寻找28nm时代最合理GPU
绝对性能长久以来成为我们衡量显卡的唯一标准，所以AMD和NVIDIA的卡皇之争从来都不缺少观众与喝彩，不过衡量大多数DIY玩家的购买力之后，我们才深刻认识到动辄2000到3000元卡皇仅是少数人的玩物，而不是一款真正适合运行游戏的超值显卡。
从Radeon HD 3800和Geforce GTX 8000系列开始，由于DirectX 10时代着色器Shader计算压力的不断提升，AMD和NVIDIA两大厂商不约而同地采用统一GPU渲染管线，同时辅以大量的缓冲资源和更大规模的显存控制器。这种升级提升了视觉效果，带来了更加自由的3D特效，但是也极大程度上增加了GPU的晶体管集成度，我们看到了一个又一个庞然大物。综合研发成本、用户需求、制作工艺等因素考虑，两家GPU厂商都认为设计一个成本、功耗、性能合理的GPU更符合当时的要求，同时GPU代工厂商台积电TSMC也在寻求不断突破，满足GPU对于晶体管近乎饥渴的要求。
AMD与TSMC台积电向来有很好合作
在2007年AMD实施了“Sweet Spot”计划，侧重制造一款玩家买得起的高性能显卡，第一款产品是Radeon HD 3870，其后AMD的Radeon HD 4870/4850可以说是“Sweet Spot”计划中的第二代产品，它们强大的性能，合理的价格受到用户的好评。在这之后，AMD更加注重每一代GPU架构全部产品线的建设，特别是在Radeon HD 5000时代，从400元的HD 5450到4000元的HD 5970，每一个性能档次都有高性价比的AMD显卡。
全新GCN图形体系带来更好DirectX 11性能
一转眼我们来到了2012年，这并不是世界末日，也不是少数厂商建立垄断的时候，而是一个新架构和新工艺同时到来的年代。公元2012年1月9日，经过了艰难的研发和不断调优，被全球媒体誉为颠覆性架构的AMD全新GCN图形体系终于诞生了第一个产品，旗舰级Radeon HD 7970终于来了。在迎来顶级显卡HD 7900系列之后，价格稍低的高端显卡HD7800也顺利上市，而在千元级价位让众多国内玩家众望所归的HD 7700显卡在今年4月正式来到大陆市场。
定位在800元以下人民币市场的HD7750显卡
作为28nm工艺迄今为止最小的核心，Radeon HD7750显卡代号Cape Verde，这颗核心更加小巧紧凑，成本更加合理和可控。作为应对中端市场需求的产品，它的售价相对来说也更加低廉，中国区官方定价在799元附近。对于一颗核心面积更小的GPU来说，既要保证合理的性能，还要控制发热和耗电，只有这样才能把价格控制在用户能够接受的范围之内，Cape Verde核心在中国可是背负了不小的压力。
HD7750为何在中国区又现特供
面对竞争对手在上一代发布的Geforce GTX550Ti显卡，AMD本次发布的Cape Verde核心Radeon HD7750显卡在芯片规模方面控制更加合理，由此带来的优势是功耗比对手要低20W以上，散热和PCB设计也更加轻松自如。那么如何借助TSMC 28nm工艺和GCN架构的优势来提升产品性能？AMD选择了为中国用户提供更好的做工并提升额定频率这条最为直接快捷的道路。
HD7750在国外的频率仅为800/1125MHz
在很多玩家的印象中，千元以下级别的显卡在性能方面值得期待，但是其性能增值服务并不是重点，因为成本方面的严格限制，很多显卡在供电和PCB方面缩水严重，在额定频率下平稳运行而不考虑性能提升潜力，成为芯片厂商和板卡厂商熟悉的默契。因为其定位原因，Radeon HD7750显卡在诞生之初也面临这种尴尬，供电不足和散热器热容量较小让Cape Verde核心无法有效发挥。
中国区HD7750拥有更高频率
HD7750国外发布上市的版本默认核心/显存频率为800/1125MHz；也就是说，国内发售的版本已经在核心频率上得到了较明显的提高。经AMD介绍，他们凭借多年对国内市场的了解，经过反复论证，最终决定特别针对国内市场推出具备更高频率的HD7750，从而为消费者带来更高性价比的选择。实际上HD7750也将是AMD在国内的主推产品。
HD7700系列显卡定位清晰
中国版HD7750可以说是一款独具匠心的特供显卡，它拥有512个流处理单元、32个纹理单元以及16个光栅单元。它和更高一个级别的HD7770显卡均配备了1GB容量的GDDR5显存，显存位宽同为128-bit。国内上市的HD7750的默认核心/显存频率达到了900/1125MHz，核心频率相对国外版已经有了显著提升，而显存频率则保持了一致。
HD7750之所以具备更高的默认运行频率，其主要底气来源于PCB版型从过去的单槽无外接供电转变成了HD7770公版方案，特别是6-PIN供电的加入让这款显卡具备更深的超频潜能，GPU在高频之下运行能够获得更加充沛的电力保障，这让新的HD7750大陆版性能较之过去又有了不小的提升。
中国区HD7750和HD7770供电设计完全一样
我们知道显卡PCI-E插槽拥有至少75W的供电能力（现在普遍的PCI-E 2.0对这一供电进一步提升到150W左右），而Cape Verde核心在800MHz频率下运行是不需要外接供电的，但是当频率提升到900MHz甚至1GHz，就必须要有独立的6-pin供电来提供新增的75W电力，这一点从海外版HD7750超频能力受限已经得到了验证。在供电元件方面，海外版HD7750采用2+1+1项供电方案，而中国版HD7750采用3+1+1项供电方案，GPU芯片在高频下可以获得强大且纯净的电流支持，超频空间进一步扩大。
