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。

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。

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。