Radeon

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Radeon™

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Caractéristiques

Date d'invention	2000
Inventé par	ATI
Fabricants courants	ATI (2000-2010) AMD (2010-)

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Radeon est la marque d'une série de cartes graphiques d'ATI Technologies depuis 2000, puis du groupe AMD à la suite du rachat d'ATI en 2006, à partir de 2011 avec la sortie des Radeon 6800. Ces cartes graphiques succèdent à la gamme des ATI Rage.

Elles gèrent le Radeon FreeSync depuis la génération des Rx 300 datant de 2015.

Les concurrents directs des cartes Radeon sont les cartes GeForce du fabricant Nvidia, et précédemment les cartes Voodoo du fabricant 3dfx (disparu en 2000).

La première génération de Radeon est sortie au printemps 2000 pour remplacer les vieillissantes cartes ATI Rage 128 Pro et ATI Rage Fury Maxx incapables de faire face aux indétrônables Nvidia GeForce 256 et 3dfx Voodoo 5. À l'instar de la GeForce 256, la Radeon était dotée de la technologie Transform & Lighting (T&L) alors de plus en plus utilisée dans les jeux. Dans la veine de ses concurrentes, elle utilisait la version 7.0 de DirectX, et la version 1.4 d'OpenGL. Enfin, l'HyperZ permettait une meilleure efficacité du processeur graphique, avec une amélioration théorique de 20 %.

Elle sortit alors en deux versions : la Radeon SDR et la Radeon DDR, avec en plus une version All-in-Wonder adaptée à l'acquisition vidéo.

Basée sur l'architecture R100 gravée en 180 nm, elle dépassait généralement la GeForce 256 DDR et s'approchait parfois des GeForce 2 GTS. La Radeon LE était une version moins rapide doté de 32 Mo de DDR, elle était produite à partir de puces moins bien faites (généralement celles se trouvant au bord du die). Plus tard, une version d'entrée de gamme vient compléter la gamme. La nouvelle puce RV100 est en réalité une version allégée de la puce R100, privée de T&L, avec un seul pipeline, un bus mémoire de 64 bits (et même plus rarement 32 bits) et sans HyperZ. En revanche, elle bénéficiait de l'HydraVision qui lui permettait d'utiliser deux écrans. Ses performances en jeu laissaient à désirer, mais la qualité de l'affichage et la capacité d'utiliser deux écran associé à un prix très bas lui offrit une longue carrière. On en produisait encore en 2005. La puce Mobility Radeon est basée sur la Radeon VE.

En 2001 les anciennes Radeon d'entrée de gamme sont renommées : la Radeon VE devient la Radeon 7000 et les Radeon SDR et DDR deviennent Radeon 7200, ceci afin de correspondre à la nouvelle 7500. Cette dernière, lancée dans la seconde moitié de 2001, est basée sur l'architecture RV200. La puce est gravée plus finement (150 nm), ce qui lui permettait de fonctionner à des fréquences plus élevées. Elle reprend également l'HydraVision des Radeon VE. En même temps sort la Radeon 8500, un modèle haut de gamme basée sur l'architecture R200 utilisant les atouts de DirectX 8.1. Plus rapide que la 7500, elle faisait face aux nouvelles GeForce 3, mais aura du mal à dépasser la version Ti200 d'entrée de gamme. Elle fut en outre, plombée à ses débuts par des drivers bâclés.

• ¹ pixel pipeline : T&L : textures
• ² AIW : All-In-Wonder : dénomination des cartes Rage et Radeon pourvues de matériel d'acquisition vidéo (entrée/sortie TV, logiciels, etc.)

En 2002, ATi lance la Radeon 9700 Pro, permettant à ATi de proposer en avant-première des cartes graphiques compatible DirectX 9.0.

Le GPU de la carte, composé de 107 millions de transistors a été conçu pour concurrencer les GeForce 4 Ti. Équipée de 128 Mo de DDR en interface 256 bits et cadencée à 310 MHz, la carte s'impose d'emblée comme supérieure à la concurrence.

En matière de performances tout d'abord, en dévoilant de très bonnes performances en haute résolution (1600x1200) ou en utilisation de l'antialiasing (AA) grâce à un bus mémoire très large et disposant d'une fréquence comparable à la concurrence.