依靠优势架构换取更高效率
Radeon HD 7750所使用的GCN架构特色由以下几个主要的部分组成，它们共同作用提升了GPU在着色器计算和几何计算方面的性能，其中最有看点的就是AEC引擎和全面向量化的ALU计算单元：
GCN架构特色总览
1、基于HKMG的TSMC全新28nm工艺，频率可以得到更轻易提升。
2、包含了几何引擎、光栅化引擎以及一级线程管理机制的前端ACE（ Asynchronous Compute Engine），长期以来成为瓶颈的GPU几何处理能力将得到突破。
3、负责处理运算任务及Pixel Shader的8个CU（Compute Unit）集群，包含在CU内部负责处理材质以及特种运算任务如卷积、快速傅里叶变换等的Texture Array，二级线程管理机制以及与它们对应的Shared+unified Cache等缓冲体系。
Radeon HD7750显卡GPU架构分布
Radeon HD 7750显卡使用的Cape Verde核心拥有8组CU单元，合计512个向量ALU。由于与CU单元绑定这一特性，Cape Verde拥有了32个TA/TMU单元。作为一款中端显卡，其后端由4组ROP单元组成，每组拥有4个ROP单元，合计可以在一个周期内完成16个光栅化操作。显存控制器方面则由2个64bit MC构成128bit显存总线，每个MC对应256K的L2 Cache，这个数值是旗舰级的HD7900系列的2倍。
上述这些特性，让Cape Verde核心拥有了Tahiti这一AMD当前旗舰级构架31%的ALU规模，50%的ROP规模，66%的L2 cache规模以及27%的显存带宽资源，这种资源组合得到的结果是Radeon HD7750拥有更高的单个流处理器执行效率。按照AMD的说法，在1920X1080分辨率下Cape Verde的性能是优秀的，更高的分辨率和更大的AA设置会导致更多地性能下降，但作为一款中档显卡来说，这种下降是可以接受的。
Radeon HD 7750显卡的核心计算单元ALU团簇的名称从VLIW SIMD变成了Compute Unit，名称的改变不仅标志着功能及用途的变迁，更暗示了内部结构的方向性变化。Tahiti拥有32个CU单元，CU内部包含4组SIMD CORE，每组SIMD CORE由16个标准Vector ALU构成，所以Tahiti的一个CU单元拥有64个Vector ALU，32个CU单元合计拥有2048个Vector ALU。
Radeon HD7750架构CU单元结构细节
除了负责浮点吞吐的SIMD CORE之外，Tahiti构架的每个CU单元还拥有在一个Scalar Unit，Scalar单元中包含Int ALU单元，可以用来处理整数指令以及特殊函数。另外，对线程效率至关重要的原子操作（Atomic）也在该单元中执行。更新之后的CU单元在计算能力和效率方面有了长足的进步，不仅令Compute Shader处理能力大幅提升，进而提升了GPU在DirectX 11环境下的图形性能，而且在通用计算领域也获得了更加广阔的前景和更多样化的发展可能。
28nm新工艺成为HD7750最坚实支撑
在新工艺的采用方面，AMD一直走在NVIDIA前面，在2010年AMD已经透露出希望能够成为业界首个推出28nm工艺图形处理器的厂商，也就是说AMD希望在28nm节点工艺上能够再次领先其老对手NVIDIA，就如同之前在向90nm, 80nm, 65nm, 55nm以及40nm节点工艺过渡时那样。借助今年初Radeon HD 7970显卡的成功上市，AMD实现了这个期待，而28nm工艺带给芯片神奇般的性能提升，也是超乎用户和媒体意料之外的。
TSMC 28nm工艺生产的AMD GPU芯片
通过先进的28nm high-k metal gate (HKMG)工艺，AMD Radeon HD 7750显卡将能够进一步提升性能，同时在改进功能的同时也可以进一步降低功耗以及产品成本。同时AMD公司预计其风险也可以得到很好得控制，显卡默认频率能够轻松站上1GHz大关，并且拥有足够的再超频空间。
工程师与芯片晶圆合影
TSMC的28nm HKMG工艺引入了诸多先进的制造方式以及技术，工艺进步所带来了更小的节点尺寸以及与之对应的更低的亚阀电压，不仅更好的控制了芯片的整体发热和功耗，更可让芯片面积大幅缩小超过40%，这对于芯片的可制造性有极大的帮助。除了更小的刻线宽度以及对应的更低的亚阀电压，本次TSMC采用的28nm HKMG工艺还有三个非常值得关注的重要改进，分别是High-K（高介电常数）材料的引入，GateLast（后栅）处理，以及nMOS/pMOS分开处理的金属栅极。
在使用了28nm工艺之后，GPU芯片相比40nm可将运行功耗降低大约15%、漏电率降低50%以上，最终带动整体能效提升大约35%，仅有15亿个晶体管的Radeon HD 7750显卡使用的Cape Verde核心因此在每个能量单位（瓦特）上发挥最佳性能。
Radeon HD7750显卡Cape Verde核心近照
相比NVIDIA现役的老一代主流级显卡GTX550 Ti，HD7750通过新工艺获得的性能功耗比优势非常明显。在性能相近的情况下，用户通常更愿意购买省电的产品，因此HD7750在与GTX550 Ti的竞争中无疑占据了上风。同时对于超频玩家而言，一款价格在800元以下的显卡如果拥有强劲的性能，一定会成为接下来一段时间的重点关注对象。
