Radeon X1000 シリーズ

R520 （コードネームFudo）は、ATI Technologiesが開発し、TSMCが製造したグラフィックス・プロセッシング・ユニット（GPU）である。90nmフォトリソグラフィー・プロセスを使用して製造された初のGPUであった。

R520 は、 DirectX 9.0c およびOpenGL 2.0 3D アクセラレータ X1000ビデオ カードラインの基盤です。これは、R300以来の ATI の最初の主要なアーキテクチャのオーバーホールであり、 Shader Model 3.0に高度に最適化されています。このコアを使用するRadeon X1000 シリーズは2005 年 10 月 5 日に発表され、主に Nvidia のGeForce 7 シリーズと競合しました。ATI は、2007 年 5 月 14 日に R500 シリーズの後継機であるR600シリーズをリリースしました。

ATIは、X1000シリーズカードのWindows 8またはWindows 10に対する公式サポートを提供していません。この世代の最後のAMD Catalystは、2010年からWindows 7までの10.2です。^[1] AMDは、2015年にこのシリーズに対するWindows 7用ドライバーの提供を停止しました。^[2]

Linux ディストリビューションを使用する場合、一連のオープン ソースRadeonドライバーが利用できます。

同じ GPU は、マルチモニターセットアップ を対象とした一部のAMD FireMV製品にも搭載されています。

R520 を搭載した Radeon X1800 ビデオ カードは、ATI のエンジニアが開発のかなり後期に GPU 内にバグを発見したため、数ヶ月遅れでリリースされました。このバグは、サードパーティの 90 nm チップ設計ライブラリの欠陥によって発生し、クロック速度の上昇を著しく妨げたため、チップを「再スピン」して別のリビジョンを作成する必要がありました (新しいGDSII をTSMCに送る必要がありました)。この問題は、プロトタイプ チップへの影響がほぼランダムであったため、特定が困難でした。

R520 アーキテクチャは、ATI によって「ウルトラスレッドディスパッチ プロセッサ」と呼ばれています。これは、処理ユニットの数を無理やり増やすのではなく、GPU の効率を高めるという ATI の計画を表しています。中央のピクセル シェーダ「ディスパッチ ユニット」は、シェーダを 16 ピクセル (4×4) のスレッド (バッチ) に分割し、ピクセル「クワッド」あたり最大 128 スレッド (各 4 パイプライン) を追跡および分配できます。シェーダ クワッドがタスクの完了または他のデータの待機によりアイドル状態になると、ディスパッチ エンジンは、その間に実行する別のタスクをクワッドに割り当てます。全体的な結果として、理論上はシェーダ ユニットの使用率が向上します。クワッドあたりのスレッド数が多いため、ATI は非常に大きなプロセッサ レジスタアレイを作成しました。このアレイは複数の同時読み取りと書き込みが可能で、各シェーダ アレイへの高帯域幅接続を備えており、パイプラインに可能な限り多くの作業を供給するために必要な一時ストレージを提供します。 RV530やR580などのチップでは、パイプラインあたりのシェーダユニットの数が3倍になりますが、これらのシェーダは、より少ないリソースを持つRV515やR520と同じレベルのスレッドリソースを備えているため、ピクセルシェーディングの効率はわずかに低下します。^[3]

