真正的ITX小钢炮!AMD R9 Nano显卡首测

    尽管从2010年开始半导体技术的发展逐渐放缓，某些领域甚至已经呈现了“挤牙膏”般的龟速发展态势，但GPU产品在技术上的进步还是有目共睹的。伴随着被称之为“黑科技”的HBM（High Bandwidth Memory）显存应用到桌面级显卡上，旗舰级显卡终于可以在保证提供出色性能的同时大幅缩小体型。于上月底正式发布的AMD“旗舰级Mini显卡”Radeon R9 Nano就因此而吸引了大量DIY硬件爱好者的眼球，我们甚至可以将其称之为“年度最受关注的显卡”。

    为什么AMD R9 Nano有着如此高的关注度呢？答案其实很简单，因为这款产品不仅仅因采用了“黑科技”HBM显存而拥有娇小的身材，甚至比长度仅为7.5英寸的AMD新一代旗舰产品R9 Fury X还要小巧，而且它的体内还搭载了一颗旗舰级别的完整版“Fiji”核心，具备了同等身材显卡所不具备的出色性能，让它成为了一款真正意义上的“小身材、大能量”的显卡。

Radeon R9 Nano显卡搭载了一颗完整版的Fiji核心

    更重要的是，AMD R9 Nano这款搭载了完整版“Fiji”核心的“旗舰级Mini显卡”并没有像R9 Fury X那样采用散热能力更强的水冷方案，而是只需要一个单风扇风冷散热器就能够满足该显卡对散热能力的需求。同时，AMD R9 Nano在功耗控制方面的表现相对于R9 Fury X有着明显改善，按照AMD之前放出的PPT里的数据，它的单卡TDP为175W，比R9 Fury X的275W足足降低了100W之多......

Radeon R9 Nano的单风扇散热器能把显卡的满载温度压制在75℃（官方数据）

Radeon R9 Nano显卡的单卡TDP仅为175W，比同核心的R9 Fury X低多了

    说了这么多，想必各位读者是不是对AMD R9 Nano这款“旗舰级Mini显卡”的表现更感兴趣了呢？下面，我们就有请今天这篇首发评测的主角AMD Radeon R9 Fury X显卡，让它将自己的全部内在展现给各位关注这款产品许久的玩家。

    自从代号为“Southern Island”的Radeon HD 7970开始，AMD放弃了从R600以来所沿用的VLIW架构（Very Long Instruction Word），变更为GCN架构（Graphic Core Next），并一直沿用至现在。而我们这篇评测的主角——Radeon R9 Nano的“Fiji”GPU，自然也采用的是GCN架构。

▲Radeon R9 290X的Hawaii XT GPU逻辑架构图

    相对于以往的GCN架构GPU，这次AMD对“Fiji”进行了进一步的改良，同时还沿用之前几款GCN架构GPU的优点。我们可以从下面这张“Fiji”的核心逻辑架构图看到，出现在Hawaii GPU中的TrueAudio DSP依旧出现在了下图右上角的多媒体加速模块之中，而倍受好评的Crossfire XDMA也正如之前AMD所说的那样包含在了R9 Nano的Fiji GPU之中，因此，各位玩家在使用多块Radeon R9 Nano显卡组建多卡平台时，将继续体验“无桥交火”这个在R9 290X身上被称为“黑科技”的功能。

▲完整版Fiji核心的逻辑架构图

    除去延续之前几代GCN架构中的优秀设计之外，我们可以看到“Fiji”的规格与Hawaii XT相比变得更加庞大，在依旧拥有8组ACE（异步计算引擎）、4组着色器引擎的情况下将计算单元的数量增加到了64组，也就是说它拥有4096个流处理器、256个纹理单元和128个光栅单元。同时，这款“Fiji”核心的晶体管数量与Hawaii XT相比也有着相当大幅度的提升，达到了惊人的89亿个之多。

    另外，AMD还为了让R9 Nano显卡能够更好迎合HBM显存而对其布局进行了小规模的改动，它所拥有的8组显存控制器中每两组显存控制器对应一组HBM显存堆栈，相对于之前R9 290X的1组显存控制器对应2枚GDDR5显存颗粒，组成了4096bit 4GB的超强规格，尤其是它的4096bit超大显存位宽带来了最高可以512GB/s的超大显存带宽，确保了DRAM带宽不成为瓶颈。（显存位宽超高，但容量并不算大）

