E X P
  • 编辑
  • 评论
  • 标题
  • 链接
  • 查错
  • 图文
  • 全文浏览

    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。

    ×
    热门文章
    1英特尔和AMD明年桌面CPU消息汇总:Raptor Lake更强,还是Raphael更能打?
    2[视频]14款百元内风冷散热器横评:谁是平价风冷之王?
    3宝马展示新款XM混合动力概念车,以庆祝M部门成立50周年
    4《赛博朋克2077》和《巫师3》次世代版将推迟发布,未来可能加入XGP或PS Now
    5英特尔酷睿i3-12100处理器测试成绩泄露,强于AMD Ryzen 3 3300X
    6英伟达已在官网列出RTX 2060 12GB规格:2176个CUDA核心、TDP为185W
    7西数透露自家HDD线路图,现有技术会把容量推到30TB,后面要上HAMR
    8英伟达发布GeForce Game Ready 497.09 WHQL驱动程序,为《翼星求生》优化
    9虽然与高通一起搞了台骁龙G3x游戏手机,但雷蛇表示这不是他们的设备
    已有 222 条评论,共 674 人参与。
    登录快速注册 后发表评论
    • 超能网友终极杀人王 2016-06-20 22:36    |  加入黑名单

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(4)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      223#

    • 游客  2016-06-19 02:35

      游客

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。
      2015-10-23 19:48
    • 支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复
    • 该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      222#

    • 游客  2015-10-23 19:48

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      221#

    • 游客  2015-02-26 14:59

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(17)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

      220#

    • 游客  2015-02-26 13:44

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(6)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

      219#

    • 游客  2015-02-26 10:39

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      已有5次举报

      支持(4)  |   反对(9)  |   举报  |   回复

      218#

    • 游客  2015-02-26 10:29

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      217#

    • 游客  2015-02-26 01:14

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      已有1次举报

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      216#

    • 游客  2015-02-25 21:01

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(2)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

      215#

    • 游客  2015-02-25 17:55

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      已有1次举报

      支持(0)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

      214#

    • 游客  2015-02-25 17:52

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      已有1次举报

      支持(2)  |   反对(7)  |   举报  |   回复

      213#

    • 游客  2015-02-25 16:26

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(2)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      212#

    • 游客  2015-02-25 15:08

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(2)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

      211#

    • 我匿名了  2015-02-25 15:06

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      210#

    • 游客  2015-02-25 13:51

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(9)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      209#

    • 游客  2015-02-25 13:44

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      已有1次举报

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      208#

    • 游客  2015-02-25 13:35

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      已有1次举报

      支持(1)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

      207#

    • 游客  2015-02-25 13:34

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      206#

    • 游客  2015-02-25 13:30

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(3)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      205#

    • 游客  2015-02-25 13:21

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      204#

    • 游客  2015-02-25 13:10

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      203#

    • 游客  2015-02-25 13:08

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      202#

    • 游客  2015-02-25 13:05

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(0)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

      201#

    • 游客  2015-02-25 11:48

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(2)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      200#

    • 游客  2015-02-25 11:15

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      199#

    • 游客  2015-02-25 10:40

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      198#

    • 游客  2015-02-25 10:17

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      197#

    • 游客  2015-02-25 10:12

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(4)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      196#

    • 游客  2015-02-25 09:50

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(2)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      195#

    • 超能网友终极杀人王 2015-02-10 19:52    |  加入黑名单

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      194#

    加载更多评论

    登录 后发表评论,若无帐号可 快速注册 ,请留意 评论奖罚说明
    为你推荐