深度解析：Maxwell架构的显存交叉及ROP分区
出问题的是GTX 970（也只有GTX 970，之前小编的验证文章中GTX 760及GTX 960显示的掉速原因跟这里其实是不同的。），因为在Maxwell架构NVIDIA才开始禁用部分ROP/显存主控分区，之前的Kepler及更早的架构都没有这个能力。而GTX 970禁用了部分分区，所以它的行为跟GTX 980或者理论上的Maxwell架构有所不同。
NVIDIA之前的解释也提到了这一点，禁用部分单元导致GTX 970的ROP/内存主控分区不平衡，所以NVIDIA设计了内存分区，3.5GB的这部分是高性能分区0，0.5GB那部分包含了剩余的显存，性能略低。
为了更好地理解上面的差异，首先我们要先了解Maxwell架构的内存交叉（ memory crossbar），看看他们是如何工作的。
GTX 970显卡的内存交叉问题
NVIDIA在上图中阐述了Maxwell架构的内存交叉布局，特别是GTX 970如何配置的。Crossbar上面是16组SMM单元，下面则是4组ROP/主控分区，每个分区都被分配到特定的ROP/L2缓存单元及内存主控中。需要注意的是，GTX 970屏蔽的三组SMM单元并不是1/3/5组这么简单，L2缓存也不是屏蔽了最后一组，不过这里是示意图，我们不需要考虑到底是那些单元被屏蔽了。
上面的示意图显示了SMM单元及ROP/主控分区是如何通过Crossbar连接的，内存分区主要是跟ROP/主控分区有关，而SMM单元实际上在GTX 970显卡的内存分配无关——Crossbar将他们联系在一起，而Croosbar只跟ROP/主控分区有关。
说到ROP/主控分区，这是Maxwell架构上的新功能。之前的Kepler架构上，ROP/MC分区只有完全禁用和完全不禁用两种选择——要么关闭整个分区，要么都不能关。而在Maxwell架构上，NVIDIA可以通过分区来独立禁用ROP/L2单元，允许1、2个单元禁用。这实际上引入了第三种可能——部分开启的ROP/MC分区，可由1组ROP/L2单元、2组内存主控支持，而与此同时，内存主控依然是一体的，禁用他们中的1个就会导致整个主控被禁用。
Kepler与Maxwell架构的区别
这就是GTX 970显卡的情况，这是Maxwell架构首次使用这种部分禁用的新功能，NVIDIA禁用了1组ROP/L2缓存单元，去掉了8个ROP单元（或者说是1组8pixel/clock的单元）以及256KB L2缓存，这就是GTX 970为什么只有56个ROP单元、1.75MB L2缓存的来源。
与此同时，这还有一个新功能，但它只有在禁用部分分区时才会激活——这就是第一、第二个ROP分区之间的Link通。通常每个ROP/L2单元都需要1个接口连接到Crossbar，同时需要1个Link连接到它自己的32位显存控制器通道中。不过GTX 970禁用了1组ROP/L2单元，所以临近的Link（buddy link）开始发挥作用，这是Maxwell架构能够禁用部分分区的关键，它能让第二个只有一半的显存主控保持激活状态。
这个Link只有在ROP/L2单元被禁用时才会需要被激活，NVIDIA确认它跟正常的ROP/L2单元到MC主控的link一样都是全带宽的，每周期可以执行4个32bytes要求（2读2写）。总之，这个Link是保证禁用部分分区功能的关键，它也使得在缺少了1组ROP/L2单元之后还能使用完整256bit位宽成为了可能。
与GPU执行每个操作类似，内存读取也会支持并行操作以提高吞吐量。在GTX 980这样完整的的显卡上，这些操作是以1KB的步幅匹配于所有内存控制器的。为了实现这个设计，每个32bit内存通道都需要通过自己的ROP/L2单元用一个直接的Link连接Crossbar。在GTX 970上，它有7个Crossbar接口和8个内存通道。
最后，由于Crossbar和内存主控的设计，1个Crossbar接口不能承载2个内存通道的完全负载，Crossbar和它自己的ROP/L2单元可以同时连接两个内存通道，分裂4个算法，不过同时只有1个读取返回总线，因此实际情况中它只能读取1个内存通道。