     因此，单单从核心规格方面来看， AMD R9 Nano显卡的规格相当强大，拥有89亿个晶体管，4096个流处理器、256个纹理单元和64个光栅单元并配有4GB容量HBM显存，显存位宽高达4096bit。而在频率方面，R9 Nano显卡的GPU默认频率最高可以达到1000MHz，显存频率则为500MHz（好像有点低......换成1.0Gbps可能会好看点）。

    AMD R9 Nano显卡最值得称道的地方，就是它那只有6英寸（15cm多一点）的娇小身材，其长度与AMD上一代旗舰显卡Radeon R9 290X相比较要短40%。因此，R9 Nano显卡的到来对于钟爱“桌面ITX小钢炮”的玩家而言无疑是一个天大的“好消息”。

    正是由于AMD R9 Nano显卡的体型如此的小巧，仅长6英寸，而且还搭载了一颗完整版的旗舰级“Fiji”核心，所以这款采用风冷散热的产品在散热设计上肯定要做得相当周到，我们可以从下面这张图中了解到AMD R9 Nano显卡的PCB上面安装了一片基本上可以覆盖住整个PCB（部分镂空）的黑色金属板，它可以在提供加固作用的同时对PCB上面的部分元件提供一定的辅助散热能力。

    另外，各位还可以看到一根铜热管（6mm直径）连接着显卡供电部分的MosFET与PCB最右侧的一组散热片，而这样的设计自然是为了更好地为显卡发热大户之一——显卡供电提供更好的散热。

    转到AMD R9 Nano显卡散热器的主体，各位可以看到一块面积相当大的纯铜散热底座与2根被“打扁”铜质热导管。

    将底座与热管拆下来之后，大伙可以看到AMD R9 Nano显卡的散热鳍片密度相当高，这也就意味着它拥有相对较大的散热面积，不过对于这种密度的散热鳍片阵列，要想让风把它吹透可不是那么容易。（风扇转速会很高吗？）

    至于AMD R9 Nano显卡仅有的一枚风扇直径大概在9cm左右，如果AMD的官方数据属实，那么它提供的风量似乎可以达到让显卡满载温度维持在75℃时的散热需求。

    最后是PCB方面，我们可以通过上图看到尽管AMD R9 Nano显卡的GPU占据了很大一块PCB，但它那短小PCB上面还是布满了各种元件，而放不下的就给堆到了PCB的背面。而在供电设计方面，虽然它的供电相数因体型而精简为4相，但是料件质量还是相当高的，光是钽电容的数量就非常可观。

    HBM是什么？在显卡上如何实现

    HBM，也就是High Bandwidth Memory技术，译为高带宽存储，从字面意思上并不能够直接想象出它的实现方式。HBM的实现方式是芯片堆栈。也就是从原先的平铺方式更改为罗列在一起。AMD在CPU、GPU发展历史上做出了不少贡献，很多技术都是由AMD最先提出并实现。。HBM也将是在显卡产品上最先一批推出、使用的革命性技术。

    HBM的示意图如上，这项技术的实现方式是：增加中介层，将CPU或GPU以及内存芯片通通置于中介层上，并且将存储单元垂直方向罗列。这样一来，可以让存储芯片与核心距离拉近，开启更高的总线位宽，简化通信过程，降低功耗。AMD与合作伙伴联合研发了首个中介层解决方案。HBM相对于传统的GDDR5显存，HBM的总线位宽提升了30倍，因此频率需求会大大降低，最终位宽提升3.5倍，电压从1.5V降低到1.3V，如此一来不仅提高性能，还降低了功耗。最终结果是，HBM可以实现单位能耗下性能3倍的提升。

     以AMD Radeon R9 290X为例，GPU和显存PCB面积合计占用9900mm2，核心+显存面积可以缩小50%以上，这还是不考虑到封装阵脚所占用的空间。那么最终显卡成品一定是可以大幅减小的，但是至于厂商是否愿意把非公版做成这样，那就另当别论了。

