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      在成功推出Radeon HD4800系列以后,AMD的下一步一直是玩家关注的焦点所在,尤其当40nm RV740性能提前泄露,我们和其他人一样热切期待AMD可以制造新的惊喜。所以,Radeon HD4890到底为我们带来了什么?

    ◆ Radeon HD4890显卡规格解析

      如果你还记得的话,RV770是第一个使用55nm制造工艺,支持DirectX 10.1技术,浮点运算能力超过1TeraFLOPs的GPU,它分为RV770 Pro和RV770 XT两个版本,搭配RV770 XT的Radeon HD4870是首款使用GDDR5显存的显卡,这些技术沿袭至RV790。更多相关的技术讲解,可以参考文章《绝地大反攻 Radeon HD 4870全球首测 》

      RV790同样采用台积电(TSMC)的55nm工艺制造,但是和RV770有所不同,从上图就可以看出核心PCB上的电容数量及位置都有所调整,RV790的面积也要比RV770大。

      我们利用游标卡尺量得RV790的核心面积为17.15mmX16.93mm,而RV770为16.59X16.50mm,更准确的数据是RV790核心从RV770的260平方毫米增大至282平方毫米,晶体管数量也从9.56亿增加到9.59亿。根据外媒报道,RV790是重新Tape out的产品,由台积电使用更高级的55GT制造,针脚与RV770不相兼容。另一方面,RV790并未做任何的架构调整,这点从“HD4890”的名字就能猜出一二。

      据了解,在RV790核心外围,新增加了Decap Ring(去耦环),可以有效降低信号噪音,这也是为什么其核心频率能达到这么高的原因,同时也略微增加了一点点核心面积。

      目前搭配RV790核心的显卡只有一款Radeon HD4890,它的核心频率由HD4870的750MHz提升至850MHz,拥有800个流处理器,浮点预算能力达到1.25 TeraFLOPs;显存继续采用Qimonda出品的GDDR5,型号为“IDGV16-05A1F1C-40X”,预设频率为975MHz (等效于3900MHz数据频率),显存位宽为256bit,提供124.8GB/s的内存带宽,Radeon HD4890显卡标配的显存容量为1024MB。

      如果你认为公版频率不够高,AIB厂商还准备了多款超频版HD4890

      由于预设频率较高,Radeon HD4890显卡的核心电压提高至1.35V,TDP达到190W,高于HD4870,但官方文档特别指出它的待机功耗比HD4870的90W更低,只有60W。此外,PowerPlay技术在公版HD4890显卡上呈现新的情况,显存频率不再动态调整,核心频率及电压则根据应用环境不同而有所变化。

      从外观来看,Radeon HD4890显卡和HD4870并没有太大的变化,输出接口还是双DVI加S-Video,要求双6pin PEG电源输入。当我们把散热器拆除时,就更容易在它身上发现HD4870的影子,Radeon HD4890显卡最主要的改良在于增强了VRM供电设计,接下来的文章我们将详尽介绍具体的变化。

    Radeon HD4890显卡设计显然是基于HD4870改良而来的 (点击放大更清晰图片)

    ◆ Radeon HD4890供电设计剖析

      Radeon HD4890的供电设计较HD4870要复杂得多,也更为奢华,总的来说属于“5加2”相供电,其中5相为GPU供电,2相为显存供电。

    单颗Volterra VT1165MF PWM控制芯片的采购价要3美元左右

      Radeon HD4890显卡一共使用了两颗PWM控制芯片,均为Volterra VT1165MF,类似的双芯片设计只有在Radeon HD 2900XT中出现过,其时是一颗为GPU供电服务,另一颗为显存供电服务,但我们相信在Radeon HD4890上的两颗VT1165MF都是为GPU供电服务,主要的原因是这5相供电回路使用的电感有所不同,而且显存供电使用的VT242WF电源芯片已经整合了控制IC的功能。

      理论上,单颗VT1165MF就能管理最多6相供电,Radeon HD4890显卡使用的双PWM芯片中很可能是一颗控制3相回路,另一颗控制2相回路,最终达到增强GPU供电的目的。由于单颗VT1165MF的采购价约3美元,这也使得显卡的成本提高不少。

    Radeon HD4890显卡供电模块的用料不惜工本 (上图可点击放大)

      在为GPU供电的这5相回路中,采用了两个并联贴片电感,其中一个是3相并联电感CPLA-3-50,另一个是2相并联电感Pulse PA1312NL。此外,这5相中使用的MOSFET电源芯片型号也不尽相同,4颗为VT1165SF(采购价3.5美元左右),1颗为VT1195SF,它们都是CSP封装,内置有MOSFET和驱动芯片,其中VT1195SF允许最大提供40A电流,VT1165SF允许最大提供30A电流。

