近代史(2011-2015)
新架构新纪元,由南方群岛、开普勒架构说开去(2011-2012)
如果要说“近代史”,我们就需要从2011年底开始说起,因为当时采用28nm新制程的Radeon HD 7970的横空出世,还有首批使用Graphics Core Next架构南方群岛家族的从天而降都是跨时代的影响。首先要说GCN架构的意义,我们需要介绍传统的显卡渲染方式,简单来说采用的是管线架构,而不是目前现在统一渲染架构当中的流处理器架构。在微软推出革命性的DirectX 10规范前,我们常见的是像素着色器(Pixel)、顶点着色器(Vertex Shader)作为主要运算单元。统一流处理器渲染架构后,NVIDIA、ATI各自根据自身情况改进自身的渲染架构,前者的G80,后者的G600,都是各自为统一渲染架构推出的,但是在28nm新制程面前,两者都使用全新的架构,而这些设计,在今天还能看到当年思路的影响。
GCN架构当中,流处理器的基本组成方式不再是过往的单指令多数据(SIMD)阵列,而是全新的“计算单元(Compute Unit,CU),直到现在它还是目前GCN、NCU的基本组成形式,但每组计算单元容纳的流处理器数量(64)并没有发生改变,还是跟以前的SIMD保持一致。虽然这么说显得非常传统,但事实上GCN架构当中的典型代表:Radeon HD 7970,还是首款支持PCI-E 3.0、DirectX 11.1,并且是首款使用台积电28nm HP工艺的显卡,历史给与它的纪念意义溢于言表,而为大多硬件玩家津津乐道的是,虽然GCN架构的服役时间比较长,但是在其中能看到诸多前瞻性的表现,Mantle、DirectX 12、Vulkan,这些更擅长通过挖掘底层而优化性能的接口,都在AMD GCN架构当中拥有更好的表现。
因为率先使用新制程、新架构,Radeon HD 7970在完全的老前辈GeForce GTX 580面前展示出一往无前的战斗力,但是这段跨重量级的胜利并没有持续多长时间,因为NVIDIA在随后紧跟着的次年3月份正式推出Kepler架构显卡,其中旗舰担当的GeForce GTX 680不仅在那时,在后来的相当长的时间都跟前文的Radeon HD 7970互相掀起比前年的GeForce GTX 1060、Radeon RX 480更激烈、更针锋相对的竞争,后来甚至还推出官方超频的Radeon HD 7970GE,可以说在当时的行业内,两者就仿佛是魔术师约翰逊、大鸟伯德。
事实上无论你站在什么角度,你都完全应该在使用新制程的GCN、Kepler架构开始看待过去的显卡演进,原因不只是当时两者的竞争的结果直接投射到今天,两者选择的技术方向、竞争当中所处的局面都可以说由那时开始埋下种子。比如说两者在能效比方面完全是颠倒位置,NVIDIA在能效比方面的优势自Kepler架构开始越来越坚实,小核心、大核心显卡的双线作战逐年占优,而AMD在高端显卡市场竞争力越来越弱的基本面其实也是在GCN架构发布后缺乏足够的杀手级产品有关,就近年来说,原本Radeon RX 470、570、Vega 56都是很有竞争力的产品,但是并没有引起足够的影响力,当然有说法是当时AMD内部急需抽调资源保证Ryzen处理器的进度,站在大局观来说这并没有错,但是真实性就见仁见智。
再说回Kepler架构,这是NVIDIA在同样使用台积电28nm制程后推出的全新微架构,同样以旗舰GeForce GTX 680为例,首先是能效比大幅提高,一句摘下能耗大户的帽子,而且在日后的过程中能耗比是越来越优秀的,其次就是频率,因为首次使用GPU Boost技术,是首张频率突破1GHz的显卡,但实际上不加压可以很轻易跑到1.2GHz以上的频率。
作为制程跨越的典型,新架构的重要意义、同时也是基本规律就是可以在更小面积的芯片上集成数量更多的晶体管,因此流处理器会更多、频率会更高,但是功耗和温度都会更低。从北方群岛到南方群岛,晶体管数量从26.4亿增长到43亿,但是核心面积从389平方毫米缩小到365毫米,频率小幅提高,不过这里典型功耗同样是小幅提高的。
然而由于GeForce GTX 580是不折不扣的大核心显卡,所以到精巧强悍的Kepler的架构,可以用改头换面来新形容:核心面积从520平方毫米降低到294平方毫米,但是晶体管数量还从原本的30亿提高到35亿,流处理器更加明显:512SP翻两番到1536SP,是自GeForce 200系列以来面积最小、功耗最低的顶级游戏卡,可以说就是从GTX 680开始,奠定NVIDIA高能低耗的基础。
使用3D Tri-Gate工艺的Intel Ivy Bridge架构(2011)