Compatible avec les shaders models 2.0 (comportant notamment la compatibilité avec le displacement mapping, qui pour rappel est une évolution du bump mapping). La carte ouvre la voie vers une génération de "VPU" ou Visual Processing Units. Ces VPU ne sont plus en charge uniquement de calculs de polygones et de textures, mais disposent d'unités programmables permettant à la carte d'appliquer des algorithmes pour améliorer significativement la qualité visuelle des modèles affichés sans modification de leur structure initiale^[1].

Début 2003 ATI sort la 9800 Pro en réponse à la sortie des GeForce FX 5800 ultra. Il s'agit en fait d'une amélioration de la 9700 Pro. Cette version 9800 Pro est toujours gravée en 0,15 µm chez TSMC et voit sa fréquence d'horloge GPU passer à 380 MHz et sa mémoire à 340 MHz. Le nombre de transistors passe, lui, de 107 à 117 millions. Pas de révolution concernant l'architecture, qui reste la même à quelques spécifications près (support des SM 2.1). Concernant les performances, elles sont tantôt comparables au 5800 ultra, tantôt bien supérieures dans le cas des hautes résolutions et de l'utilisation de l'anti-aliasing (bien que Nvidia ait rattrapé son retard sur ce point)^[2].

Une version XT sortira vers la fin de l'année pour contrer la 5950 ultra. En pratique elle n'est que 6 % plus performante que la version pro. La version XT était vendue 550 €. La version milieu de gamme de cette année, la 9600 Pro, est en fait une carte plus économe en transistors (75 millions contre 107 millions pour les autres 9000) mais de puissance inférieure à la 950 Pro, qui reste du coup la meilleure carte milieu de gamme DirectX 9.0.

• ¹ Nb. Vertex shader : Nb. Pixel shader : Nb. Unité de texture : Nb. ROP
• Le F-Buffer est une petite quantité de mémoire, située dans chaque pixel pipelines, dont l'objectif est de remplacer la limite de l'architecture pour traiter les pixels shaders programmes avec seulement 64 instructions de longueur par passe.

En juin 2004, ATI a lancé une nouvelle série de cartes graphiques destinées à remplacer les Radeon 9000 : la série X. La première carte de cette série à être produite est la X800^{[réf. nécessaire]}.

Mais en octobre 2005, face à leur manque de performance face aux GeForce 6 de nVidia et une architecture en retrait (incompatibilité avec DirectX 9.0c par exemple), ATI sort les X1800, qui utilisent un nouveau processeur graphique, le R520. Cette série sera fort apprécié par les joueurs grâce à son très bon rapport qualité/prix (notamment avec le X1800 GTO et le X1950 Pro) face aux GeForce 6-7 de nVidia^{[réf. nécessaire]}.

• ¹ pixel pipeline : T&L : textures : ROP
• ² HM : HyperMemory : technologie comparable au TurboCache de chez nVidia, permettant de dédier une partie de la mémoire vive de l'ordinateur à l'usage de la carte graphique.

En Octobre 2005, ATI lance la série Radeon X1000, basé sur la puce R5xx. Composée de 321 millions de transistors, la puce R520 qui compose le Radeon X1800 fait la part belle à l’optimisation de son architecture en introduisant le "Ring Bus" qui est un bus mémoire périphérique. Côté refroidissement, le Radeon X1800 XT utilise le même système que l'ancien haut de gamme Radeon X850 XT (qui est relativement bruyant). Cette nouvelle architecture introduit le support natif des Shaders Models 3.0 et du HDR. À l'époque, le X1800 disposait d'un avantage qualitatif car il supportait le HDR avec anti-aliasing tandis que l'on devait choisir soit l'un soit l'autre sur les architectures concurrentes^[3].

En mai 2007, ATI a lancé une nouvelle série de cartes graphiques compatibles pour la première fois avec DirectX 10.0 destinées à concurrencer les GeForce 8 de Nvidia, les HD 2000, dont la célèbre HD 2900 XT. Malgré de bonnes performances, cette série basée sur la puce R600 ne restera pas longtemps dans les esprits des gamers, à cause du prix élevé mais surtout la puce R600 est réputée pour chauffer beaucoup et les cartes étaient relativement bruyantes. De plus aucun jeu à cette époque n'exploitait DirectX 10.0 (il aura fallu attendre le dernier trimestre 2007 avant de voir les premiers jeux arriver).

