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ATi在R300时代取得了辉煌的战绩，R300的着色器有着非常高的并行执行效率（co-issue,也就是矢量指令和标量指令可以并行执行），这让同时期的NV30和NV35望尘莫及，我们知道NV30和NV35由于流水线架构设计上的问题，在执行PS1.4和PS2.0指令时效率很低，而且当临时寄存器使用数量超过4个时，性能为大幅下降20%。
NV30采用的是4×2的流水线设计，它的每个像素着色器每个时钟周期能完成2个双线性过滤纹理贴图和一条算术运算指令，称之为2T+1M（2次纹理贴图+1条算术指令），由于只有4条流水线，相当于每时钟周期完成8T+4M。而R300采用了8×1的流水线设计，每个像素着色器一个时钟周期内可以完成一次双线性纹理贴图和2条算术指令，也就是说R300每时钟周期能完成8T+16M，在算术指令的处理能力上远超过NV30。
在这种不利局面下，nVidia迅速推出NV35以取代NV30，NV35的像素着色器增加了一个浮点处理单元，可以实现2T+2M的处理能力，即使如此，NV35的指令呑吐量还是远低于R300。因此nVidia在NV40上采用了全新的架构设计，NV40的管线在一个时钟周期内仅能完成一次双线性过滤纹理贴图，但是它最多能完成4条数学运算指令，它的流水线是1T+4M，NV40拥有16条并行流水线，可以提供16T+64M的最大处理能力，也就是16次纹理贴图加64次数学运算。NVIDIA这次把主要的精力从纹理贴图转移到数学运算上，可见nVidia是吸取了前代产品上的经验与教训。NV40发布不久，ATi也发布了它的旗舰产品R420。
随着Intel全面推广915/925平台，PCI-Express也成为下一代显卡的标准接口，ATi在这方面动作更加积极一些，首先推出了原生PCI-E接口的图形处理器。R423核心可以说是R420的PCI-E版本，拥有和R420相同的特性。我们今天要测的是PEG接口的X800
XT，下面来看看它的管线架构。
X800 XT架构
X800
XT的架构图，它具有256位的GDDR3内存接口，6条顶点处理管线，然后是背面裁减，原始分析，视点传换和三角形设置引擎，光栅化处理，16条像素处理管线（组织成4个quad像素处理管线，这是从效率方面考虑的），SMOOTHVISION
HD和HYPER Z HD。X800 Pro的像素管线被减少到12条，今后还会有精减到8条甚至4条管线的产品。
顶点处理管线
R300具有4个顶点处理单元，R420增加到6个，再加上时钟频率的提高，X800的顶点处理能力是9800XT的两倍。它同样具备co-issue的并行处理能力，顶点着色器的矢量处理引擎可以操作一个完整的4D矢量，而像素着色器中的矢量运算单元只能处理3D矢量，此外顶点着色器中的标量运算单元更加的独立。顶点是三角形的基本构成单位，顶点着色器可以处理一些顶点的数学运算。顶点处理引擎能够计算每个对象和表面的位置，方向，运动，色彩和光照。控制顶点处理器的小程序片段被称为顶点着色程序(vertex
shaders）。X800 XT的顶点处理引擎包括六个可编程的顶点处理单元，每个顶点处理单元包括两个数学逻辑单元（ALUs）：一个128bit的浮点矢量ALU和一个32位的浮点标题ALU，它们的流程控制电路允许进行循环，子过程，分支处理。
从顶点处理器而来的数据加入了三维位置信息、材质坐标、法线向量、色彩和材质信息。这些单元最基本功能就是执行位置数据的转换操作，每个顶点通常包含了四个32位值（x，y，z坐标，并加入w座标进行透视分析），这类转换需要4×4的矩阵乘法，通过dot
product指令可以完成。X800中每128位顶点ALU可以在单时钟周期内执行其中一个dot product，由于有6个顶点ALU，因此它们可以在一个时钟周期内完成1.5次顶点转换。
顶点处理引擎的固定函数部分可以操作顶点数据，一直到每个顶点着色程序完成。首先背面剔除处理会把背向观察方向（视点）的三角形，DirectX是不处理视点背面的三角形的。然后裁减单元检测位于观察窗口（或者其它应用程序定义的区域）外的三角形，把这部分三角形丢弃。透视分析过程修改三角形，获得更好的场景深度，然后是视点转换把3D多边形投影到2D显示区域上。
三角形设置引擎
顶点构成的三角形被切割成tiles（方砖），右边是由一个顶点产生的粒子
当所有的顶点处理过程完成后，顶点必须重新装配成三角形，这个过程被称为三角形设定
三角形设置的第一部分叫几何装配，它组织并连接三个顶点为一个三角形。一个index缓存包含顶点所属三角形的列表。顶点分配单元能够操作粒子（point
sprites），它是一个单独顶点的定义，它传换成两个三角形构造的矩形，顶点位于矩形中央。