（看到这里，很多人可能还是不明白到底咋回事，还是直接来说吧）
正因为此，NVIDIA才将GTX 970显卡的显存分为两个分区，正常的3.5GB和另外的500MB分区，前面的3.5GB部分，其功能跟正常的GTX 980显卡是一样的，以1KB步进匹配7个Crossbar接口，因此有7个DRAM模块。第八个DRAM模组包含500MB分区，需要自己的Crossbar。
这就是为什么GTX 970显卡的224GB/s带宽是技术上正确的，但3.5GB部分显存的带宽是196GB/s（7GHz*7port*32bit），而500MB那部分读取速度是28GB/s，但这二者不是同时读取的，这实际上是一个XOR（亦或）的情况。进一步来讲，由于500MB显存那部分不能跟3.5GB那部分同时读取，这又进一步导致显卡的等效带宽太低了，使用的500MB部分显存越多，3.5GB部分显存的等效带宽就会越低。
最终的结果就是GTX 970拥有独一无二的显存布局，需要操作系统及NVIDIA的驱动优化，因为3.5GB部分的显存相比另外的500MB部分更大，更快，更好。这500MB部分的显存逻辑上来看相当于VRAM与系统内存之间的缓存，它的速度比3.5GB部分更慢，不过依然是PCI-E总线到内存的带宽的2倍。
GTX 970是NVIDIA首次使用ROP/MC主控分区的产品，不过这并不是NVIDIA首次次用分区内存或者非对称内存配置了。从GTX 500系列NVIDIA就开始应用非对称/异构内存配置了，特别是在GTX 660及GTX 660 Ti上了。这些显卡上使用了192bit位宽，但搭配了2GB显存，这也意味着有些内存主控会比其他主控连着更多VRAM。
最终的结果也是类似的，不过NVIDIA从来没有深度解释这些显卡的内存寻址，看起来跟GTX 970的情况很类似。与其说NVIDIA有过多次这样的经验，不如说这是NVIDIA首次在GTX 970这样的高端显卡上使用这种方式。
GTX 660 Ti上使用过类似的异构内存
至于为什么NVIDIA要这么做，问题的关键显然是成本和良率。如果没有这样部分禁用的能力，NVIDIA要么就只能使用功能完整的分区——这会减少良率进而提升成本，要么就只能直接禁用整个分区，这又会损失额外的ROP、内存及内存主控。现在这种细粒度调整允许NVIDIA更好地控制坏的芯片，调节部分单元再推向市场，
往大的方面说，取决于你如何定义GTX 970的显存容量，它可以说是3.5GB显存的，也可以说是4GB显存的，其中只有前面的3.5GB是全速的，这也是软件最想用的那部分。不过512MB那部分分区也是有意义的，虽然性能比3.5GB部分低，但它依然比PCI-E到主内存的带宽更高，GTX 970依然可以使用完整的4GB显存。
这意味着两种说法都是正确的，这就跟其他现代技术具备多方面因素一样，真正的答案往往比单一因素更复杂。
总结：
限于时间和篇幅，原文我只翻了前面两页，主要解释了GTX 970为什么有规格错误以及3.5GB+500MB内存分区到底是怎么来的。如有错误之处，还请读者多多指出。
GTX 970显卡发布4个多月了，现在NVIDIA才指出是技术销售团队在制作文档时犯错了，这个解释不知道大家相信不？
这里也解释了GTX 970的分区内存到底怎么来的，技术问题大家了解一下就好了，愿意深究的可以去详细阅读原文。至于GTX 970的分区内存到底有多大影响，昨天官方有公布过测试了，小编也体验过了，算起来影响确实不大，只不过消费者是否介意这个问题，还得看每个人的想法了，GTX 970的4GB内存确实可用，但有1/8的部分性能差，心里确实会有个疙瘩。
超能网友终极杀人王 2016-06-20 22:36 | 加入黑名单
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游客 2016-06-19 02:35
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游客 2015-10-23 19:48
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