高效能DX11顯示卡的抉擇 AMD/ATI HD5870 與NVIDIA GTX 480/470 各顯神通

文.圖/JC

本文收集市面上新推出搭載AMD/ATI HD5800系列與NVIDIA GTX 480與GTX 470的高階顯示卡，作功能特色說明與效能實測，讓您在選購此類高階顯卡時，有所參考依據。

新世代顯示卡時代來臨

隨著微軟新一代的 Windows 7作業系統推出後，顯示晶片、顯示卡產品也開始進入改朝換代的時期。為什麼作業系統更新，顯示晶片／顯示卡也會隨著改朝換代呢？由於現在的顯示卡不論入門或中、高階產品，都需要負責繪圖的運算，特別是3D繪圖。為了讓顯示晶片、軟體硬體都有標準可以遵循，在市場占有重要地位的微軟，在其作業系統中加入DirectX支援，其中影響最大的部分就是Direct3D。

隨著微軟更新DirectX的版本，讓它的功能更強大，而要發揮這樣的功能，顯示晶片就要搭配DirectX版本才行。從過去的顯示晶片產品來看，可以發現只要DirectX版本大幅變動時，顯示晶片也會隨之推出支援的版本。在Windows 7中，首度加入DirectX 11的支援，這也讓原本在市場中占有多數支援DX10/DX9的顯示晶片開始進入更新的時期。在現今的顯示卡市場當中，顯示晶片主要由二家所供應，即是大家所熟知的AMD/ATI以及nVIDIA兩家。

在去年的台北國際電腦展當中，AMD率先公布支援DX11的產品計畫，也在不久後推出第一款產品，似乎在這場新世代產品戰中拔得頭籌。在距離大約半年後，也就是今年三月底nVIDIA終於也推出第一款支援DX11的產品，正式宣告新世代顯示晶片／顯示卡的時代到來。

AMD/ATI HD5870 架構介紹

AMD/ATI這個世代的新產品目前已經到齊，從超高階到入門等級皆已齊備，消費者可依照自己的預算與需求來選擇。整個稱為Everygreen家族的Radeon HD5000系列，採用40nm製程所製造，本文為大家介紹的產品都屬於高階的HD5800系列產品，算是這個系列的架構的基礎，其它的產品大致都是由這個系統改變而來，以下就以最主要的HD5870來做為架構介紹。

由於採用更精密的製程，使得相同面積晶片裡可以塞入更多的電晶體，也比前一代產品更為複雜，它的晶片面積為334mm2，內部電晶體數高達21億5000萬顆，其複雜度早就超過一般中央處理器了。雖然如此，這一代產品的功耗比前一代並沒有提升過，HD5870最高功耗大約188W，在待命狀態則是很低的27W。
HD5870採用第二代TeraScale架構，提供超過2TeraFLOPs的計算能力，此架構較前一代改良不少，從指令集、串流處理器數、繪圖引擎、材質單元等等，其中HD5870共有1600個串流處理核心，共分為20個SIMD引擎，提供驚人的平行運算計算能力。
至於繪圖引擎部分則是採用第六代的Tessellation單元，可利用DX11的Hull/Domain Shader來控制與設定，此功能正是DX11強調的一部分，這個稱為鑲嵌的技術，解決傳統3D繪圖時，以固定數量的三角形建構物件，造成物件放大時不平滑的情況。在使用鑲嵌技術之後，繪圖處理器在放大物件運算時，會視情況自動產生較多的三角形，讓物件近看時仍有細緻的表現。
除了繪圖功能之外，新一代的繪圖處理器也支援通用運算功能，AMD稱為Stream運算技術，HD5870擁有2.7TeraFLOPs 單精度及544GigaFLOPs雙精度浮點運算能力，並支援Windows 7的DirectCompute功能，讓作業系統可以同時運用中央處理器及繪圖處理器的計算能力，一般使用者最可能運用的地方大概就是影音轉檔了。AMD Strem技術亦支援OpenCL的標準，讓支援的軟體更能發揮效能。
在HD5000系列產品當中，有一個新創舉，那就是大部分產品都能支援三個顯示器輸出，稱為Eyefinity，其中HD5870更有六個輸出的Eyefinty 6特別版本。HD5800系列目前共有三款產品，以下列出三個版本的簡易比較表。

