Maxwell架構下的甜品

金色黎明

隨著游戲產業以及技術的發展，游戲本身的畫面質量一直在以很快的速度提升著。不知從何時開始，越來越多的游戲相比之前更加的依賴于顯卡的性能，對于玩家來說想要流暢的體驗 款對性能有著一定要求的游戲就只能掏錢購買性能強勁的顯卡產品，特別是旗艦產品的超高價格無疑會讓人望而卻步，根本不是一般玩家能夠承受的起的。所以有著不俗性能，同時價格更加合理的“甜點級”顯卡就非常受到歡迎。早在NVIDIA推出基于Kepler的產品GeForce GTX 460的時候，“甜點級”這個詞就受到了眾多關注，因為它代表著更低的價格和令人滿意的性能，這在同樣定位為“甜點級”產品的GeForce GTX 760身上得到了很大的證明，GeForce GTX 760的暢銷就能夠非常充分的說明這點。相比之下旗艦架構所能給我們帶來的更多的是崇敬和對高價的仰望。北京時間2015年1月22日晚22時，NVIDIA發布了他們全新的產品——GeForce GTX 960，這款基于Maxwell架構制造的甜點級顯卡受到了諸多玩家的關注。我們在第一時間拿到了產品，在發布的同時為玩家們呈現最詳細的產品以及性能信息。GeForce GTX 960會否成為追求性價比玩家的新寵呢？

從顯卡進入28nm工藝時代開始，AMD的GPU架構升級換代速度就慢了下來，AMD首發GCN架構的HD 7970到現在已經三年了，期間推出的顯卡架構大多是量變而非質變。相比之下，NVIDIA在此期間完成了Kepler到Maxwell架構的轉變，雖然工藝沒變，但Maxwell的兩次亮相都讓人眼前亮，性能更強的同時功耗、溫度反而降下來了。

去年2月份的Maxwell架構首發以后，NVIDIA已經開始了GTX 900系列顯卡的產品線布局，3000元+的旗艦級市場有GTX 980了，兩千元以上價位有GTX 970了，千元級及以內的市場則有GTX 750 Ti、GTX 750坐陣，現在布局的則是1000-2000元之間的中高端市場，這也就是今天發布的GTX 960顯卡的主戰場了。

GTX 960顯卡Maxwell架構介紹

這次發布的GTX 960顯卡使用的是第三種Maxwell核心了，之前GTX 750 Ti、GTX 980上分別使用了GM 107、GM 204核心，它們的內部架構大同小異，我們之前已經介紹過很多次，有興趣的朋友可以參考；GM204架構解析。

完整的GM204核心擁有16組SMM單元，2048個CUDA核心，四組64bit GDDR5顯存控制器，而對GTX 960來說，它的GM206核心可以說是GM204砍掉一半，SMM單元數量降低到了8組，每組128個CUDA核心，總計1024個CUDA核心。

顯存位寬也砍半，從256bit降低到了128bit，顯存容量降低到了2GB，這也使得它的顯存帶寬從GM204的224GB/s降低到了112GB/s，低于GTX 760的192GB/s，甚至比GTX 660的144GB/s還要低，這會對性能產生負面影響嗎？

這就要提到NVIDIA的色彩壓縮技術了，GTX 960支持NVIDIA第三代色彩壓縮技術，官方表示該技術使得每幀圖像平均可以降低25%的帶寬需求，于是NVIDIA狡猾地提出了一個等效帶寬的概念——GTX 960實際帶寬是112GB/s，在色彩壓縮技術的輔助下，等效帶寬是112GB/0.75=149GB/s（等效頻率則是9.3Gbps），這個指標雖然離GTX 760還有些距離，不過與192bit位寬的GTX 660相比已經略高了。

AMD在R9 285顯卡上也用過類似的技術，其顯存位寬從384bit降低到了256bit AMD表示該技術可以提升40%的帶寬效率，提升幅度比NVIDIA宣傳的還要高。

作為普通用戶來說，其實沒必要糾結于帶寬多少，對用戶來說最重要的指標依然是性能、功耗、溫度及噪音等直接影響用戶體驗的參數。

除此之外，GTX 960也同樣支持Maxwell架構的其他技術，包括VXGI全局光照、MFAA抗鋸齒、DSR超級分辨率等等，還有NVIDIA的G-Sync等。

另外值得提的是，NVIDIA不僅是GFE軟件支持硬件加速錄像，他們還跟國內的直播平臺合作，虎牙軟件也可以支持NVIDIA的視頻錄制加速了，這對喜歡直播視頻的玩家來說是個小福利。

相比GK104核心閹割出來的GTX 760顯卡，GTX 960使用的量身打造的GM206核心，核心面積從294mm2縮減到了227mm2，晶體管數量也減少到了29.4億個，TDP功耗也從170W直降到120W，低了50w，這意味著GTX 960會在功耗及溫度方面將會有喜人的表現。

目前與GTX 960顯卡定位差不多的顯卡主要有AMD的R9 280（R9 285就先無視吧，市場上都找不到多少卡）和NVIDIA自家的GTX 760，它們主打的都是1500元級的顯卡市場。NVIDIA的Maxwell架構已經在高端/旗艦級、千元級市場布局完成，現在GTX 960則要來沖擊這個不高也不低的中高端市場了。