那段年月必须要谈的就是Intel在新的22nm Ivy Bridge架构使用全新的、甚至可以说是革命性工艺:3D Tri-Gate,也有其他习惯说成3D FinFET工艺,这是在45nm使用HKMG(高K金属门)工艺后变革最大的改变, 因为它改变的是微架构当中晶体管的铺设方式,我们都知道越是栅极宽度收窄的工艺,越是要注意漏电率,此前的HKMG工艺正式为应对此问题,而新的3D Tri-Gate工艺则是通过类似于立体铺设晶体管,仿佛是在晶片上面铺设摩天大楼。
Intel Ivy Bridge是世界上最早成功实现量产商用的3D Tri-Gate工艺,将原本横向排列的方式改为横纵兼有的铺设方式,因此晶体管数量提升非常多,可以说摩尔定理的长寿,3D Tri-Gate工艺是有功劳的。 不止工艺,另外还有PCI-E 3.0、USB 3.0的原生支持,都可以说Intel 7系列芯片组、3系处理器是非常重要的一代。
鹤立鸡群的巨人:NVIDIA GTX Titan系列显卡(2012-2017)
其实在GeForce GTX 680发售前,我们在知道其核心代号为GK104-400的时候,就已经知道这是主要针对游戏玩家的小核心,真正的最高端大核心GK110还躲藏在黑暗之中,因此在2012年的大部分我们都在讨论GeForce GTX 680、Radeon HD 7970到底孰强孰弱,但是在进入2013年的几乎第一时间,NVIDIA公布拥有超算血统的真正的超级旗舰:GeForce GTX Titan的时候,用当时的话来说,叫做“算了吧,Radeon HD 7970GE就算拿毒药超到冒烟都没用”。
到2013年的下半年,AMD正式发布改头换面的新系列旗舰:R9 290X,性能相当强劲,已经可以和GeForce GTX Titan平起平坐,但就在新的夏威夷系列显卡发布两周后,NVIDIA发布拥有完整GK110核心的旗舰显卡GeForce GTX 780 Ti。这里要注意,虽然GeForce GTX 780 Ti的规格要更加完整,但是售价跟定位都要低于GeForce GTX Titan,出世的时候完全是横空出世的怪物,此后在超过半年的时间里没有遇到任何挑战,没有降价,最后安详退场。事实上就算是现在,规格完整的GeForce GTX 780 Ti的二手显卡售价都要低于不完整的GeForce GTX Titan。
五个月后,NVIDIA推出基于完整规格GTX 780 Ti的完全体泰坦:GeForce GTX Titan Black,不过当时的还并不是全黑的导流罩,而是简单将雕刻铭文“Titan”染成黑色。GTX Titan Black的频率小幅提高,但还是没有超过900MHz,售价依然是铁打的7999元。而如果你觉得这张显卡还是比较“2013”,不够“2014”的话,NVIDIA表示请接下双倍的GTX Titan Z,没错,这次是类似于GTX 690,将两颗完整规格的GK110-430-B1核心放在一起,当然这需要降频,但是售价从单芯的999美元提高到2999美元。不过这时Kepler架构已经面试近两年,全新的Maxwell架构已经在路上。
如果说前面GeForce GTX Titan Black Edition只是简单将完整规格的GK110核心的初代泰坦的铭文换成黑色,那么随后在GTC 2015发布的这次Titan X你完全可以认为是“Pure Black Edition”,至少在小编我的心目当中这是巨人家族当中颜值最高的一款:通体黑色磨砂质感,只有铭文和涡轮散热器边缘时银色,非常耀眼。
但是这里要尤其提醒大家,这张基于Maxwell架构的GeForce GTX Titan X的命名其实有不小的混淆作用,因为我们都知道在发布GeForce GTX Titan X的第二年,NVIDIA开始推进到Pascal架构,制程、架构都很跃进,这固然是很好的,但是搭载GP102核心的新巨人依然叫做Titan X,所以就容易有读者混淆两种不同架构的显卡。对于NVIDIA官方的定义,后者其实准确来说叫做“NVIDIA Titan X(Pasca)”,没错,首先就时已经去除“GeForce GTX”的前缀,其次就是括号当中标注的架构。虽然命名高度接近,但使用不完整Pascal架构的NVIDIA Titan X的导流罩外形已经抛弃过去稍显呆板的直来直往的风格,采用新一代钻石切割风格。
NVIDIA Titan X(Pascal)的规格并不完整,根据GP102核心架构图很容易可以猜到完整的应该是包含30组SM单元,然而NVIDIA Titan X“仅仅“拥有其中的28组,最后2组是被屏蔽的。即使是这样,改头换面的Titan X的海外售价是直接在999美元的价位涨价到1199美元,而国内售价也从原本的7999元直接涨价到9499元,“万元卡”不再是笑谈。
NVIDIA发布规格不完整的NVIDIA Titan X(Pascal)是在2016年的8月份,而完整规格的Titan Xp是直到次年的4月份才悄无声息公布的,完全开启GP102核心的所有流处理器:3840SP,成为规格最强消费级Pascal架构显卡。