Voici les caractéristiques des cartes principales de cette série :

En novembre 2007, ATI lance en grande pompe les HD 3000, basée sur la puce RV670, avec les HD 3850 et les HD 3870, pour remplacer la série HD 2000. But : avoir des cartes consommant et chauffant moins et exploiter les dernières technologies. Ainsi si l'amélioration de performances par rapport aux HD 2000 n'est pas significative, ATI a apporté de nombreuses innovations, par exemple :

• Compatibilité avec DirectX 10.1
• Interface PCI Express de 2^e génération
• Compatibilité avec CrossfireX (configuration quadri-GPU)
• Compatibilité avec les Shaders 4.1
• Intégration d'un chipset audio (audio via adaptateur DVI-HDMI)

Cette série aura eu un très bon succès grâce à une politique de prix agressif et de bonnes performances. Notons également l'entrée de gamme d'ATI en matière de puce graphique 3D pour la haute définition avec la HD 3450 équipée nativement du DisplayPort.

Le 25 juin 2008, ATI a lancé les HD 4000 avec les HD 4850 et HD 4870^[4] pour faire face aux GeForce 9 et surtout face aux GeForce 200, sorties une semaine avant^[4]. ATI utilisait pour cela une nouvelle architecture : le RV770, amélioration du RV670 destinée à avoir des cartes performantes pour une consommation limitée.

Cette série semble très appréciée auprès des joueurs, grâce à une politique de prix toujours très agressive, de très bonnes performances (la HD 4870 se positionnant entre la GTX260 et la GTX280 pour un prix 2 fois moins élevé) et enfin grâce aux dernières innovations d'ATI comme la compatibilité avec DirectX 10.1 et le PCI Express 2.0.

En été 2008, ATI a sorti les déclinaisons d'entrée et de milieu de gamme avec les HD 4450, HD 4470, HD 4650 et HD 4670. Le niveau de performance du haut de gamme (HD 4670) serait équivalent aux performances d'une HD 3870 et en dessous d'une 9600GT. Toutes ces cartes coûteront logiquement moins de 120 € (la HD 4850 se positionnant à 140 €).

ATI a également sorti durant le troisième trimestre 2008 la déclinaison de la HD 4850 : la HD 4830 (en fait une HD 4850 privée de quelques Stream Processors, et aux fréquences revues à la baisse), se situant en matière de performances en léger recul par rapport aux HD 4850. Cette carte est en concurrence directe avec les 8800-9800GT. Vendue aux alentours de 110 €, elle se positionne dans le milieu de gamme.

Le 2 avril 2009, ATI lance le HD 4890^[5]. Cette carte graphique est une ATI 4870 surcadencée pour faire face au Geforce 275 GTX.

Après environ 15 mois de commercialisation, ATI renouvelle sa gamme Radeon avec les HD 5xx0 dont la commercialisation coïncide avec la sortie de Windows 7 mais aussi à l'IDF 2009 de San Francisco. Ces puces sont dérivées du RV770 avec une finesse de gravure améliorée (40 nm). Ce sont en outre les premières cartes compatibles avec DirectX 11 dont une première présentation a été effectuée en juillet 2009^[7].

Peu avant la commercialisation des premières références HD 5xx0, AMD a dévoilé la technologie Eyefinity^[8] qui permet de gérer jusqu'à trois écrans en 2560x1600 avec une seule carte. Il s'agit en fait d'une nouvelle version de l'HydraVision qui permet la gestion multi-écrans sur les cartes ATI. La technologie nécessite de connecter au moins un écran via un câble Display Port (DP) ce qui est une double limitation : d'une part tous les écrans ne possèdent de connexion DP et d'autre part, les fabricants de cartes préfèrent remplacer le DP par du HDMI en raison de sa plus grande diffusion. Bien qu'entièrement gérée de manière logicielle, cette technologie n'est pas disponible pour les précédentes gammes, les développeurs préférant se focaliser sur un support correct des HD 5xx0^[9]. Elle est disponible à partir des Catalyst 9.10^[10] et les Catalyst 9.12 rendent compatible Eyefinity avec le CrossFire^[11].

En marge de sa gamme, ATI a aussi présenté un modèle dédié exclusivement à sa technologie : la HD 5870 Eyefinity 6 Edition. Elle se caractérise par la présence de six connecteurs mini Display Port permettant un affichage sur six écrans (7680x3200). Depuis son annonce fin septembre 2009, la carte n'a toujours pas été commercialisée et a juste été présentée lors de l'IDF 2009 de San Francisco^[12]. Les dernières rumeurs l'annoncent pour le 11 mars 2010^[13]. Plus tard, au cours du CeBIT 2010, PowerColor a présenté une Radeon HD 5770 pourvue de cinq connecteurs Mini DisplayPort et nommée en conséquence Radeon HD 5770 Eyefinity 5^[14].

