2025年Hot Chips大会上,AMD正式发布了其最新一代图形处理架构 - - RDNA4,这一架构成为AMD RX 9000系列显卡的核心技术支柱,标志着AMD在图形计算领域的又一次技术飞跃。RDNA4的设计理念深刻体现了AMD对未来五年游戏及图形工作负载变化的前瞻理解,致力于在光栅化、计算和光线追踪各方面实现效率的大幅提升,同时全方位增强机器学习(ML)性能,满足当今游戏以及多样化计算需求的增长。 AMD强调,打造一款优秀的游戏GPU不仅需要针对当前主流应用进行优化,更需要预判五年后计算需求的变化,从而在架构设计上未雨绸缪。RDNA4正是基于这一理念,重点提升三大关键领域 - - 光线追踪、机器学习以及传统光栅化性能。在光线追踪方面,AMD引入了更高效的光线追踪单元和更宽的包围体层次结构(BVH)节点,显著减少内存访问延迟,提升渲染负载处理能力。机器学习相关指令和硬件加速的增强,使得RDNA4在应对游戏中日趋重要的智能特效和AI功能时更加得心应手。
此外,RDNA4通过先进的压缩技术优化缓存和内存子系统,有效节省带宽压力,确保图形引擎持续高效运转。其最大版本的L2缓存容量达到了8MB,相比上一代的6MB有显著增加,有利于提升复杂光线追踪场景中的缓存命中率和整体响应速度。较大的低延迟缓存减少了对Infinity Cache和显存的访问需求,降低了整体内存延迟和能耗。 在媒体引擎方面,RDNA4表现同样亮眼,支持多达两个硬件媒体引擎,能够硬件加速多种视频编解码格式,包括H.264、H.265和AV1。特别是在低延迟编码模式下,RDNA4能够为游戏流媒体和实时视频推流场景提供更快的编码响应速度和更优的视频质量。测试数据显示,RDNA4在Netflix的VMAF视频质量指标测试中全面领先前代产品,尤其在处理高对比度边缘细节时表现更加细腻,极大提升了视频观看体验。
伴随视频编码质量的提升,AMD针对低延迟编码进行了特殊优化,减少了因帧缓存(VBV缓冲区)带来的延迟,使得游戏直播和实时视频通信更加流畅稳定。尽管当前主流流媒体平台广泛采用H.264格式,较新的视频编码如AV1的普及将推动未来更高质量的视频体验,而RDNA4的多格式支持为未来过渡留足了空间。 RDNA4的显示引擎在节能和性能优化上同样卓有成效。新加入的"Radeon图像锐化"硬件滤镜,能够在最终输出图像上直接进行锐化处理,不依赖游戏或应用程序的额外渲染指令,实现了更为高效的图像增强。该硬件滤波功能在多显示器环境下特别有用,可以大幅提升桌面及游戏画面视觉清晰度而不增加显卡负担。 动态调节刷新率是RDNA4针对多显示器场景优化的另一亮点。
通过智能利用支持FreeSync技术的显示器,RDNA4可以在屏幕内容静止时降低刷新率,进而让显存频率进入低功耗状态,显著减少整体能耗。这一技术对多显示器工作环境尤为重要,提高了GPU在低负载状态下的能效表现。 AMD在计算单元设计上保持了Workgroup Processor的架构核心不变,但引入了若干提升性能和效率的创新。例如扩展了标量浮点指令集,使部分恒定操作能够在标量单元中完成,降低了向量单元的负担并减少计算延迟。标量单元的快速执行在浮点计算和整数运算中均带来性能提升。 另一关键创新是"分割屏障"机制,传统GPU执行屏障指令时,线程必须等待所有协作线程同步到达同一代码点,导致部分线程处于空闲等待状态。
RDNA4将这一同步动作拆分为"信号"和"等待"两步,使线程能够在完成关键数据的生产后继续处理其他可独立执行的任务,只有在真正需要使用协作线程数据时才等待,大幅提升多线程执行效率,减少性能瓶颈。 存储层面,AMD舍弃了传统架构中的一级缓存(L1),集中资源加大了二级缓存(L2)的容量。分析认为,一方面L1缓存的命中率并不理想,另一方面在高带宽低延迟L2缓存的支持下,简化缓存层级有助于减少硬件复杂性和功耗。RDNA4在全片上下游采用透明压缩技术,覆盖缓存、显示以及媒体引擎,有效降低数据传输量,减少显存带宽压力,进一步提升性能和能效。 得益于Infinity Fabric技术的支持,RDNA4在构建大规模缓存架构和内存访问一致性方面表现优异。其集成了16个相干单元(Coherent Station)和统一内存控制器,保证缓存数据的快速共享和无缝一致性。
这一设计源自AMD在CPU和加速器上的成熟技术,展现了CPU与GPU设计理念的深度融合。AMD通过动态电压频率调节(DVFS)有效管理Infinity Fabric的功耗,频率区间从1.5 GHz至2.5 GHz不等,最大理论带宽达2.5 TB/s,确保高负载下带宽充足且功耗可控。 AMD对于光线追踪性能提升尤为看重,RDNA4能够在较低功耗和较小内存带宽配置下,达到与上一代旗舰级产品相近甚至超越的渲染性能。RX 9070在光栅化负载下媲美RX 7900 XT,在光线追踪测试中表现尤为出色,体现出AMD实现光线追踪单元深化优化和缓存架构升级的成果。 在芯片设计上,RDNA4选择了单片(monolithic)设计方法,权衡了性能、制造成本与开发周期,决定放弃较为复杂的chiplet方案。此举提高了部分SKU在开发和生产方面的灵活度,适应市场对不同性能档位的需求。
在可靠性和安全性方面,RDNA4内置了多种RAS机制,包括校验和错误修正(ECC),能够通过驱动层面重新初始化因硬件故障导致异常的芯片部分,增加系统稳定性。安全模块则通过私有总线和受保护寄存器机制来支持HDCP和数字版权管理功能,确保内容安全。 AMD的RDNA4架构不仅带来了图形性能的提升,更注重能效和多用途处理能力的平衡,尤其针对未来的游戏与媒体工作负载进行了深度适配。这使得它在当前竞争激烈的GPU市场中具备强大的竞争力,同时为游戏玩家、内容创作者和专业用户提供了更好的使用体验和性能保障。 综上所述,RDNA4架构是AMD不断追求技术创新和市场需求的结晶。其在光线追踪、机器学习加速、多媒体处理与多显示器功耗管理等多个方面的优化,彰显了AMD对未来图形处理趋势的精准把握。
随着更多基于RDNA4的显卡进入市场,预计将推动游戏画面质量和多媒体处理水平迈上新台阶,同时引导显卡设计走向更高效、更智能的未来方向。 。
