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2012-05-03 21:52 出处:PConline原创 作者:Valest、Eric65535 责任编辑:chenziwei

“开普勒”的改变(1):28纳米工艺,1GHz以上动态频率

  GTX690同样基于新生“开普勒”架构,首款旗舰芯片“GK104”显卡的正式名称是GeForce GTX680(GTX690板载两个GK104芯片)。GK104芯片采用台积电28纳米制程生产,但晶体管蚀刻工艺与第一款试水28纳米的AMD“Tahiti”芯片又有所不同,“Tahiti”芯片去年就已经开始量产,当时台积电手下能够满足AMD需求的只有28nm HKMG HPL方案,这也是一种高K金属栅极技术,在提升运行频率与防漏电低功耗之间能够获得较好的均衡,芯片良品率也比较高。

28纳米
台积电28纳米硅晶圆

  而比“Tahiti”晚了三个月的GK104芯片,使用的是后来才成熟的28nm HKMG HP高性能工艺,这种工艺能够达成更高的核心运行频率,因此“开普勒”架构旗舰显卡GTX680的发布时的核心频率就已经在1058MHz了,创下了A/N公版显卡频率之最。日后简化版轻装上阵的中低端“开普勒”芯片(GK107),将肯定能够爆出更夸张的运行频率。

  GK104身上还加入了另一项新特性:Boost动态频率,让显卡满载时的核心频率可以在两个频率之间动态调整(比如GTX680的频率是1006-1058MHz),从而进一步提升显卡峰值性能,而且能够实现满载节能。动态频率设计在CPU上已经被普遍使用,比如Intel Core处理器的“睿频”技术,但在显卡上“开普勒”尚属首次,尽管频率动态调整的幅度只有50多MHz。

“开普勒”的改变(2):256bit显存,改进的显存控制器:

  GK104核心采用256bit显存控制器,这比GTX580“缩水”不少。在对手的这代HD7970都已经升级到384bit显存位宽的情况下,NVIDIA却降至256bit显存位宽,这能否满足“开普勒”的性能需求?


“开普勒”只有8颗显存芯片,的确是256bit显存位宽设计

  在前几代产品中,显存控制器一直是A卡的优势,N卡显存频率最高也只达到了4100MHz。但GTX680的等效显存频率达到了创纪录的6008MHz,超过了HD7970 5500MHz的水准,NVIDIA终于在显存频率方面爆发了,GTX690继承了这个优点。GTX690显卡标配2GB*2显存(实际可用空间是2GB),估计不及“HD7990”的3GB*2来的“海量”,但对付未来两三年的游戏也都应该是有余了。

显卡
“开普勒”在显存频率上爆发了

  高频率的确可以弥补较低的显存位宽的缺陷,但NVIDIA自减显存位宽的做法,仍然让玩家不太好接受。但GK104毕竟是一款“小芯片”,日后的旗舰级“开普勒”:GK110芯片,将有望采用更强大的显存位宽设计。

“开普勒”的改变(3):超多的流处理器数量,放弃Shader分频设计

  从2007年的GeForce 8系列显卡开始,NVIDIA GPU芯片内部的Shader着色器运行频率就一直数倍于核心频率,上一代“费米”架构采用的是双倍方案,比如GTX580核心频率772MHz,但Shader着色器频率为两倍的1544MHz,更高的Shader频率,可以帮助以“通用运算”为设计理念的GPU芯片提升图形渲染性能,这也是NVIDIA“通用运算是未来”这一架构设计理念下,同时也重视游戏性能的一种表现。

显卡
GTX580的Shader着色器频率两倍于核心频率

  但Shader分频设计是一把双刃剑,会显著增加GPU为架构设计的复杂度、加大芯片发热量。NVIDIA这次发布的“开普勒”新架构,伴随着对“费米”纯通用运算架构GPU设计理念的反思,已经开始着手提升当前玩家呼声更高的游戏图形性能,因此,GK104内建了1536个流处理器,是上一代GTX580的三倍。

xianka
GTX680放弃高能耗Shader分频设计,因此核心仅需4相供电

  因此可以说,虽然Shader分频设计有着巨大的性能诱惑,但“开普勒”还是放弃了这一设计方案,而是用更多的流处理器、优化过的图形性能,来代替这一方案,而且显著地降低显卡功耗,并且让“开普勒”能够实现“小芯片”策略。