コアの次の大きな変更は、メモリ バスです。R420とR300は、ほぼ同一のメモリ コントローラ設計を採用していましたが、前者は、より高いクロック速度向けに設計されたバグ修正リリースでした。R520 のメモリ バスは、"メモリ クライアント" に接続する中央コントローラ (アービター) が異なります。チップの周囲には、DRAMチップと同じ速度で動作する 2 つの 256 ビット リング バスがありますが、レイテンシを減らすために方向が反対になっています。これらのリング バスには、データがリングから出てメモリ チップに出入りする 4 つの "ストップ" ポイントがあります。5 つ目のストップは、PCI Expressインターフェイスとビデオ入力用に設計された、はるかに複雑ではありません。この設計により、信号が GPU を通過する距離が短くなり、DRAM あたりのバンク数が増えることで、レイテンシが低くなり、メモリ アクセスが高速化されます。チップは、メモリ要求をより高速かつ直接的に RAM チップに分散できます。ATI は、以前の設計に比べて効率が 40% 向上したと主張しています。 RV515やRV530などの小型コアは、小型で低コストの設計のため、削減が行われました。たとえば、RV530には代わりに2つの内部128ビットバスがあります。この世代は、GDDR4を含むすべての最近のメモリタイプをサポートしています。リングバスに加えて、各メモリチャネルは32ビットの粒度を持ち、小さなメモリ要求を実行する際のメモリ効率が向上します。^[3]

頂点シェーダ エンジンは、ATI の旧製品で既に必要なFP32精度を実現していました。SM3.0 に必要な変更には、命令長の延長、分岐、ループ、サブルーチンによる動的フロー制御命令、およびより大きな一時レジスタ空間が含まれていました。ピクセル シェーダ エンジンは、実際には計算レイアウトが R420 の同等品と非常に似ていますが、90 nm プロセスで高いクロック速度を達成するために大幅に最適化および調整されています。ATI は、旧ハードウェア用のドライバーで高性能シェーダ コンパイラーの開発に何年も取り組んできたため、互換性のある同様の基本設計を維持することで、明らかにコストと時間を節約できました。^[3]

パイプラインの最後では、テクスチャ アドレス プロセッサがピクセル シェーダから分離されるため、未使用のテクスチャ ユニットは、より多くのテクスチャ レイヤーを必要とするピクセルに動的に割り当てられます。その他の改善点としては、4096 x 4096 テクスチャのサポートや、ATI の 3Dc法線マップ圧縮などがあり、より具体的な状況での圧縮率が向上しました。^[3]

R5xx ファミリーでは、より高度なオンボード モーション ビデオ エンジンが導入されました。R100 以降の Radeon カードと同様に、R5xx は MPEG-1/2 ビデオ パイプラインのほぼ全体をオフロードできます。R5xx は、3D/パイプラインのシェーダー ユニットとモーション ビデオ エンジンを組み合わせることで、Microsoft WMV9/ VC-1および MPEG H.264 /AVC デコードもサポートできます。ベンチマークでは、VC-1 および H.264 の再生で CPU 使用率がわずかに低下するだけです。

発売時には、リアルタイム 3D デモ プログラムがいくつかリリースされました。ATI の「デジタル スーパースター」である Ruby の開発は、The Assassin という新しいデモで継続されました。このデモでは、ハイ ダイナミック レンジ ライティング(HDR) とダイナミックソフト シャドウを使用した非常に複雑な環境が紹介されました。Ruby の最新の競合プログラムである Cyn は、120,000 ポリゴンで構成されていました。^[4]

カードはデュアルリンクDVI出力とHDCP をサポートしています。ただし、HDCP を使用するには外部 ROM をインストールする必要があり、これはビデオ カードの初期モデルでは利用できませんでした。RV515、RV530、RV535 コアにはシングルおよびダブル DVI リンクが含まれ、R520、RV560、RV570、R580、R580+ コアには 2 つのダブル DVI リンクが含まれます。

AMDはRadeon R5xxアクセラレーションの最終版をリリースした。^[5]

X1000 シリーズを公式にサポートする 最後のAMD Catalystバージョンは 10.2、ディスプレイ ドライバー バージョンは 8.702 です。

このシリーズは、X1000シリーズの低価格ソリューションであり、RV515コアをベースとしています。チップには、古いX300～X600カードと同様に、4つのテクスチャユニット、4つのROP、4つのピクセルシェーダ、2つの頂点シェーダがあります。これらのチップはR520のクワッドを1つ使用しますが、より高速なボードではこれらのクワッドをさらに多く使用します。たとえば、X1800では4つのクワッドを使用します。このモジュール設計により、ATIは「トップからボトムまで」のラインアップを同一の技術を使用して構築できるため、研究、開発時間、および費用を節約できます。小型設計のため、これらのカードは消費電力が低く（30ワット）、より低温で動作し、小型のケースで使用できます。^[3]最終的に、ATIはX1550を作成し、X1300を廃止しました。X1050はR300コアをベースとし、超低予算の部品として販売されました。