nVIDIA GTX 480/470 架構介紹

在今年三月底時，nVIDIA終於也推出支援DX11的新顯示晶片產品，代號為Fermi的GeForce 400系列，共有二款產品推出，分別為GTX 480與GTX 470。GTX 480目前為此系列的旗艦產品，GTX 470的運算核心數與工作頻率設計都較它低一些，因此以下介紹就以GTX 480為主。GeForce 400系列也是採用新的40nm半導體製程，由台積電代工生產，內部構造很複雜，共計有三十億顆的電晶體。
GeForce 400採用全新一代的運算架構，稱為Scalable Geometry Architecture，內部則大概畫分成四組可擴充式繪圖處理叢集(Graphics Processing Cluster,GPC)，六組記憶體控制器與L2快取記憶體。每組GPC由多組SM多重串流處理器組成，每一個SM皆是由32個CUDA運算核心所構成。GTX 480共有15組SM(480個核心)，GTX 470則為14組SM(448個核心)。其實它這個新架構就是以模組化設計而成，方便依照產品的定位，推出不同SM數量組合。
比較特別是每個SM都還有有一個多形體引擎(PolyMorph Engine)的可擴充式幾何座標引擎，以加快三角形效能。而四組SM計算完的資料就會送至光柵引擎(Raster Engine)做運算，在nVIDIA的設計下，二種引擎搭配下，每個時脈周期最多可配置四個三角形，而且提供效能極高的鑲嵌能力。
GeForce 400系列亦是nVIDIA首度引進GDDR5記憶體的產品，在AMD/ATI早就使用GDDR5記憶體後，它們也終於搭配。GTX480以384位元匯流排連接了1536MB的記憶體容量，而GTX 470則是320位元連接1280MB的記憶體。在功耗設計部分，GTX 480高達250W，而GTX 470也需要215W，二者都需要二個額外電源才夠用，GTX 480更採用8+6pin的電源線，提醒大家GTX 480對用電要求較高，如果PSU 12V輸出功率不足，可能會在使用時跳電重開。
GeForce 400系列也支援超過二個顯示的輸出，但是和AMD/ATI單張就有三個輸出不同，它在SLI模式下可以支援多重輸出模式，因為 nVIDAI認為要輸出那麼高的解析度還能保持高效能，需要SLI模式下才能擁有最好的效果，比較特別是它還支援多顯示器3D顯示模式。
AMD與nVIDIA新顯示晶片中可以看到一個特殊現象，AMD/ATI支援多輸出時，通常會配一個DisplayPort，而nVIDIA還是以HDMI為主，在GTX 480/470上都配用mini HDMI接頭。由於DisplayPort的顯示器還少見，所以要使用時，可能要經轉換成DVI-D來連接。

ASUS EAH5850 Top顯示卡

EAH5850是華碩推出採用Radeon HD5850顯示晶片的產品，和HD5870相比，此繪圖處理器中串流處理器較少，為1440個，工作頻率也稍低一點。為了讓消費者能購買到效能高而物超所值，這款產品直接在出廠時就設定超過標準值的工作頻率，是由官方保證的超頻設定。從驅動程式與工具程式來查看，其繪圖處理器工作頻率達到765MHz(標準值為725MHz)，記憶體頻率更高達1125MHz(標準值為1000MHz)，較高的工作頻率代表提供較標準版更好的效能。
因為新世代的繪圖顯示晶片與記憶體工作頻率皆高，運作時產生的熱度也相當高，而EAH5850 TOP又是超頻運作，其散熱設計要求更高。在顯示卡上大家可以看到它採用大型的散熱片與風扇，最上方並加了一個塑膠外殼，以強化冷卻氣流的流動。它的散熱片是以鋁鰭片為主，並搭配二支熱導管將繪圖處理器產生的器帶出。過去這類設計大都採用銅質做基底與熱導管連接，這種方式多了一次熱傳導變換，於是華碩在這款顯示卡採用DirectCu的技術。此技術即是讓熱導管與繪圖處理器直接接觸，接觸部分不僅磨平，同時也讓銅質露出，以擁有最好的熱傳導能力，依據華碩官方的資料，其散熱效果可以提升20%。除此之外，搭配較大型的風扇，也降低風扇的噪音量。
和其它大都擁有四個輸出埠的HD5800系列產品相較，EAH5850 TOP的輸出埠設計僅有三個，而且是三種不同規格，分別為HDMI、DisplayPort及DVI-I，然而它仍支援三顯示器的輸出，連接三台顯示器完全沒問題。這樣的設計還有另一個好處，即散熱出風口較大，不會被另一個埠擋掉一些。在產品上還可以看到一些貼心的小設計，像DVI連接埠、PCIe及Crossfire金手指都加上塑膠護套，若沒有使用之前，可以避免連接點的氧化。
■建議售價：NT12,590

ASUS EAH5830顯示卡

EAH5830是華碩此次送來的另一款同樣屬於HD5800系列的顯示卡，從產品名稱來看，就可以看出它是採用HD5830繪圖處理器。Radeon HD5830是HD5800系列中最易上手的產品，它的效能表現稍低於HD5850，這是因為它繪圖處理器僅有1120個串流處理器，為HD5870的七成而已。為了彌補串流處理器較少而損失的效能，它將繪圖處理器的工作頻率設為800MHz，比HD5850還高！至於記憶體部分，也和HD5850相同，達到1000MHz，從這些規格來看，HD5830運作的功耗並不會低於標準版HD5850。
除了採用標準的工作頻率之外，華碩仍提供了方便的超頻工具軟體，其中具有的Voltage Tweak技術，可讓使用者調整工作電壓，以便在更高的工作頻率下仍可順利運作，讓顯示效能可以提升不少。
由於HD5830的繪圖處理器與記憶體工作頻率都頗高，需要良好的散熱設計來維持正常運作溫度，EAH5830顯示卡上便採用和EAH5850 TOP相同的散熱設計，唯一的差別大概只有配色略有不同。上方的塑膠外殼除了造型之外，當然還是有導引散熱氣流之用，而搭配的大型風扇運轉起來亦十分安靜。散熱片部分亦採用鋁質鰭片，中間並加了二支熱導管。EAH5830也採用DirectCu的設計，讓繪圖處理器有良好的散熱效果。
至於顯示輸出部分，EAH5830亦具有三個輸連接埠，最多可同時連接三個顯示器。然而這三個輸出埠亦是三種不同的設計，由上至下分別為HDMI、DisplayPort及DVI-I，現階段想到連接三個顯示器時可能需要接頭轉換。然而這樣的設計，同樣也是散熱孔空間會比標準版來得大，才能擁有更好的熱氣排出之效。
■建議售價：NT10,390