    仍有短板：HBM并非已完美无缺

    看起来，HBM是一个近乎无敌的新技术了：功耗低、体积小、性能强，事实是这样吗？并非如此。目前通过已有的技术资料来看，HBM仍有一个隐患存在。

    在AMD、海力士联合研发的第一代HBM显存方案中，每一颗都采用四层Die进行堆叠，每个Die的容量为2Gb(256MB)，因此每颗容量为1GB。整体四颗，总的显存容量就是4GB。当然了，8GB HBM也可以有，但那只能在Fiji VR双芯显卡上实现，每个核心还是4GB。如前所述，这只是第一代HBM的情况，明年的第二代就会翻一番。AMD计算域图形事业群CTO Joe Macri确认了这一点。

    也就是说，我们能看到的第一代使用HBM显卡的产品最多只有4GB容量，并且这个局限性是第三方厂商也无法改变的，没错，就算华硕、蓝宝石也不行，这远远超过了他们的能力范围。可想而知，在交火或者高分辨率下，4GB显存必然是一个隐患。当然，最终产品还未出炉，我们期待AMD可以尽可能的优化好这宝贵的4GB HBM显存，能够物尽其用。

    当然，瑕不掩瑜，不可否认HBM是这几年来我们在PC硬件领域看到的最大胆、最具想象力的创新技术，正如过去一样，AMD一直走在技术最前沿的，用它难以捉摸的想象力实现各种引领业界前进。并且AMD一直坚持自由开放的理念，相信这个技术在未来将会推广到各个领域。至于市场方面的业绩，似乎AMD并不是把它放在第一位。无论如何，我相当期待更多采用HBM的新产品出现。

    游戏玩家需要一个稳定的环境，最怕见的情况就是卡顿，包括软件、硬件等各种因素引起的延迟和画面波动对游戏体验有着致命的影响。造成不良游戏体验的其中一个现象就是画面撕裂和卡顿。在高速游戏环境中，几十毫秒的顿挫都会带来恶劣的影响。关键时刻的技能施放、位置移动，一旦错过非常好的时机后果不干设想。 

   而画面撕裂给玩家带来极为恶劣的影响，最可怕的是，它并不是你的显卡或显示器不够好造成的。而仅仅是因为他们俩的工作步调不一致。或者说，如果没有好的方法来解决，你就算买再贵的硬件都没法解决。

    造成这一问题的原因就是显示器与显卡工作步调的不一致，比如，当你的显示器刷新率是60Hz，而当显卡每秒输出帧数高于60时，由于输出帧率高于显示器频率，在原本应该显示一帧图像的单位时间内，却出现多余1帧的画面，画面就会出现撕裂。为了解决这个问题，过去的做法是使用传统的 V-Sync技术，既限制显卡工作的速率。但是，我们在3D游戏中的环境是时刻变化的，比如在一场游戏中平均帧率是60，有可能在游戏初期帧率达到了80，但是激烈交战时帧数只有30，那么如果设置了垂直同步V-Sync，当显卡输出帧率在低于60的时候，显示器依然处于等待完整一帧画面的机制，就要等待两倍的时间，那么这时画面就会出现卡顿。

    简单的总结就是，当显卡性能高于显示器工作频率时，游戏画面会撕裂，低于的话会卡顿延迟。只有显卡工作不掉与显示器接近一致时，才能获得最完美的游戏效果。这个矛盾在以前没有太好的办法解决。

    为此，AMD推出了FreeSync技术，这项技术可以通知显示器何时应该显示出完整的一帧画面，相当于让显示器的工作频率随着显卡输出的步调来进行，从而大大减少了卡顿和撕裂现象，给玩家尽可能流畅、稳定的游戏环境。

    传统垂直同步技术的运作方式：当某一帧输出需要时间超过单位时间时，就需要等待两倍的时间。比如，游戏整体上平均一帧如果需要20ms，但是如果某一帧需要22ms，那么这一帧并不会在22ms后立即显示出来，而是需要40ms。而对于一般玩家来说，超过30ms的时间就已经可以明显感受到了。

    而AMD的FreeSync技术，可以让这原本渲染时间超过平均单位时间的一帧，以它真实完成渲染的时间刷新出来，让显示器跟随显卡的步调，从而完美解决撕裂的问题同时尽可能避免了卡顿。