“开普勒”的改变(4):单GPU功耗降低,优于对手

xianka
GTX680采用6pin+6pin外接供电设计,TDP功耗195W

  GK104放弃了高能耗Shader分频设计,但却获得了巨大的功耗改进,从而顺利开启了“小芯片”战略,实现了一次让业界出乎意料的反击。

AMD Radeon HD7970显卡
AMD HD7970采用6pin+8pin外接供电设计,TDP功耗280W

  而AMD HD7970显卡需要采用6pin+8pin外接供电设计,TDP功耗250W。N卡旗舰终于在功耗上优于对手,这是A/N三代架构对比上的首次反超。

“开普勒”的改变(5):支持4屏显示

  长久以来,N卡都只支持双屏输出,一张显卡最多只能连接两台显示器。而竞争对手方面,AMD上一代显卡就已经可以支持六屏输出,在这样的情况下,A卡的多屏输出功能就成了对手的一个攻击点。在这次新发布的“开普勒”架构上,NVIDIA终于为我们带来了改变。

显卡
GTX680显卡支持4屏输出

  这4个屏幕即可以互相独立,又可以将其中的三个组合成一个超宽的“三联屏”,从而实现超宽视野游戏效果,而第四个屏幕可以用于上网、办公,游戏/沟通两不误。

“开普勒”的改变(6):高效能TXAA抗锯齿功能

  NVIDIA 提到了一个名为TXAA的抗锯齿技术,它有两种模式:TXAA1和TXAA2,专门用于结合“开普勒”新显卡的纹理单元特性,达到高图像质量、低性能损失效果。

显卡
TXAA与MSAA的对应关系

  NVIDIA宣称TXAA1能够能够以2xMSAA的性能损失,达成8xMSAA的画面质量。但NVIDIA并未向业界深入讲解TXAA的技术特性、实现方法,也未提供掩饰demo,因此这一项新特性还有待于我们深入认识。

显卡
8xMSAA与TXAA抗锯齿效果对比

  NVIDIA透露下半年业界将会有多款知名游戏支持TXAA技术,虚幻4引擎以及BitSquid、Slant Six Games、Crytek等开发小组也将加入到新技术支持中来,到时候我们再做解析。

“开普勒”的改变(7):支持微软DX11.1标准

  DirectX(简写DX)11.1支持与PCI-E 3.0接口。DirectX API是微软发布的游戏接口,可以看作是一个游戏渲染技术/建模技术的汇集,微软借助DirectX API规范,控制着PC游戏/显卡硬件行业,每代DX版本的更新,都会引起显卡行业的更新换代、巨头角力、甚至惊涛骇浪。当前,Windows XP平台上一般运行的是DX9.0c,而Windows 7平台上则运行的是DX11,预计2012年底Windows 8正式版发布后,将会为玩家普及DX11.1标准。

显卡
DX11曲面细分技术实际游戏画面(Crysis 2)

  DX11.1最大的改进就是将3D立体显示技术正式写入了D3D API,让开发者可以通过D3D渲染实现3D显示,而不再像之前一样需要绕过D3D API而使用四倍缓冲器或驱动/中间件来实现的。在DX11.1中,3D立体显示技术将成为成为一种通用标准,游戏开发也将更加简单。但PC 3D显示技术当前远未步入普及阶段,毕竟这还需要克服显示器、3D眼镜等一大堆难题。

3D眼镜
电脑3D显示技术要想普及,还需要克服显示器、3D眼镜等一大堆难题

  DX11.1还支持TIR目标独立光栅化技术,优化了GPU双精度浮点运算效率,增强了图形与视频之间的操作灵活性,但这都只是一些小修小补的版本修订,基本无关游戏性能痛痒,但也正因为如此,为新一代显卡带来DX11.1支持并不存在什么难度。

Windows 8
Win8正式版将会支持DX11.1规范

  在DX版本支持问题上,官方标称GTX690只支持DX11,但向中国官方总部求证,他们表示对DX11.1提供了全面支持,毕竟NVIDIA本身就是电脑3D显示技术的先行者,在过去的三年时间内已经推出了两代3D眼镜产品,DX11.1将3D游戏开发接口标准化,更是正中NVIDIA下怀。>>

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