而巨人家族最后一位成员:Titan V,则是变化相当大的一款显卡,跟以前的Titan相比,触角完全伸向专业计算领域,距离传统游戏市场渐行渐远。命名当中的“V”意即全新的“伏打(Volta)”架构。作为一张面世在2017年12月的银河级旗舰显卡,Titan V很大程度是面向人工智能、深度计算倾斜的,标志之一就是板载张量单元(Tensor Unit),专业计算性能会达到110TFLOPS,其实这种搭载张量计算的设计在谷歌或其他有志于AI、Deep Learning领域的公司推出的设备上是常见的。
而即使不说这些跟我们游戏玩家八杆子打不着的特性,Titan V依然是代表目前最顶端的显卡:TSMC 12nm FFN工艺的领先工艺,211亿晶体管、5120SP的庞然大物。然而根据NVIDIA在未来消费级游戏显卡、专业计算卡的品牌建设方案来看,未来很有可能两条线路在架构方面或许会互相平行、独立,大家使用不同的架构,而未来的Titan或许会具有越来越明显的专业特点、计算特点,游戏DNA会越来越少。
双芯卡皇:致那些已经不在的庞然大物(2009-2017)
时至今日,我们对于双芯显卡都已经习以为常,毕竟双芯显卡本身并不是很新颖的概念,但事实上最近若干年已经没有看到AMD、NVIDIA推出双芯显卡,而且对于CrossFire、Sli的态度同样变得越来越 暧昧,其实我们有可能以后很难看到来自 更多双芯显卡,但是在过去,通过多卡组建平台是非常常见的,我们就来简单回顾看看过去的那些双芯旗舰显卡,要知道曾几何时对比地球最强显卡的军备竞赛是非常壮观的。
距离现在最近的双芯显卡是AMD在去年发布的Radeon Pro Duo,不过这名字跟之前的Titan X都会让人混淆,因为去年6月份发布的Radeon Pro Duo实际上是基于两颗Polaris核心,就是Radeon RX 580基于的那颗,所以就是2304*2=4608SP,但是显存就比较华丽,拥有16GB*2 GDDR5显存,14nm FinFet新工艺让新的Radeon Pro Dup的典型功耗只有250W,而且供电接口“只有6+8Pin”,这对于双芯显卡来说可是很不错的。而最初发布于2016年3月份的同名Radeon Pro Duo是基于两颗完整的Fiji核心,所以是4096*2=8192SP,明显后者的性能是更强的。
然而Fiji毕竟是大核心,所以就需要更夸张的水冷一体散热器,并且配备比较极端8+8+8Pin供电接口,这是我们过去只有在R9 290X Lightning这种电老虎才能看到的,不过在巅峰性能的背后,Pro Duo(Polaris)的售价只要999美元,要比性能更强的Pro Duo(Fiji)的1499美元便宜很多,足足有50%,当然这里要还要算上两颗4GB HBM显存的良品率跟工艺成本。
而如果还要往前算的话,再之前的双芯旗舰显卡则是2014年4月份的Radeon R9 295X2,它使用两颗来源于R9 290X显卡的Hawaii核心,所以拥有2816*2=5632SP,但是因为使用水冷、风冷结合的混合散热方案,加速频率要比单卡R9 290X还要高,达到1018MHz,然而1499美元的售价只是前面的Titan Z的一半。这要特别说说,因为虽然过去的那几年当中,总的来说AMD是比较憋屈的,高性能CPU业务是完全被英特尔压制的,而高性能GPU业务在GCN架构中其实是被逐渐拉开差距的,然而R9 295X2的表现却很好,性能强,噪音、温度都控制不错,价格还支持Titan Z的一半,可以说是一场难得的漂亮仗。
Titan Z何方神圣?正是在R9 295X2发布前没多久的3月份GTC 2014发布的猛料,搭载两颗完整的GK110核心,即2880*2=5760SP,并且使用到消费级显卡当中史无前例的12GB GDDR5显存,不过价格就相当夸张,远远超过以往的999美元,直接达到2999美元,不过总的来说那几年风风光光的NVIDIA这次还是没有把握好节奏,Titan Z的性能没有超过R9 295X2,散热、噪音表现都不如对手,售价更是达到后者的两倍,在市场几乎没有掀起太多波澜,后来逐渐退让OEM市场,可以说如果没有“Titan”家族的血统,伴随更多的会是争议。
AMD R9 295X2双芯显卡确实表现不错,通过混合散热的方式,在保证性能没有因为降频而影响的同时,在散热、噪音方面都有不错的表现,算是比较成功的显卡,但是如果你往前看,看到Radeon HD 7990的表现,你或许就会理解:这完全是因为前辈HD 7990是采用三风扇风冷散热的啊,长度、厚度、重量都让它成为一张很难被普通玩家接受的显卡。