      如此一来,Radeon HD4890最多可以为GPU核心提供160A的电流,而在HD4870上只有120A,因此Radeon HD4890在核心供电部分就有更多的冗余,这为出厂的高频率以及后续的超频能力打下坚实基础。

      在为显存供电的2相回路中,Radeon HD4890使用了2颗CSP封装的VT242WF电源芯片(同为Volterra出品),为显存提供超过20A电流,远比8颗显存所需的峰值电流(约12A)要高。VT242WF电源芯片不但整合了MOSFET和驱动IC,还整合了控制IC,因此它的售价比VT1000系列更高,约5美元。另外,这2相供电中还使用了Pulse的陶瓷贴片电感,电气性能优于普通的贴片电感。

      除了上文提到的这些电气元件,构成一个完整的供电模块还需要电容的加入。Radeon HD4890显卡采用的Volterra供电方案,MOSFET的开关频率很高,普通的电解电容难以满足要求,所以它采用了大量的陶瓷贴片电容,陶瓷电容属于无机电容,性能稳定,高温性能很好,耐压耐热阻抗低体积小,常见于Intel CPU背面。另外,显卡上还有零星的3颗日本化工铝壳固态电容。

      Radeon HD4890显卡应该是有史以来用料最奢华的娱乐级显卡。

    小知识教堂:CSP封装

      CSP(Chip Scale Package)是最新一代的芯片封装技术,可以让芯片面积与封装面积之比超过1:1.14,已经相当接近1:1的理想情况。它不但体积小,同时也更薄,其金属基板到散热体的最有效散热路径仅有0.2毫米,线路阻抗显著减小,CSP封装芯片的中心引脚形式有效地缩短了信号的传导距离,其衰减随之减少,芯片的抗干扰、抗噪性能也能得到大幅提升,芯片通过一个个锡球焊接在PCB板上,焊点和PCB板的接触面积较大,在运行中所产生的热量很容易地传导到PCB板上并散发出去,也可以从背面散热,且热效率良好。

    ◆ Radeon HD4890显卡散热器及温度测试 (室温:22摄氏度 / 裸机测试)

    工程样卡使用的散热风扇为12V 1.00A,但正式出货版本升级至12V 1.50A

      Radeon HD4890频率较HD4870高出不少,为此核心电压有所上升,发热量更大,它的散热器就作了一定的改良:比较明显的地方是热管数量从HD4870散热器的2根加到3根了,中间的热管直径为8mm,左右两根热管直径为6mm,散热片沿用铜底铝鳍的传统组合,搭配的涡轮风扇同样有所“升级”,HD4870使用的风扇额定电流为1.0A,而HD4890风扇的额定电流却达到了1.5A (工程样卡为1.0A)。

      根据Rivatuner及GPU-Z的读数显示,Radeon HD4890在待机状态下,风扇转速保持在1200RPM左右,几乎没有噪音可言,此时核心及VRM供电模块的温度分别是52和55摄氏度;播放视频时,HD4890的核心频率和功耗均有所提高,风扇也会升高100RPM,但是核心和VRM供电模块的温度基本维持不变。

    Furmark暂不为功耗测试所用,但依然是最佳的“燃烧显卡”工具

      只有在进行3D游戏这类对显卡负荷增大的情况时,Radeon HD4890的风扇转速才会提升至1800RPM以上,噪音变得容易察觉。我们按照惯例使用Furmark的耐久性测试(极限折磨模式),测得Radeon HD4890核心温度最高达到83摄氏度,供电模块温度则达到110度以上(注:属安全范围之内,见前文),此时接近2700RPM的风扇带来相当明显的噪音。一般游戏时,显卡的风扇转速在1800RPM~2200RPM之间跳动。

      如果用户对预设的温控方案不满意的话,可以通过Catalyst Control Center打开ATi Overdrive的锁定后,选择手动风扇转速。我们推荐设置为20%~25%,此时风扇转速在1500RPM以下,静音效果较佳,可以保证显卡温度维持在安全范围之内,当然,进行超频的话就要另当别论了。在AMD给媒体的超频指南中,就特别建议手动将风扇转速调至100%来超频,但满速近4700RPM带来的噪音只能用惊人来形容。

      另一方面,Radeon HD4890的BIOS设定当核心温度超过安全值时,风扇自动突破CCC的限速自动加速,以达到保护显卡的作用。我们在核心达到100度时就看到风扇转速自动从手动设置的1300RPM提升至2000RPM,避免进一步接近雷池。值得一提的是,在Radeon HD4890显卡上再也没有出现HD4870显卡的瞬间啸叫问题(风扇突然全速运行),实际上,Radeon HD4890在待机和负荷时的温度都远比HD4870低,另外整合在CCC面板中的风扇调速功能给用户更多设置的空间。

    第三方散热器更换建议:

    更换第三方显卡散热器最大的难题产自供电模块这些发热量极大的电源芯片(孔距为80.5mm)。

      只要GPU核心相邻两个安装孔的距离为53mm的显卡散热器都适用于HD4890显卡,但对供电模块中个体小热量大的CSP封装电源芯片暂时没有完美的散热方案,玩家如果希望换下散热器,须注意相关问题。日前,著名散热器品牌Thermalright(利民)向我们表示正在致力开发符合Radeon HD4870/HD4890要求的产品,针对VRM供电模块的散热器最早在下周就完成样品测试。

    备注:Radeon HD4870和HD4890的孔距完全相同

    ◆ Radeon HD4890显卡频率及功耗测试

    Radeon HD4890显卡附多种频率设定,将因应不同使用情况自动切换,此技术被称为“PowerPlay”

      在过去显卡的功耗测试章节,我们多数选择Furmark的数据参考,但在本次测试的环境之下,我们发现Furmark测试时获得的读数与多数游戏呈现的结果有极大的差别。最后,我们决定以游戏“World in Conflict”作为负载工具,连续进行5次测试并记录出现次数较多的峰值数值,而待机测试则是以进入Windows Vista桌面后15分钟后记录的。

      请注意以下功耗数据为整机平台,测试仪器为海韵Power Angle,数值越低越好。由于GeForce GTX260有多种公版设计,我们同时放出P651以及P897版本的数据以备参考。

      Radeon HD4890在待机模式下核心频率会降至240MHz(电压1.05V),比HD4870的500MHz更低,但功耗依然较后者高一些;AMD还为用户准备了视频回放的预设值,我们通过PowerDVD9 (硬解启用)播放蓝光电影时,核心频率会上升至500MHz(电压1.19V),此时整机功耗增加18瓦(含光驱播放所需要的电量);游戏负载时,Radeon HD4890核心频率自动切换至最高的850MHz(电压1.31V),此时耗电量明显低于GeForce GTX280/285,但对比GTX260时毫无优势可言。

    备注:Radeon HD4890的核心电压通过工具软件Everest Ultimate读取

      和GTX200系列的电源管理机制不同,Radeon HD4890的显存频率都不会因应使用情况而改变,始终维持在975MHz。总的来说,Radeon HD4890在频率和电压均提升不少的情况下,功耗控制方面相比Radeon HD4870算是有不俗的表现,唯一的遗憾是待机时相比GTX200系列还有不小的距离。

    ◆ Radeon HD4890显卡超频测试

    Radeon HD4890将成为首款核心突破1GHz的娱乐级显卡

      通过Catalyst Control Center控制面板中的ATi Overdrive除了可以调节风扇转速外,也可以改动Radeon HD4890显卡的核心和显存频率,设置上限分别为1000MHz/1100MHz。我们使用原装散热器获得稳定通过3DMark测试的最高频率为960MHz/1150MHz,此时在3DMark Vantage Extreme模式下的得分为X5487,比标准频率(850MHz/950MHz)下的得分高出16.5%。

      根据我们对3片零售版HD4890显卡的实际测试了解,RV790核心约有100MHz的超频空间,显存约有200MHz的超频空间,推荐的核心/显存超频频率为900MHz/1100MHz。目前有多个品牌已经准备于发布超频版HD4890显卡。另外,AMD为了在舆论中获得优势,正考虑向媒体及超频玩家释放高电压版的BIOS,协助Radeon HD4890成为首款核心突破1GHz的娱乐级显卡,这将会是4月份玩家热议的话题之一。

      在风冷环境下,要把Radeon HD4870核心频率超过850MHz并不简单,因此我们把Radeon HD4890降至和Radeon  HD4870一样的频率来对比是否有性能差异。

      从结果来看,同样频率下的RV790和RV770在性能上几乎没有差别。

    ◆ 测试平台及相关备注

      自去年9月起,NVIDIA已经将GeForce GTX260从192个流处理器升级至216个(官网未作更新),并且沿用GeForce GTX260的名称,所谓“GTX260+”或者“GTX260-216”只是俗称,GeForce GTX260后来还推出P654/P897两种PCB设计方案。对比的所有显卡均为原厂公版,只有功耗测试时引入Inno3d(映众)自行生产的55nm GTX260显卡(基于P897设计)。

      本次测试分辨率一概使用1920X1200,只有3DMark Vantage特例进行了1280X1024分辨率的Performance模式测试,并特意屏蔽GeForce显卡的PPU物理加速。

      在测试项目的选择上,本次测试主要围绕多个受欢迎的游戏进行,新加入的GTA4在应用新补丁后,可以选择关闭垂直同步刷新,并有更多的画质设置选项(详见后文)。Left 4 Dead更新至3777版本,并因此需要更新timedemo的回放录像,而World in Conflict更新为资料片World in Conflict: Soviet Assault,上述更新也许会导致成绩发生变化。如无特别注明,所有测试项目均升级至最新版本。

