看新3DMark中RX 480的表现究竟如何，新的3Dmark在当下的显卡测试中更具权威性，也是目前被用得最多的显卡性能测试工具（某大娘除外）。

理论性能测试：3DMark FireStrike

于北京时间2013年2月5日推出的新3DMark，采用全新界面设计，除了测试分数，还会展现每个场景测试期间的实时曲线，全程记录帧率、CPU温度、GPU温度、CPU功耗。新3DMark取消了传统的E、P、X模式，取而代之的是根据负载不同所推出的三个场景，其中FireStrike专为基于DirectX 11显卡搭建的高端游戏平台，而CloudGate则支持基于DirectX 10环境的主流硬件，IceStorm则支持入门级DirectX 9设备、手机、 平板电脑 等等。

3DMark FireStrike

3DMark FireStrike GPU成绩

在3DMark FireStrike Extreme测试中，RX 480的成绩超过GTX 970，但并未超过R9 390。不过这三块卡的成绩相差并不大，彼此之间相差也就50-100分，可以说这三块卡基本就是同一性能级的显卡。两次的3DMark都显示，RX 480同GTX 970的性能在理论上应该是差不多的。不过奇怪的是，RX 480的单精度浮点运算性能高达5.8，而GTX 970的单精度性能只有4，前者是后者的1.45倍，理论上RX 480是可以大幅领先GTX 970的，那么造成RX 480性能不尽人意的原因是什么？

插曲：如何还原一个真实的RX 480

大家知道，供电和散热是可以影响显卡性能发挥的，而散热在公版显卡上一般是不会有问题的，毕竟公版卡的散热系统是经过芯片厂商多方位测试才设计出来的，那么问题可能就是出现在供电上了。其实在之前我第一次见到这块卡的时候就很疑惑，官方宣称RX 480的TDP为150w，但公版RX 480的外接供电却只是一个单6pin，单6pin加上PCI-E所能提供的最大电量就是150w，这种刚刚好的设计我认为是不太妥当的，这种设计会大大限制显卡的超频性能和高负载运行性能，难道问题真的出在这个单6pin上？

寒酸的单6pin设计

在之前我们为大家说过，在WattMan里有一个提升GPU功耗限制的选项，这个选项最大可以拉到50%，在这里就有了一个疑问，设计的毫无余量的辅助供电，是如何撑起这50%的提升的？本着好奇的精神，我们进行了这个Power Limit的调校测试，我们以10%为单位，分别看看提升不同幅度时，RX 480的3Dmark FireStrike Extreme成绩有何变化，变化如下图：

PL提升与3DMark分数关系图

通过上图我们可以惊奇地发现，随着Power Limit的提升，3DMark分数也随之提升，在将PL拉高至+50%时，RX 480的得分达到了5648分，比之前提升了整整5%，与GTX 970拉开了一个较大的差距。这是怎么回事？为什么设计为单6pin的RX 480还能通过解除限制再提升5%的性能？这不科学啊！

我个人分析了一种可能，那就是RX 480的TDP可能是“up to 150w”，也就是说RX 480即使在烤机状态下也是达不到150w的，只有在将Power Limit提升后才有可能达到这个值，而这个值很可能就对应了PL+50%的状态。这也就是说，将Power Limit提升50%后，才是这块公版RX 480的真正性能，而出于降低功耗的考虑，AMD官方在驱动中限制了RX 480性能的发挥。

AMD的显卡频率一向是“Up to”，难道TDP也是？

还有一种可能，那就是由于公版的供电设计只有单6pin，孱弱的供电不足以让RX 480发挥真正实力，为了保证显卡在高负载下的稳定性，不得不通过限制供电的方式来降低显卡性能。可通过我们实测发现，即使将Power Limit提高50%，在运行测试软件和游戏时也没有发生系统不稳定的情况，显卡的温度也没有显著提高，但TDP确实有所增加，这就印证了我的第一种猜测——降低功耗，也许AMD只是为了为环保贡献自己的一份力量？

低碳环保人人有责

当然，以上只是我个人的推测，截至这篇首测发稿，AMD官方也没有正面给出答案。相信大家都想看看RX 480的真正实力究竟几何，正是因此，我们接下来的游戏测试将采用RX 480、RX 480 PL+50%与GTX 970这三组成绩，来还原给大家一个真实的RX 480性能。你问我为什么只对比三个数据？之前笔者我写的首测风格是挑出几个代表性游戏，然后来个显卡群测试，不过有的网友反映数据不直观，而且对比图过于臃肿，弄得跟天梯图似的，因此这次我只列出对位显卡的成绩，但将测试游戏规模扩大了一倍，来呈现给各位网友一个更全面更直观的首测。