AMD RDNA 4 架构深度剖析：64 CPU 单片机设计，全面提升计算、媒体编解码、光线追踪和人工智能能力
AMD 提供了 偷窥在 2025 年的 CES 上，AMD 提供了 RDNA 4 的预览版，并确认了 Radeon RX 9070 XT 和 RX 9070 的到来，但在实际的主题演讲中，AMD 甚至没有对新架构发表任何评论。
不过，该公司表示，有关 RDNA 4 和新 Radeon GPU 的更多信息将很快公布，现在我们就来看看。
今天，AMD 揭开了 RDNA 4 和全新 Radeon RX 9070 系列 GPU 的神秘面纱。RX 9070 系列将于 3 月 6 日在零售店正式发售，性能评测将于前一天发布。
AMD RDNA 4：回归单片机设计
根据 AMD 的说法，RDNA 4 旨在满足更繁重的游戏工作负载，重点是提高光栅性能和效率。
此外，RDNA 4 还对光线追踪管道进行了常规改进，并重新关注人工智能功能和媒体编码/解码。
RDNA 3 从 Ryzen 处理器中汲取灵感，为 GPU 引入了芯片组设计。在这里，我们看到了内存缓存芯片（MCD）与图形计算芯片（GCD）的分离。
然而，在 RDNA 4 中，AMD 又回到了传统的单片设计。组件基本相同，但没有 MCD-GCD 互连，因为内存和计算现在由 Infinity Cache 直接连接。
RDNA 4 GPU（本例中为 Radeon RX 9070 XT）有四个着色器引擎，每个引擎有八个工作组处理器（WGP）。每个 WGP 由 8 个计算单元（CU）组成，共计 64 个 CU。
AMD 表示，新的计算单元现在比以往任何时候都更强大，能够改进光线追踪，将峰值吞吐量提高一倍，支持最新的矩阵加速功能和更广泛的数字格式支持。
RDNA 4 CU 的新功能，也是我们在 Nvidia Ampere 架构的张量内核中看到的功能，就是支持结构稀疏性，从而加快矩阵运算速度，尤其是在许多权重为零的情况下。
我们还可以看到内存子系统的改进。二级缓存从 RDNA 3 的 6 MB 增加到 RDNA 4 的 8 MB，无限缓存升级到第三代，但从 RDNA 3 的 96 MB 降到 64 MB。
AMD 在新一代产品中继续使用 GDDR6 显存。RX 9070 XT 和 RX 9070 都提供了 384 位 16 GB GDDR6 显存接口，时钟频率为 20 Gbps，有效带宽为 640 GB/s。这比 RDNA 3 提供的 960 GB/s 带宽要低得多，但 AMD 表示，RDNA 4 的显存规格是经过精心选择的，以支持当前和未来的游戏。
改进媒体引擎和硬件翻转计量支持
视频编码是 RDNA 3 的主要缺陷之一，AMD 承诺将在这方面做出重大改进。该公司承诺在 H.264 和 AV1 编码方面做出重大改进，并在相同数据量的情况下减少阻塞伪影。
在视频解码方面也有改进，在解码 AV1 和 VP9 等格式时，功耗降低，性能提高。
现在，Radiance 显示引擎在双显示器 FreeSync 配置中的功耗大大降低。此外，Windows 显示驱动程序模型 (WDDM) 3.0 还新增了对视频播放硬件翻转队列的支持。
这将帧调度卸载到 GPU，从而释放 CPU 资源。Nvidia Blackwell GPU 中的多帧生成 (MFG) 技术也依赖于硬件翻转计量。
了解 RDNA 4 计算单元
首先，RDNA 4 CU 的结构与我们在 RDNA 3 中看到的并无太大不同。
WMMA（波形矩阵乘法累加）操作得到了增强，以满足新硬件的要求。刻度单元得到升级，可以处理 Float32 操作。调度器可以将大型计算工作负载拆分为拆分和命名的障碍进行处理。
AMD 表示，RDNA 4 是为满足开发人员在当今游戏中使用的新渲染技术而构建的。虽然升频技术一直很流行，但有效的路径追踪需要将 ML 加速作为渲染过程本身的一部分，而不是事后才考虑。
RDNA 4 中的射线加速器
RDNA 4 在 RX 9070 XT 中提供 64 个第 3 代光线加速器。RDNA 4 中的射线加速器结构与 RDNA 3 中的类似，但包括一个额外的交汇引擎，可提供 2 倍数量的射线盒和射线三角形单元。
此外，还有一个专用的硬件光线变换器，可减少使用着色器指令完成工作的需要，从而最大限度地减少光线遍历开销。每个双 CU 中的 128 KB 内存可帮助保存光线堆栈，实现高效的推送和排序操作。
RDNA 4 引入了定向边界框 (OBB) 概念，将 BVH 边界框与几何图形对齐，从而最大限度地减少了光线在框内空白处的假阳性交互。AMD 表示，这种方法可以将光线遍历性能提高 10%。
这次的新功能还包括支持宽松的无序内存请求，从而有效减少了因错过较早进入高级缓存而产生的波形的等待时间。这不仅提高了光线追踪性能，还改善了其他工作负载。
在 RDNA 4 中，着色器可以动态分配寄存器，从而在飞行中容纳更多的波形，并改善内存延迟。
使用 RDNA 进行路径跟踪 4
AMD 显卡在光线追踪方面的表现一般，因此即使是顶级的 RDNA 3 显卡也无法实现路径追踪。RDNA 4 支持神经弧度缓存和新的神经超采样和去噪模型，旨在改变这种状况。
AMD 还没有为支持路径追踪的游戏提供确切的性能数据，但我们在评测这些显卡时应该会有所了解。
基于 Radeon 和 Instinct 的人工智能功能
AMD 表示，RDNA 4 具有用于 ML 加速的专用数学流水线，侧重于使用更窄的数据类型实现高性能。RDNA 4 的新功能是支持 FP8 和 BF8，以实现高性能、高精度推理。
在演示 SDXL 1.5 图像生成时，AMD 展示了基于 RDNA 4 的 Radeon RX 9070 XT 与基于 RDNA 3 的 RX 7900 XT 相比，每个 CU 的 FP16 性能提高了一倍。
FSR 4 是在 AMD GPU 上训练的端到端流水线，它充分利用了 RDNA 4 的全新人工智能功能。FSR 4 使用 FP8，以优化带宽、性能和功耗的使用。
AMD 显示，FSR 4 与帧插值和 Radeon Anti-Lag 结合使用时，每秒帧数可提高 3.7 倍，同时还能保持较高的图像质量。
资料来源
AMD 新闻简报