L'annonce de cette technologie permet à ATI de concurrencer indirectement Matrox qui proposait déjà des solutions multi-écran avec la M9148 et la M9188 (pilotant respectivement jusqu'à quatre et huit écrans) mais qui se cantonnent au domaine de la 2D. Face à cette nouvelle concurrence, Matrox a fait la démonstration au CeBIT 2010 d'un affichage sur douze écrans^[15],[16].

La gamme HD 5xx0 est aussi surnommée Evergreen pour mettre en avant les qualités de ces futures cartes en matière de consommation. Ainsi, chaque sous-ensemble de cartes correspond à un nom d'arbre :

• Hemlock (terme américain du Tsuga) : modèle bi-GPU très haut de gamme.
• Cypress (Cyprès) : modèle mono-GPU haut de gamme.
• Juniper (Genévrier) : modèle mono-GPU moyen de gamme.
• Redwood (surnom de plusieurs gymnospermes) : modèle mono-GPU d'entrée de gamme.
• Cedar (Cèdre) : modèle mono-GPU premier prix.

On remarquera au passage que ATI a abandonné la désignation X2 préférant intégrer ces modèles dans une gamme dédiée. Un modèle Trillian fut aussi évoqué très tôt^[17], il s'agirait d'un modèle pourvu de trois GPU mais elle ne fut jamais officialisée.

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À la suite du succès de sa gamme Radeon H5xx0, ATI lance durant le CES 2010, sa déclinaison pour ordinateur portable dénommé Radeon Mobility HD5xx0. La gamme Mobility reprend les mêmes modèles que la gamme Bureau mais se distingue par des caractéristiques en retrait sur plusieurs points^[18] : les shaders sont réduits de moitié, le bus mémoire est limité à 128 bits maximum contre 256 pour les versions Bureau… En outre les fréquences annoncées ne sont que des valeurs maximum et les OEM ont liberté pour définir la fréquence réelle sur leur produit. L'annonce de la gamme Mobility est aussi l'occasion pour ATI de relancer son concept de carte graphique externe basée sur la technologie XGP.

Parmi les différents modèles annoncés, deux ont retenu l'attention de la presse : les Radeon Mobilty 5145 et 5165^[19]. À la suite de plusieurs notes indiquées lors de la présentation, il s'est avéré qu'il ne s'agissait que de modèles de la série HD 4x00 ce qui a valu des critiques à ATI par la presse sur cette politique de renommage^[20]. Ces modèles correspondent respectivement à une 4570 et à une 4650/4670^[21], ils conservent une gravure en 55 nm contre 40 nm pour les autres modèles et sont incompatibles avec DirectX 11 et Eyefinity ce qui n'est pas en soi un problème étant donné qu'il s'agit de modèles d'entrée de gamme.

En marge de sa gamme traditionnelle pour les équipements mobiles, ATI a décidé de proposer une gamme à bas prix issue de la précédente architecture HD 4000^[22]. Les modèles se dotent ainsi d'une nomenclature en HD 50v où le dernier chiffre est remplacé par la lettre v en référence au terme value. En conséquence ces modèles conservent une gravure en 55 nm et la compatibilité avec DirectX 10.1 à l'image des modèles HD 51x5 avec lesquels ils partagent plusieurs caractéristiques. Par rapport à la précédente génération les 560v, 540v et 530v correspondent respectivement aux HD 46x0, HD 45x0 et HD 43x0.

• 
  HD5770 en vue 3/4 de face
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  HD5870 en vue 3/4 dorsale
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  HD5770 en vue latérale
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  HD5970 en vue latérale
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  HD5870 en vue 3/4 de derrière

Premières cartes depuis le rachat d'ATI par AMD en 2006.

