較RDNA 2提升2~4倍

RDNA 4繪圖架構在基礎的運算單元（Compute Unit，以下簡稱CU）、光線追蹤加速器、AI加速器等元件都有所改善，能夠帶來顯著的效能提升，筆者將AMD所舉行的說明會內容與簡報整理如下，我們先看到RDNA 4架構的特色說明。

▲ RDNA 4的特色包括針對高階遊戲應用最佳化、強化光柵化繪圖（Rasterization，即傳統繪圖）與運算效率、改善光線追蹤效能、支援高效能機器學習（Machine Learning，以下簡稱ML）、強化記憶體頻寬，改進多媒體功能。RDNA 4架構的光柵化繪圖光線追蹤繪圖、AI運算的效能表現大約可提升至RDNA 2的2、2.5、4倍。

▲ RDNA 4架構提供許多4K遊戲應用需要的改進，包括第3代光線追蹤單元、矩陣加速器（能提高AI與ML運算效能）、最佳化快取記憶體系統（2MB整合CU快取、8MB L2快取、64MB Infinity Cache）、使用高速GDDR6顯示記憶體、強化的指令處理器、2組媒體引擎、支援DisplayPort 2.1a與HDMI 2.1b的顯示引擎，並使用先進的TSMC（台積電）4nm節點製程。

▲ RDNA 4的媒體引擎能夠提升25% H.264格式在低流量或是11% HEVC（H.265）格式的畫質表現，並改善AV1格式的B Frame（雙向預測畫格）效率，並對FFMAPEG、OBS、Handbreak、VLC等轉檔、直播、播放軟體最佳化。

▲ RDNA 4的媒體引擎強化FreeSync電力最佳化，並支援硬體翻轉佇列（Flip Queue，可節省影片播放時的處理器耗電）、Radeon Image Sharpening 2影像銳利化等功能。

細看各種單元改進

在瞭解RDNA 4架構的特色之後，我們接著看看各種運算單元是如何改進並提升整體效能表現。

其中比較值得注意的部分是全新的定向包圍盒（Oriented Bounding Box），它透過旋轉包圍盒方向的方式，達成以較小包圍盒覆蓋物件，能夠降低整體運算的負載，達到提升光線追縱效能的效果。

▲ 在RDNA 4的運算引擎部分，純量運算單元新增支援FP32資料類型，並整合2組SIMD32向量單元、強化光線追蹤與矩形運算效能、改進排程器與指令預取能力。

▲ 光線追蹤加速器部分，RDNA 4的單元支援每包圍合8組光線或每三角型2組光線偵測，具獨立硬體光線追蹤個體轉換（Instance Transform）並改善BVH（Bounding Volume Hierarchy）資料結構、支援BVH8光線遍歷（Ray Traversal），以提高運算效能並降低記憶體佔用量。

▲ 新增支援定向包圍盒機制能夠旋轉偵測光線是否與物件接處的「包圍盒」，讓原本需要使用尺寸相對大了許多的包圍盒（右上圖），改為使用尺寸較小但可旋轉的包圍盒來覆蓋需要偵測的物件，達到大約提升10%光線遍歷效能的成果。

▲ RDNA 4架構進一步改善亂序記憶體存取的能力，並支援來自不同渲染器（Shaber）的存取需求，進一步降低記憶體子系統統的延持，對光線追蹤繪圖的效能表現有關鍵性的幫助。

▲ 將上述多樣改進疊加起來之漏，RDNA 4每組CU的光線追蹤效能能夠提升至RDNA 3的2倍。

▲ 過去RDNA 3暫存器的設計概念為設想最差的定址狀況，可能會造成暫存器空間的浪費（右側上圖）。而RDNA 4則可動態排列資料（右側下圖，注意頂部的動態排列區塊），有助於提高暫存器使用率，發揮降低記憶體延遲並大幅提升渲染器效率等功用。

▲ AMD也在簡報中說明，光線追蹤的方式為計算視線（Visibility）之反射、漫射路境並反推光線照射所走過的路徑。而路徑追蹤（Path Tracing，也稱為全光線追蹤）的運作原理則是直接計算大量光線照射路徑，可以提供逼真的光照效果，但運算負載相當吃重。

▲ AMD將與Microsoft合作開發用於路徑追蹤的神經超取樣以及降噪規範，推動這項技術發展。

▲AMD透過影片展示透過路徑追蹤、ReStir快速光線運算、神經超取樣與降噪等技術達到即時渲染的成果。

筆者將持續在下篇文章中說明RDNA 4架構的AI運算細節以及FSR 4升頻等功能，也會待時機成熟帶來Radeon RX 9070 XT與Radeon RX 9070顯示卡的效能實測專題，請讀者持續保持持續關注我們的報導。

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