Radeon HD 7990发布于2013年的4月份,很明显采用的是两颗来自Radeon HD 7970 Tahiti GPU(这货其实是2011年年底就发布),有印象的玩家肯定还记得当年因为Radeon HD 7990的长度还诞生过不少表情包,不过HD 7990本身素质不低,散热器功夫比较过硬,热量、噪音都控制很不错。
其实公版的Radeon HD 7990是来的比较早的,非公版的双芯来的早很多,有多早?同样是双芯的GTX 690其实是在2012年的5月份就正式公布的,那时我们都以为HD 7990会在随后的6月份就到来,但公版比非公版落后很多。这方面来说GTX 690的发布其实没有比GTX 680晚到很多,规格方面很容易猜到前者就是搭载两颗GTX 680所使用的完整GK104核心,不过频率上的妥协就要比以前的GTX 590要小很多,造型跟后来的Titan Z类似,都是在导流罩中部使用单风扇散热。
这里可能会有读者表示有些非公版的名声同样非常大,比如说来自迪兰的Devil 13,它们肯定是专为双芯显卡推出的系列吧,其实这种说法不完全对,因为首款Devil 13显卡是来自2011年10月份,采用的是Radeon HD 6970核心。不过它后来确实推出过HD 7990、R9 295X2,后来在2015年的时候还推出过R9 390*2,2560*2=5120SP。
将两颗GPU铺设在电路板上,最需要解决的就是热量、功耗,还有派生的噪音问题,AMD使用过的混合散热方案其实就是成功的例子,比如说R9 295X2、Pro Duo,但是还有比较受到热量、功耗限制的产品,比如说Fermi架构的GeForce 400系列,就没有推出过双芯卡,到后来2011月3月份的GTX 590虽然尽可能完善功耗、热量优化,但是频率妥协比较明显,单卡的Core/Shader频率还有772/1544MHz,但是双卡融合后只有607/1215MHz,造型其实还是单风扇中置,但是导流罩远远没有后来的泰坦皮好看。
再往前数就是2009年9月份发布的AMD Radeon HD 5800系列,这代显卡对于AMD来说很重要,一扫过往在高端显卡市场的阴霾,而且双芯显卡推出很快,在11月份就推出由两颗HD 5870 Cypress核心融合而成的HD 5970,1600*2=3200SP,共用2GB显存,不过那个时候双芯显卡还没有如同后来那么昂贵,HD 5970在国内的官方报价是4599元,而再往前看,以前GTX 295的售价还要更低。
在踏入新时代之前,这里要告诉大家的是会为一名幸运读者送出一份价值399元的酷冷至尊(CoolerMaster) MS600银色机箱。
奖品如图
游客 2018-06-01 10:14
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游客 2018-12-15 20:35
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超能网友等待验证会员 2018-12-11 15:52 | 加入黑名单
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游客 2018-12-03 19:12
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超能网友教授 2018-11-24 01:04 | 加入黑名单
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游客 2018-11-19 09:39
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超能网友高中生 2018-11-06 09:27 | 加入黑名单
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超能网友小学生 2018-10-24 11:31 | 加入黑名单
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游客 2018-09-10 00:24
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游客 2018-09-10 00:24
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游客 2018-09-07 21:33
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超能网友高中生 2018-09-07 11:29 | 加入黑名单
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