三角形设置单元分配所需的参数到新装配的三角形，例如材质座标，色彩值，Z-Buffer信息。它也负责把三角形拆分成tiles（方砖），然后分配tiles到像素处理管线。这也说明了，像素处理管线是不能独立存在的，它必须接收从顶点处理单元经过三角形设置引擎而来的数据。X800的三角形设置引擎可以更有效的操作全部函数管线的负载，此外它支持变化方砖，让图形处理引擎可以在任何情形下选择最佳的方砖尺寸。
像素处理管线
当3D场景被安排好之后，下一步要做得就是用独立的像素来填充它们，每个像素的的颜色是由材质，光照和分配给三角形的材质属性决定的。这个过程有像素着色程序控制，它们是加载到图形芯片的小程序，由像素管线执行。
Radeon
X800架构包括了16条平行浮点像素处理管线，GPU很讲究并行处理能力，它的每条管线都有自己的像素单元和材质单元。这些管线组织成4×4结构。每个quad管线都有一个独立单元，拥有自己的资源。
由三角形设置引擎发送的方砖（titles，也就是所谓的Fragment，或称为像素）分配给每个像素处理单元，这些方砖包含了三角形的一部分。像素处理管线首要的任务就是去除那些被遮盖的方砖，它们对最终图像显示是没有任何帮助的，这里要用到分级早期Z测试，把被遮盖的像素丢弃掉。可见的像素被确定后，下一步就是分析它们的初使值，包括色彩，深度，透明度，纹理坐标。三角形顶点的值确定后，三角形内部像素就由内插值替换，内插值被存储在寄存器中，由像素着色器调用。
X800的像素着色器中提供了两个72位的矢量运算单元，可以处理3D矢量指令，两个标量运算单元是24位(1D)，像素着色器的每个组成部分都具有FP24浮点精度。R420的像素着色器基本和R300相同，支持Pixel
Shader
2.0，但是它也做了一些修改。R420的像素着色器增加了常量和临时寄存器的数量，临时寄存器数量从12个增加到32个。并增加了一个PS3.0中引入的面寄存器（Face
register），vFace是一个标量寄存器，通过vFace可以实现双面光照，vFace的有效值在+1或者-1之间，如果vFace为正值说明三角形面向我们，如果vFace为负值说明三角形背向我们，例如在着色器程序中通过判断vFace的正负来决定显示三角形的正面或者是背面。
由于不支持PS 3.0，因此像素着色器不能实现无限长度的指令，不过
R420的像素着色器指令数量限制被放宽，它的矢量，标量和纹理运算单元都具有最大512条指令数量的限制，像素着色器一共的指令数量限制是1536条，而前代产品仅有160条。F-Buffer（Fragment
Stream FIFO Buffer）是从Radeon
9800开始引入的新技术，它可以提高多过程（multi-pass）像素着色指令的性能，它可以保存像素着色器的输出，并可以被读回像素着色器，而不需要从帧缓存中读取处理过的像素，多过程（multi-pass）像素着色程序要经过渲染管线多次，通过F-Buffer可以执行的更有效率。
X800还支持暂时性抗锯齿（Temporal FSAA）技术和3Dc法向贴图压缩技术，这两者都是为了获得更好的画面效果。特别是3Dc法向贴图压缩已经成为DirectX的标准，相信会象DXTC一样被广泛应用。法线贴图是可以增加纹理表现的细致程度的特殊材质，它是由早期的凸凹纹理贴图（Bumped
map）衍生而来的，它保存着每个像素的高度值，用于营造光滑外表的凸凹效果。ATi发明了压缩法向贴图的办法，可以达到4:1的压缩率，而品质几乎没有衰减。
X800的主要参数
SMARTSHADER HD
支持DirectX 9可编程顶点和像素着色程序
VS2.0顶点着色函数
最高支持65280循环和子程序指令
单时钟周期处理三角形函数（SIN & COS）
DirectX 9扩展像素着色器
在一个渲染过程中最高支持1536条指令和16个材质贴图
第二代的F-Buffer支持无限制的着色指令长度
32个临时和常量寄存器
Facing寄存器支持双面光照
支持多渲染对象（MRT）
支持容积阴影渲染加速
每像素128位，64位和32位浮点色彩格式
SMOOTHVISION HD
3Dc法向贴图压缩
高品质的4:1法向贴图压缩
任一双通道贴图压缩工作
2x/4x/6x多采样全屏抗锯齿模式，可编程采样模式自适应算法和色彩缓存压缩
Temporal全屏抗锯齿
在所有分辨率下低损失色彩压缩（最高6:1），加入宽屏HDTV分辨率
VIDEOSHADER HD
无缝链接带视频FULLSTREAM的像素着色器
捕捉视频时的噪声过滤
带动态补偿的MPEG-2解码，iDCT和色彩空间转换
全部格式DTV/HDTV解码
YPrPb组件输出
自适应去除隔行的帧数转换
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