      我们将慎重考虑在未来的测试加入支持PhysX或DirectX 10.1的新项目,欢迎致信建议。

      Radeon HD4890必须使用专门的驱动才可正常工作,封装时间为3月3日,而对比所用的HD4870使用的催化剂9.3驱动封装日期为2月25日,而NVIDIA GeForce显卡则统一使用182.46beta驱动。每次更换显卡后,我们都会使用DriverSweeper清除“残余”的驱动讯息。

    3DMark Vantage V1.0.1

    3DMark Vantage Version: V1.0.1
    Developer Homepage: http://www.futuremark.com
    Product Homepage: http://www.futuremark.com/products/3dmarkvantage/
    API: DirectX 10

     

    ◆ Crysis Warhead

    Crysis Warhead Version: 1.1.1.710 (64bit)
    Developer Homepage: http://www.crytek.com/
    Product Homepage: http://www.ea.com/crysis/
    Benchmark tools: FBWH benchmarking tools 0.32 | Ambush
    API: DirectX10

     

    ◆ left 4 Dead

    Left 4 Dead Version: 3777
    Developer Homepage: http://www.valvesoftware.com/
    Product Homepage: http://www.l4d.com/
    Benchmark tools: Timedemo
    API: DirectX 9

      Radeon HD4890显卡在Left 4 Dead中有明显的领先优势,在8XAA时更超越GeForce GTX285,领先GTX260达22%。

    ◆ Call of Duty 4

    Call of Duty 4 Multi-Player Version: V1.7.568
    Developer Homepage: http://www.infinityward.com/
    Product Homepage: http://www.callofduty.com/
    Benchmark tools: timedemo
    API: DirectX 9

      HD4890/4870显卡在Call of Duty 4的测试中毫无优势,即便是面对GeForce GTX260,也无招架之力。

    ◆ World In Conflict: Soviet Assault

    World In Conflict Version: V1.0.1.0b
    Developer Homepage: http://www.massive.se
    Product Homepage: http://www.worldinconflict.com
    API: DirectX 10

      在游戏World In Conflict中,HD4890显卡只有对GTX260有微弱的优势。

    ◆ Grand theft auto IV

    Grand theft auto IV Version: 1.0.3.0
    Developer Homepage: http://www.rockstargames.com/
    Product Homepage: http://www.rockstargames.com/IV/
    Benchmark tools:
    API: DirectX 9

      HD4890在GTA4的性能稍微比GTX280优秀,GTX260在对比的几款显卡中性能最弱。

    ◆ Fallout 3

    Fallout3 Version: 1.4.0.5
    Developer Homepage: http://www.bethsoft.com/
    Product Homepage: http://fallout.bethsoft.com/
    Benchmark tools: Fraps
    API: DirectX 9

      HD4890和GTX280在Fallout3的成绩相近,但是最低帧数要低不少,而GTX260在8XAA时失去优势,落后于对手HD4870。

      9个多月的等待,我们终于迎来了AMD新一代的单核旗舰。没有采用40nm新制程,没有更多的流处理器,Radeon HD4890显卡以高频率为招数,为消费者带来较HD4870性能提升约一成的娱乐级显卡。值得肯定的是,它在功耗和温度控制都比后者优秀得多。

      另一方面,HD4890在用料方面的不惜工本将为超频带来积极的作用,我们相信在接下来的这段时间里,HD4890核心频率破GHz的话题会让玩家津津乐道,但是让这个“宝贝”接受市场考验时,情况就不容乐观了。

      Radeon HD4890显卡的建议零售价低于260美金,约人民币1799元,在这个价位上暂时没有相应的对手,它在游戏性能方面比均价1299元的GTX260显卡约有8%~10%的领先优势。事实上,HD4890在个别项目中有很好的表现,像是在Left 4 Dead 8XAA下,它甚至超越GeForce GTX285。综合来说,Radeon HD4890显卡即使是面对超频版GTX260也不会有绝对的优势,而NVIDIA已经明确不会以超频版GTX260还击,价位相近的GeForce GTX275才是Radeon HD 4890更强大的对手。

      最后在我们准备为文章添上句号时,不禁回想起去年年中提到的Stream技术应用和GPU物理加速到今天还只是一纸空文,尚可欣慰的是终于有零星几个DirectX 10.1的游戏面世,而NVIDIA这大半年来在CUDA等方面的成绩有目共睹。

      坦白说,我们更愿意把Radeon HD4890理解为完美的超频版HD4870。我们仍然期待AMD能像当初推出HD4850/4870系列那样,给玩家带来“重重一击”,届时我们将不会吝啬对其嘉奖。Radeon HD 4890在历史河流中只会以Radeon HD 4870附庸品的身份惊鸿照影,目前还是雾里看花的RV870才是AMD的致命武器。

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