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    ◆ 遭遇工艺困境 多GPU并行渲染技术的诞生

      纵观最近一年以来PC图形子系统的发展经历,已经可以明显感觉到工艺制程成为了制约GPU发展的一大瓶颈,SLI技术CrossFire技术成为解决这个问题的有效方法。

      通过上面两张图我们可以得知,由于DX10和统一渲染架构,以及GPU换代时本身对性能的要求,新一代DX10高端硬件的面积和晶体管数量都达到了惊人的水准。并且在提升幅度方面已经明显超过历代产品升级换代。

      但是,向晶体管要性能这种手段几乎已经行不通了。半导体工业进入纳米时代之前,摩尔定律基本上都符合导体业在客观上所能达到的更新速度水平。可以说在常规宏观科学领域的范畴内摩尔定律是基本准确的,但由于戈登·摩尔博士并设有预见到当集成度与微观世界发生联系定律会遇到如此多的问翘。随着“亚微米屏障” 的出现,大量的物理化学定律在微观领域中失效或被改写,此时的材料学作为半导体业的支撑需要一个缓冲,以完善今后发展所需的基础并寻找发展方向。只有当这个缓冲足够充分时,材料学才能积累足够的学术储备, 继续像上个世纪那样为半导体业提供坚实的理论基础。因此,至少从现在起相当长一段时间内,摩尔定律的维系都将面临来自材科学方面相当大的困难。以NVIDIA为例,其产品一直以近平疯狂的速度追逐着摩尔定律,晶体管数从TNT(NV4)的7M到GeForce256(NV10)的23M,再到GeForce3(NV20)的57M,然后到GeForce FX 5800(NV30)的125M和GeForce 6800(NV41)的190M,到GeForce 8800(G80)后更是达到了惊人的681M,是上代产品GeForce 7900(G71)的2倍多。NVIDIA一直以12个月为单位的速度提升着自己产品的晶体管数量,NV30时终于遇到了问题,尽管最后通过lLD(Inter LaYer Dielecric,深埋绝缘层)艰难地度过了难关,但依然对整个产品线造成了严重的影响。

      ATi在这方面也吃过不少苦,庞大而性能更加均衡出色的Radeon X1900(R580)被芯片小它一圈的GeForce 7900(G71)在市场中打败就是典型例子。

      而另一方面,游戏和专业图形制作又对PC的图形子系统的性能提出了前所未有的需求。在游戏和专业图形制作的一个普通场景中,系统需要源源不绝动态处理大量的3D物体,系统需要计算它们在下一帧中的表现状态。这些物体都是通过成千上万个三角形构成的,尽管物体后面的三角形会被前方的遮挡,但当表现到屏幕上时,它们还是要被进行计算。同时分辨率也是制约性能的重要因素,在1600x1200的分辨率下,需要描绘1,920,000个像素。纹理贴图、vertex和pixel shader程序这些工作都要在至少六十分之一秒内计算完毕,这样才能保证实时渲染地顺畅进行。这时系统性能的高低取决于一次能处理多少任务,而不是处理一个任务有多快。3D处理程序如何在现有技术和制造工艺的产品下实现看起来“不可能的任务”。

      游戏玩家和狂热的硬件发烧友对3D性能的追求却是永无止境的,如果要绕开工艺制程和成本两方面的限制而大幅度的提升显卡性能,多GPU并行工作的图形渲染技术是最佳选择。实际上,NV和AMD就是这么做的,在明显脱离历代高端发展规律的G80和R600之后,NV和ATI都选择了用多块次顶级芯片来构筑旗舰平台的做法。

      按照AMD的说法,其旗下的下一代图形芯片R700甚至采用了完全的模块化架构,只有一种基本的核心,依照不同定位有1-4颗进行不同的搭配。离我们较近的,如AMD R680和Nvidia D8E,也将采用多GPU架构。实际上,把2颗或者多颗较小的中高端芯片做到一起,不论是成本还是研发风险,都要比做一颗单颗的旗舰芯片要划得来,而且研发的周期也将大大缩短,统一的型号也将有简化产品线,将公司资源集中于其他更加必要的领域,提高竞争力。

      正因为NV和AMD在降低成本和工艺压力的问题上有上述共识,因此从某种程度上来说,联合多颗GPU并行渲染的技术将是影响未来高端产品的关键技术。而在多GPU单PCB显卡尚未进入普及应用的时候,可以采用NV的SLI或者AMD的CrossFire双卡并联技术组建强劲的3D系统,哪么到底哪一种组合方式更加优秀呢?

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