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Les Radeon HD 7000 ont été lancées en 2012, et sont les principales concurrentes des GeForce 600 Séries. Elles inaugurent la nouvelle architecture de processeurs graphiques d'AMD, Graphics Core Next. Trois principaux GPU ont été lancés :

• Tahiti
• Pitcairn
• Cape Verde

Dans la nouvelle architecture des Radeon HD (Graphics Core Next), chaque unité de calcul CU (Compute Unit) dispose de son propre scheduler pour la répartition des tâches, une répartition qui s'effectue sur les quatre unités vectorielles SIMD qui lui sont rattachées. Ces unités comportent chacune 16 voies ainsi que des registres vectoriels à hauteur de 64 Ko par unité. Dans les faits, une unité de calcul CU pourra donc exécuter 4 instructions sur 16 éléments. Les unités de calcul disposent également d'une unité scalaire accompagnée de ses registres (4 Ko) sans oublier une mémoire partagée en local de 64 Ko. À l'instar des microprocesseurs et de leur mémoire cache partagée, cette mémoire locale est partagée entre les quatre unités vectorielles notamment. Les unités de texture, au nombre de 4, se retrouvent dans chaque unité de calcul avec 16 unités chargées des opérations de chargement et de stockage des textures. En prime, AMD propose 16 Ko de mémoire cache de premier niveau dont le débit est de 64 octets par cycle d'horloge. Chaque groupe de quatre CU dispose d'un cache dédié aux instructions de 16 Ko et d'un cache de 32 Ko pour les données scalaires. En plus d'une mémoire globale partagée censée faciliter la synchronisation entre les unités de calcul ainsi qu'un deuxième niveau de mémoire cache. Chaque contrôleur mémoire sur 64 bits est adossé à une partition de mémoire cache de second niveau.

Au total Tahiti (le plus gros GPU de l'architecture) dispose de 512 Ko de mémoire cache L1 pour les données, 384 Ko de mémoire cache L1 partagée (instructions et données scalaires notamment), 768 Ko de mémoire cache locale partagée et 768 Ko de mémoire cache L2. Au total, le Radeon HD 7970 peut s'appuyer sur pas loin de 5 Mo de mémoire cache. Au niveau des unités de ROP, AMD organise sa puce avec huit unités de rendu final (Render Back End), chargées des dernières opérations sur les pixels comme les fonctions d'anticrénelage. C'est dans ces Render Back End qu'on retrouve les fameuses unités de ROP : avec quatre unités ROP par Render Back End, on arrive à un total de 32 ROP. Et avec 4 unités de texture par CU (unité de calcul), et 32 CU au cœur de la Radeon HD 7970, il y a au total 128 unités de texture^[23].

• AMD Radeon HD 7990
• AMD Radeon HD 7970 GHz Edition
• AMD Radeon HD 7970
• AMD Radeon HD 7950
• AMD Radeon HD 7870 XT
• AMD Radeon HD 7870 GHz Edition
• AMD Radeon HD 7850
• AMD Radeon HD 7790^[24]
• AMD Radeon HD 7770 OC Edition
• AMD Radeon HD 7770 GHz Edition
• AMD Radeon HD 7750
• AMD Radeon HD 7730
• AMD Radeon HD 7470M

La série Radeon HD 8000 est une famille de GPU pour ordinateurs développée par AMD. AMD avait initialement prévu de commercialiser cette famille au deuxième trimestre 2013, les puces étant fabriquées avec un procédé 28 nm et utilisant l'architecture Graphics Core Next améliorée. Cependant, la série 8000 s'est avérée être un rebadge OEM de la série 7000 (bien que Bonaire soit une puce basée sur GCN 2.0, donc de développement plus récent).

La gamme Rx 500 est une amélioration de la gamme Rx 400 grâce à la maturité du procédé de fabrication 14 nm LPP de GlobalFoundries qui permet une fréquence plus élevée du GPU et de la mémoire par rapport aux cartes de la gamme Rx 400.

Fin Juillet 2017, AMD annonce sa nouvelle architecture et ses nouvelles cartes graphiques Haut de gamme, après deux ans d'abandons sur ce segment.

Le 11 juin 2019, AMD annonce sa nouvelle architecture et sa nouvelle série répondant au nom de code de "Navi". Les cartes annoncées visent actuellement le milieu de gamme. La nouvelle architecture s'appelle RDNA pour Radeon DNA.

Le 28 septembre 2020, AMD annonce sa nouvelle série remplaçant la série RX 5000. La nouvelle architecture s'appelle RDNA 2 (en).

Le 3 novembre 2022, AMD annonce sa nouvelle série remplaçant la série RX 6000. La nouvelle architecture s'appelle RDNA 3 (en).

• ATI Rage : autre famille de cartes graphiques fabriquées par ATI.
• AMD Catalyst (en), pilotes graphiques d'AMD
• Listes des processeurs graphiques (en) AMD/ATI et de leurs caractéristiques

• technologies Eyefinity AMD Radeon™, sur amd.com
• (en) AMD trademarks sur www.amd.com
• www.techpowerup.com/

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