    AMD的FreeSync技术是一个开放标准，并且已经加入到DisplayPort的配置中，名为Adaptive Sync，AMD为其提供了开启选项和一个名称。使FreeSync成为一项更为更容易推广、普及的技术。正如其名，Free不仅意味着自由改变显示器工作频率，还象征着免费。

    目前AMD在Radeon R7及以上级别的显卡中，全面支持FreeSync技术。

    与此同时，你还需要一台支持AMD FreeSync功能的显示器设备，这一模块成本极为低廉，支持这项技术的显示器售价并不会比没有的更高，等于完全是免费的福利。三星、LG、明基、优派、宏碁等厂商都已经推出了支持FreeSync的显示器，支持设备的阵容仍在不断扩张中。

    为了避免除显卡外的其它硬件成为本次测试的瓶颈，这次我们使用了目前的旗舰Haswell-E处理器Core i7-5960X、华擎X99主板以及海盗船四通道32GB DDR4内存套装一起组建了一套旗舰级测试平台，具体配置如下：

    对比显卡方面，在本篇AMD R9 Nano显卡首发评测中，我们挑选了现在市面上能够买到的“最强ITX显卡”GTX 970 Mini、GTX 970的兄长“GTX 980”以及同样搭载Fiji（精简版）核心的R9 Fury这三款产品作为R9 Nano的对比对象。

    注：本次测试中的R9 Fury与GTX 980的核心/显存频率均基于公版设定！

    测试内容方面，考虑到AMD R9 Nano本身的规格与市场定位，在这次测试中我们将在2560 x 1440分辨率以及4K分辨率下以高画质进行游戏性能测试，测试的游戏包括《巫师3》、《中土世界：暗影魔多》、《孤岛危机3》等六款新老单机大作。而在基准测试方面，我们将选择3DMark 11与最新版3DMark这两个各位非常熟悉的项目。

    了解完参与到这次AMD R9 Nano显卡首发评测中的显卡产品以及需要进行测试的项目之后，下面就到了除“价格”外各位最关心的显卡性能展示环节了。在这个环节中，首先与各位见面的是包含AMD R9 Nano显卡在内的4款参测显卡在基准性能测试中的表现。

    基准性能测试结果展示——3DMark 11

    基准性能测试结果展示——3DMark Fire Strike Extreme

    基准性能测试结果展示——3DMark Fire Strike Ultra

    基准性能测试小结：通过上面这些显卡在3DMark 11与最新版3DMark这两款基准性能测试软件中的表现，各位可以了解到搭载完整版Fiji核心的AMD R9 Nano显卡在跑分方面似乎要比基于公版频率设定的GTX 980弱那么一点点，但说实话这三项跑分测试的结果只是具备一定的“参考价值”，并不能反应这些显卡在游戏中的真实表现，所以还需要通过实际游戏测试来进行进一步验证。

    R9 Nano显卡游戏性能测试——《孤岛危机3》

    R9 Nano显卡游戏性能测试——《地铁2033》

    R9 Nano显卡游戏性能测试——《古墓丽影9》

    R9 Nano显卡游戏性能测试——《刺客信条：大革命》

    R9 Nano显卡游戏性能测试——《中土世界：暗影魔多》

    R9 Nano显卡游戏性能测试——《巫师3：狂猎》

    游戏性能测试小结：尽管AMD R9 Nano显卡在基准性能测试中的表现要略逊于公版频率设定的GTX 980一点。但是在游戏测试环节中，R9 Nano显卡交出的成绩单相信会让不少玩家感到满意，因为它的表现已经领先基于公版频率设定的GTX 980一些了。

    虽然这次AMD推出的R9 Nano显卡搭载了一颗完整规格的Fiji核心，但它在功耗方面与Fury X相比却有着相当明显的改善，在之前AMD发布的PPT中各位就能了解到这一点。不过事实是否真的是这样，还得依靠实际测试的结果来验证。

    相对于我们以往的首发评测，这一次我们将会采用多个项目对R9 Nano显卡的耗电量进行测试，除去最常见的Furmark拷机测试之外，这次我们还会使用3DMark 11、New 3DMark这两款基准性能测试软件以及《古墓丽影9》、《地铁2033》这两款游戏来考察R9 Nano在功耗控制方面是否真的想AMD所说的那样有很大进步。

