高效進(jìn)取 劍指Win8——淺析新一代顯卡

Windows 8和DirectX 11.1即將在今年與大家見面。似乎每次新系統(tǒng)和新API的更新都會使顯卡領(lǐng)域的產(chǎn)品甚至整個格局產(chǎn)生大的變化。新一輪的更新是否還會再次延續(xù)這種規(guī)律呢？新一代的顯卡產(chǎn)品到底會有哪些改變？

Win8和DX 11.1

Windows 8和DirectX 11.1是決定新一代顯卡改變的關(guān)鍵。預(yù)計今年8月份發(fā)布的新一代系統(tǒng)，志在進(jìn)一步提升用戶體驗環(huán)境，同時擴(kuò)展系統(tǒng)應(yīng)用范圍（目前已知Windows 8將會在平板電腦上使用），業(yè)界也普遍認(rèn)為微軟或許會在Windows 8系統(tǒng)上實現(xiàn)PC、平板和手機(jī)的大一統(tǒng)。更好的體驗環(huán)境和更大的應(yīng)用范圍，就注定了這款系統(tǒng)必須建立在高效的基礎(chǔ)上，此前的Windows 7無疑是個很好的榜樣。而Windows 8要想在前代的基礎(chǔ)上再度升級，最新的DirectX 11.1和WDDM 1.2絕對是關(guān)鍵。

DirectX 11.1在DirectX 11的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，例如目標(biāo)獨立光柵化(Target Independent Rasterization/TIR)，微軟首次在DirectX中提供了一個統(tǒng)一的3D立體視覺標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，這個標(biāo)準(zhǔn)并非強(qiáng)制性，廠商自主開發(fā)的如3D VISION和HD3D等技術(shù)也可以繼續(xù)使用。而DirectX 11.1也增加了對雙精度浮點FP64的完整支持，讓顯卡的復(fù)雜圖形/光線渲染以及通用計算獲得了更大的發(fā)揮空間，讓更多更加復(fù)雜的特效變得易于實現(xiàn)。此外，DirectX 11.1還將針對硬件曲面細(xì)分特效以及其他多媒體指令方面進(jìn)行全面的優(yōu)化，并加入完全由硬件執(zhí)行的部分駐存紋理(Partially Resident Textures/PRT)技術(shù)，提高圖形、視頻以及計算之間的交互性。

接著要說的是WDDM 1.2（Windows Display Driver Model，圖形驅(qū)動程序模型）。它進(jìn)一步增加了API指令，同時大幅度加強(qiáng)了操作系統(tǒng)對GPU控制的細(xì)度。這意味著操作系統(tǒng)可以將GPU視為不同的模塊，在遇到錯誤的時候，不用重置整個GPU，而是單獨重置某個區(qū)域。這樣系統(tǒng)的工作和任務(wù)就不會由于GPU重置而受到影響，只有那些正在使用特定區(qū)域的軟件才會由于重置而處于恢復(fù)狀態(tài)。這個功能大大提升了GPU的穩(wěn)定性，未來我們將可能很少看到令人痛苦的GPU重置導(dǎo)致整個系統(tǒng)被掛起或者任務(wù)突然中斷的情況出現(xiàn)。

如果大家覺得上面的講解有些抽象，那就看看Windows 8 Beta測試版的運行截圖吧。這種華麗眩目的界面，要想在平板電腦上流暢運行，系統(tǒng)的運行效率以及全新的DirectX 11.1和WDDM 1.2的作用可想而知。那么，新版的顯卡又會做何改變來適應(yīng)新系統(tǒng)呢？