初期のMobility Radeon X1300からX1450もRV515コアをベースにしている。^{[6] [7] [8] [9]}

2006年から、Radeon X1300およびX1550製品はRV505コアに移行されました。RV505コアは以前のRV515コアと同様の機能と特徴を備えていましたが、TSMCによって80nmプロセス（RV515の90nmプロセスから削減）を使用して製造されました。^[10]

X1600はRV530コアをベースにした M56 ^{[1]コアを使用しています。RV530コアはRV515に似ていますが異なるコアです。}

RV530 はピクセル シェーダーとテクスチャ ユニットの比率が 3:1 です。RV515 の 4 つのテクスチャ ユニットと 4 つの ROP を維持しながら、12 個のピクセル シェーダーを備えています。また、3 つの頂点シェーダーが追加され、合計 5 ユニットになりました。チップの単一の「クワッド」には、パイプラインごとに 3 つのピクセル シェーダー プロセッサがあり、R580 の 4 つのクワッドの設計に似ています。つまり、RV530 はクロック速度が同じ X1300 と同じテクスチャリング機能を持ちますが、12 個のピクセル シェーダーではシェーダー計算パフォーマンスが X1800 と同等です。利用可能なゲームのプログラミング コンテンツにより、X1600 はテクスチャリング パワーの不足によって大きく妨げられています。^[3]

X1600はATIのミッドレンジGPUとしてRadeon X600とRadeon X700の後継機として位置づけられた。Mobility Radeon X1600とX1700もRV530をベースにしている。 ^{[11] [12]}

X1650シリーズには2つの部分があります。X1650 ProはRV535コア（新しい80nmプロセスで製造されたRV530コア）を使用し、X1600よりも消費電力と発熱量が低くなっています。^[13]もう1つの部分であるX1650XT / X1650GTは、新しいRV570コア（RV560とも呼ばれる）を使用していますが、主な競合相手であるNvidiaの7600GTに合わせて処理能力が低くなっています（フル装備のRV570コアは、高性能カードであるX1950Proに搭載されていることに注意してください）。^[14]また、Radeon X1650もありますが、これは古い90nm RV530コアを使用しているため、技術的にはX1600の前世代に属します。仕様をよく見ると、基本的にはDDR2メモリを搭載したRadeon X1600 Proに名前が変更されています。

もともと X1000 シリーズのフラッグシップであった X1800 シリーズは、ローリングリリースと当時の競合である NVIDIA のGeForce 7 シリーズの台頭により、あまり受け入れられずにリリースされました。2005 年後半に X1800 が市場に投入されたとき、それは 90 nm GPU を搭載した最初のハイエンドビデオカードでした。ATI は、ローカルメモリサイズに対する需要がますます高まることを予見して、カードに 256  MBまたは 512 MB のオンボードメモリを搭載することを選択しました。X1800XT PE は 512 MB オンボードメモリのみでした。X1800 は、ATI のプレミアパフォーマンス GPU として、 R480 ベースのRadeon X850に取って代わりました。 ^[3]