    系统待机功耗测试结果展示：

    Furmark显卡拷机功耗测试结果展示：

    3DMark 11 Extreme功耗测试结果展示：

    3DMark Fire Strike Extreme功耗测试结果展示：

    《古墓丽影9》功耗测试结果展示：

    《地铁2033》功耗测试结果展示：

    R9 Nano显卡功耗测试小结：根据以上结果各位可以了解到，AMD R9 Nano显卡在功耗测试中的表现确实会让人眼前一亮，虽然要略高于ITX版的GTX 970，但与曾经在能耗比方面广受好评的GTX 980相比还是要略胜一筹。

    AMD R9 Nano显卡散热性能测试结果展示：

    除了在功耗方面有着亮眼表现之外，AMD R9 Nano显卡的散热性能同样比较不错，在室温26℃的环境下，该显卡的待机温度为34℃，而满载温度则只为75℃，与AMD官方数据保持了一致。这样的结果对于一款长度仅为15cm多一点，但搭载了一颗拥有89亿晶体管、4096个流处理器这样庞大规格的Fiji核心的产品而言已经相当不错了，更何况它仅配备了单风扇显卡散热器。

    AMD R9 Nano显卡噪音表现展示：

    至于噪音控制方面的表现，考虑到仅凭单风扇风冷散热去镇压完整版的Fiji核心，而且还把它的满载温度控制在75℃，AMD R9 Nano显卡的噪音控制能力应该说还是较为不错的，虽然52分贝左右的满载噪音使得我们在裸机平台下进行测试时会感到它发出的轻微噪音，但考虑到装在机箱里之后噪音会明显降低（机箱板的隔音作用），所以这样的表现的确是可以接受的。

    AMD R9 Nano显卡性能测试结果汇总

    到此，这篇AMD R9 Nano显卡首发评测的测试部分就告一段落了，为了方便各位读者可以更方便、更简单明了的了解到R9 Nano的游戏性能水平，我们将游戏性能测试环节中的成绩进行了整理，并以分别对比的形式展现给大家。

    R9 Nano VS R9 Fury：

    R9 Nano VS GTX 980：

    R9 Nano VS GTX 970 mini：

    看到上面这些对比柱状图，相信各位读者可以更简单命令的了解到这样一个情况，那就是AMD R9 Nano显卡确实可以说是目前游戏性能卓越秀的“ITX显卡”了，因为它与ITX版GTX 970相比，能够提供更优秀的游戏性能，而且领先幅度相当明显。即使是面对比GTX 970性能更强的GTX 980，AMD R9 Nano显卡也能够凭借完整版Fiji核心提供的性能而稍微领先一点（基于公版频率设定的GTX980）。

    虽然AMD R9 Nano在本次测试中的表现可以说相当出色，我们甚至可以将其称为“ITX显卡中的卡皇”，但是这也就意味着R9 Nano的定价也将会与市面上的其它“卡皇”看齐。根据AMD提供的信息，AMD R9 Nano显卡将于明天正式登陆国内市场，其首发价格为5099元起，最高5999元！与AMD R9 Fury X的官方指导首发售价一样，还留出了一部分空间供厂商自由发挥，这是不是出乎意料呢？

    其实在网上传出AMD即将发布R9 Nano显卡的时候，笔者与一班同事曾经探讨过AMD R9 Nano显卡的价格，那时候我们得出的结论是可能会是4599元，但事实上我们好像猜错了，而且要比我们之前预测的售价至少高出了500元......

    不过，说实话这个价格虽然会让人觉得有种“不良心”的嫌疑，但实际上结合它与R9 Fury X相同的核心规格、散热方面的良好表现以及功耗控制方面的明显进步，AMD R9 Nano卖到5099元（或者更高）其实也勉强算是在“合理范围之内”，只是有点考验玩家手中的钱袋和“信仰”。

    文章总结：ITX玩家的福音 迷你显卡中的卡皇

    作为GPU领域的巨头之一，尽管AMD在推出首款基于HBM显存的新一代旗舰显卡Radeon R9 Fury X在性能上并没有达到各位预期的水平，但这次AMD Radeon R9 Nano的到来却让各位看到AMD在这款产品上付出了相当多的心血，从而向各位关注R9 Nano显卡的友交出了一份令人满意的答卷。