再度先行 7系顯卡傾巢出動

AMD合并ATi后，GPU獲得了原本專屬于CPU的制程優(yōu)勢，讓AMD顯卡在更新速度方面大幅領(lǐng)先于對手。GCN這個精巧的架構(gòu)徹底改進(jìn)了底層數(shù)據(jù)處理模式，引入了并行化的SIMD-16單元，全面改進(jìn)緩存存取機(jī)制，最終達(dá)到了徹底更新架構(gòu)。它不僅讓最新的Radeon HD7970獲得領(lǐng)先GeForce GTX580（目前最強(qiáng)的N卡）20%以上的性能優(yōu)勢，同時也全面支持最新的DirectX 11.1。全新的28nm制造工藝，也有效增大了顯示核心晶體管密度，讓365mm2的Tahiti核心擁有了43.1億個晶體管，大幅提升每平方毫米的芯片性能。而本刊截稿時，另一款強(qiáng)勢產(chǎn)品Radeon HD7950也已經(jīng)上市。剩下的中高端的Radeon HD 7870、Radeon HD 7850以及主流市場的Radeon HD 7770和Radeon HD 7750也即將上市。它們均采用GCN架構(gòu)，支持DirectX 11.1。待到8月，Windows 8系統(tǒng)正式發(fā)布之時，AMD與之對應(yīng)的新產(chǎn)品線也將同時成形。

開普勒仍然神秘

目前看來，NVIDIA的動作要慢許多，而且始終保持著神秘感，新款開普勒架構(gòu)核心產(chǎn)品預(yù)期將在今年第二季度面市。目前已知的GK104預(yù)期將會取代上代GF104/GF114也就是GeForce GTX 560系列的定位，征戰(zhàn)中高端市場，而更頂級的產(chǎn)品核心代號可能為GK110或者GK112，不過目前也有傳言稱GK112是一個雙核心的產(chǎn)品，由兩顆GK104組成。

目前看來28nm工藝幾乎可以在和40nm產(chǎn)品面積相同甚至更小的情況下，塞入多一倍的晶體管。如果NVIDIA仍然保持“大核心”慣例的話，那么性能將會大幅提升，因此我們也對采用28nm工藝的新一代GK104充滿期待。而除了工藝外，NVIDIA對下代甚至下下代產(chǎn)品在每瓦特單精度浮點性能上的提升進(jìn)行了規(guī)劃。其中Fermi的單精度浮點性能接近1.3，而開普勒的產(chǎn)品單精度浮點性能會提高到4.2左右，大約是前代產(chǎn)品的3倍。考慮到單精度浮點性能和實際游戲的相關(guān)性，開普勒同等級產(chǎn)品將可能會比上代同等級產(chǎn)品的性能有相當(dāng)大的躍升，這也和我們從晶體管密度角度分析的結(jié)果相符合。

如果說GK104取代的是GF104/GF114的話，那么可以想象它肯定不會是顆“大核心”。而NVIDIA目前還有一顆更加神秘的“大核心”——GK110核心面積將超越500平方毫米。從NVIDIA傳統(tǒng)來看，一貫都是先推出大核心產(chǎn)品然后再精簡至小核心，但多次的工藝不順帶來的發(fā)售延誤給NVIDIA帶來了很多銷售和推廣方面的問題，因此這次NVIDIA首發(fā)了一顆中端小核心也在情理之中。GK110的發(fā)售時期估計將會延后到2012年下半年甚至年末，此時AMD有可能發(fā)布新的產(chǎn)品來對抗這顆“巨無霸”核心。當(dāng)然，NVIDIA同時也將推出定位更主流的GK106/GK107等核心，但目前它們的消息就更少了。

全新顯卡 效率取勝

Windows 8以及它內(nèi)置的DirectX 11.1和WDDM 1.2無疑都更加注重效率。而從目前AMD和NVIDIA的核心發(fā)展方向除了性能提升外，也更加重視效率。Windows 8系統(tǒng)和DirectX 11.1將會讓全新的顯卡產(chǎn)品取得更高效的運行表現(xiàn)，而在性能上大幅度提升的新一代顯卡也將把更多特效畫質(zhì)、更好的游戲體驗帶到全新的系統(tǒng)上。可以預(yù)見的是，我們追求的真實3D渲染效果，在全新的Windows 8系統(tǒng)中又會更進(jìn)一步。