R520 のリリースが遅れたことにより、このチップが当初予定されていた春/夏リリースされていた場合よりも、競合製品の方がはるかに印象的になりました。前身の X850 と同様に、R520 チップには 4 つの「クワッド」が搭載されています。つまり、このチップは、先祖や NVIDIA 6800 シリーズと同じクロック速度で同様のテクスチャリング機能を備えています。X850 とは異なり、R520 のシェーダー ユニットは大幅に改善されています。シェーダー モデル 3に対応しており、シェーダー スレッドの機能が強化されたため、シェーダー ユニットの効率が大幅に向上しています。X1900 とは異なり、X1800 には 16 個のピクセル シェーダー プロセッサが搭載されており、テクスチャリングとピクセル シェーディングの比率が等しくなっています。このチップでは、頂点シェーダーの数も X800 の 6 個から 8 個に増えています。 90nmのLow-K製造プロセスでは、これらの高トランジスタチップを非常に高い周波数でクロックできるため、X1800シリーズは、24のパイプラインを使用するNVIDIA 7800および7900シリーズなど、パイプラインは多いがクロック速度が低いGPUと競争することができます。^[3]

X1800 はリリースが遅れたため、すぐに X1900 に置き換えられました。X1900 はスケジュールに遅れておらず、常に「春のリフレッシュ」チップとして計画されていました。しかし、未使用の X1800 チップが大量にあったため、ATI はピクセル パイプラインの 1 つのクワッドを廃止し、X1800GTO として販売することを決定しました。

X1900 および X1950 シリーズでは、X1800 設計のいくつかの欠陥が修正され、ピクセル シェーディングのパフォーマンスが大幅に向上しました。R580 コアは R520 PCBとピン互換であるため、X1800 PCB の再設計は必要ありませんでした。ボードには、バリアントに応じて 256 MB または 512 MB のオンボードGDDR3メモリが搭載されています。R580 と R520 の主な変更点は、ATI がピクセル シェーダー プロセッサとテクスチャ プロセッサの比率を変更したことです。X1900 カードでは、各パイプラインに 1 つではなく 3 つのピクセル シェーダーがあり、合計 48 のピクセル シェーダー ユニットがあります。ATI は、将来の 3D ソフトウェアがピクセル シェーダーをより集中的に使用することを予想して、この手順を採用しました。^[15]

2006 年後半、ATI は Radeon X1950 XTX を発表しました。これは、R580+ と呼ばれる改良された R580 GPU を使用したグラフィック ボードです。R580+ は R580 と同じですが、クロックあたりの消費電力が低く、クロック レートの上限が大幅に高い新しいグラフィック DRAM テクノロジである GDDR4 メモリをサポートしています。X1950 XTX は RAM を 1 GHz (2 GHz DDR) でクロックし、64.0 GB/s のメモリ帯域幅を提供します。これは、X1900 XTX よりも 29% 優れています。このカードは 2006 年 8 月 23 日に発売されました。^[16]

X1950 Proは2006年10月17日に発売され、競争の激しい200ドル以下の市場セグメントでX1900GTの代替品となることを目指していた。X1950 Pro GPUは、12個のテクスチャユニットと36個のピクセルシェーダーのみを搭載した80nm RV570コアをベースに構築されており、内部CrossfireコネクタのペアによるネイティブCrossfire実装をサポートする最初のATIカードであり、古いCrossfireシステムに見られる扱いにくい外部ドングルの必要性を排除している。^[17]

次の表は、AMD / ATIのGPUの機能を示しています( AMD グラフィックス プロセッシング ユニットの一覧も参照)。

ATI X1000 シリーズ カード (例: X1900) には Vertex Texture Fetch がないため、VS 3.0 モデルに完全に準拠していないことに注意してください。代わりに、代替の Vertex Texture Fetch 機能を提供する「Render to Vertex Buffer (R2VB)」という機能が用意されています。

¹ ピクセルシェーダ :頂点シェーダ :テクスチャマッピングユニット :レンダリング出力ユニット

¹ 頂点シェーダー :ピクセル シェーダー :テクスチャ マッピング ユニット :レンダリング出力ユニット。

• AMD グラフィックス プロセッシング ユニットの一覧
• 無料のオープンソースデバイスドライバー: graphics#ATI.2FAMD

• R500 ファミリー ISA ドキュメント
• techPowerUp! GPU データベース