    为什么要这么说呢？R9 Nano的性能不也就是比公版GTX 980稍强一点的水平么？对于这次我们对AMD R9 Nano的评价，相信会有不少网友的脑海中存在这样的疑问，或者说是质疑。而我们针对这些问题的答案是这样的：

    AMD这次推出的Radeon R9 Nano显卡，其实并不是一款适合ATX主机或者mATX主机玩家的产品。最适合使用它的玩家，而是想要打造一台拥有旗舰级显卡游戏性能的ITX主机用户。要知道，有不少忠爱“迷你主机”的玩家在选择显卡时因没有身材如R9 Nano一般短小的旗舰产品可供选择，转而牺牲显卡的游戏性能，或者去购买支持长显卡的“ITX迷你机箱”并入手一片标准的“旗舰显卡”。

    而在AMD R9 Nano上市之后，这些玩家就无需因找不到拥有旗舰产品性能的ITX显卡而入手性能相对要弱一些的中高端ITX显卡，或者放弃心仪的ITX机箱而去选择购买支持长显卡的“ITX迷你机箱”。所以说，AMD R9 Nano填补了市场中长期不存在旗舰级ITX显卡的空白。

    另外，Radeon R9 Nano的正式发布，也就意味着AMD在ITX显卡市场中占据了有利位置，虽然NVIDIA经显卡厂商手推出了Mini ITX规格的GTX 970 Mini显卡，并赢得了不少“桌面小钢炮主机”爱好者的欢迎，但这一状况在AMD的重磅产品R9 Nano到来之后应该会发生明显的改变，尽管R9 Nano的价格已经比GTX 970 Mini贵出太多，但现在除了R9 Nano，还没有其它ITX显卡能够达到“旗舰级”的性能水平。

    写在最后：根据我们从某不方便透露的渠道中获得的消息，这次AMD R9 Nano显卡的产能依旧是个问题，所以其上市初期货源应该说是相当紧缺，想要第一时间入手它的玩家必须抓紧行动。至于R9 Nano的供货量何时能够恢复正常，目前还是个未知数。

    虽然现在有不少玩家已经将自己操作系统升级到了Windows 10，打好了体验DirectX 12游戏的基础，但是目前能用上DX12的游戏仅有1个——就是最近被炒的火热的RTS大作《奇点灰烬》。

    根据目前网上流传的各种信息来看，AMD旗下的显卡在《奇点灰烬》中的表现要明显优于NVIDIA的显卡，甚至有R9 290X逆袭GTX 980这样的表现。因此， 在这次R9 Nano首发评测中我们加入了一个小番外测试，就是用R9 Nano、R9 Fury、GTX 980和GTX 970 Mini这四款产品来简单跑一下这个测试，看看最后结果是不是想传闻中那样。

    测试平台配置如下（就是把操作系统换成了Windows 10）：

    由于《奇点灰烬》内建Benchmark的结果较多，而且非常详细（看的眼晕），所以本次测试只取了每款显卡的整体平均帧数（Avg），游戏内设置和在该设置下测试的结果如下：

    看到上面这两张简单的测试结果，各位可以看到A卡和N卡之间的表现并没有之前传闻中的那样出现A卡大优这个状况，而是与前面其它DX11游戏测试的结果（显卡之间的差距）基本一致，仍是R9 Fury > R9 Nano > GTX 980 > GTX 970 Mini。

   而这次AMD显卡在DX12项目《奇点灰烬》中的表现明显要优于N卡的原因，其实就是《奇点灰烬》的开发商跟AMD有着良好的合作关系，而且DX12 API是类似于Mantle API的底层API技术，所以A卡对显卡驱动层的优化依赖性相对于N卡要小一些。更重要的是，作为AMD GCN架构产品的一员自然是会支持A家曾经引以为傲的Mantle API。

    不过，由于时间有限，如果有对当前AMD、NVIDIA两家显卡产品在DX12中的表现，那么请继续关注我们泡泡网DIY硬件频道，我们将会在近期为大家带来《奇点灰烬》的详细显卡性能测试。■<