散熱絕技：低負載停轉

GTX 960顯卡的TDP降低到了120W，只需要單6Pin供電，后面的測試中這款顯卡的功耗也確實更低了，這還有利于降低顯卡溫度。當大家對溫度的關注沒這么強烈的時候，顯卡的噪音控制顯得更重要了，NVIDIA這次也在GTX 960顯卡上做了有趣的嘗試。

低負載下風扇停轉也不是什么新概念了，這一兩年來宣傳這個功能最多的是華碩的Strix系列，低負載下風扇停轉是它最大的賣點之一。微星隨后的Twin Fozr V散熱器也開始支持這種技術。

在GTX 960顯卡上，NVIDIA已經把這種技術普及開來，要求每家顯卡廠商都得支持低負載下停轉技術，BIOS會根據顯卡當前的溫度及功耗綜合判斷，不過NVIDIA并沒有具體的定義什么溫度、什么功耗下才會提升風扇轉速，而是把具體的裁量交給廠商自己判定，因此各家廠商的具體表現會不一樣，有的可能是到60℃才會提升轉速，有的為了進步降低噪音，到70℃才會提升轉速。

此外，不僅是GTX 960顯卡會支持這個技術，傳聞中的GTX Titan×顯卡也會支持低負載下停轉技術，后者將是GM200大核心的產品。

視頻硬編碼技術

在新產品發布的同時加入一些新的技術似乎已經成為了NVIDIA的習慣，同樣是除了產品本身之外我們關注的重點之一，例如之前的GeForce GTX 980/970發布的時候NVIDIA給玩家們帶來了DSR、MFAA以及VXGl，這三項技術已經逐漸的融入到我們的使用當中，或許MFAA以及VXGl技術的應用還比較少，但NVIDIA已經透露在2015年將有更多給予這兩項技術開發的游戲。

GeForce GTX 960的發布同樣不例外，除了支持我們上面所說的三項技術之外，還添加了一個基于ShadowPlay核心功能的視頻硬編碼技術，這項技術可以造福想要進行電競直播的玩家，NVIDIA與國內領先的電競直播平臺YY的虎牙直播深度合作，將視頻硬編碼技術潛入YY最新游戲直播客戶端中，為NVIDIA游戲玩家帶來電競游戲獨有的最佳體驗。

目前大多數直播平臺需要軟編碼也就是CPU編碼來實現錄制視頻的編碼，這樣做對于做直播的玩家來說最大的影響就是其游戲性能，如果在游戲運行過程當中出現大量的卡頓勢必要影響其發揮，所以大多數做直播玩家的主機大多為8000元左右的高端主機，視頻硬編碼技術就是為了解決這樣的問題出現，這項技術會大幅度的降低直播時的CPU占用率，提升游戲幀數，讓使用酷睿i3/i5處理器的用戶都可實現主播夢。未來H.265合作將為Maxwell 2.0架構的GPU用戶在有限網絡帶寬下帶來更好的畫質，目前視頻硬編碼技術支持基于Maxwell架構以及Kepler架構的幾乎所有產品。

更多GM206新特性一覽

NVIDIA還一如既往的為GeForce GTX 960搭載了包括TDCC、DSR、MFAA、保守光柵化、VXGI等等在內的多項新技術，這些技術針對領域不同，但都會對架構效率及游戲畫質帶來積極的影響。

在GM206當中，NVIDIA為提升有限顯存帶寬的利用率而列裝了改進后的TDCC技術（Third generation Delta Clolr Compression，第三代色彩壓縮技木），該項技術可以將相同色彩的像素信息進行壓縮，能夠時情況不同帶來平均20%以上的數據量下降，這等于等效提升了對應比例的顯存帶寬。值得注意的是，在早些時候發布的Tonga架構當中，AMD同樣加入了作用類似的色彩壓縮機制，雙方不約而同的選擇了堆砌硬件規模之外的方式來提升硬件的使用效率，這是一個相當好的現象。

DSR是另 項出現在Maxwell當中的新技術，該項技術允許顯卡將游戲畫面以4K分辨率進行渲染，然后采樣為1080P分辨率輸出至屏幕當中。該項技術與早年間在DIY界曾經名騷時并被傳為“佳話”的“resizeAA”有異曲同工之妙（有興趣的朋友們可以自行搜索那段歷史），它利用高分辨率渲染結果來進行低分辨率采樣并輸出至屏幕上，不僅可以利用顯卡的閑置性能，規避低分辨率渲染+采樣所導致的像素細節丟失問題，而且可以讓1080P分辨率的顯示器呈現出接近4K超高分辨率的畫面效果。對很多老游戲而言，這是項可以再次提升畫質的技術。

MFAA是項全新的抗鋸齒技術，傳統的MSAA等抗鋸齒技術采用當前幀復數采樣來作為邊緣顏色混合的依據，MFAA則將采樣范圍擴展到了前幀+當前幀兩張畫面，這可以在取得相近采樣效果的前提下大幅降低采樣次數。以MSAA為例，4xMSAA需要在當前幀采樣4次以獲得色差邊緣的像素顏色信息并完成混合，且每幀畫面皆如此處理，而MFAA則會在前幀（第n-l幀）及當前幀（第n幀）當中分別采樣2次來完成顏色信息采集。每當新的幀（第n+l幀）出現時，由于當前幀（第n幀）已經變成了新幀的前幀（第n+l-l幀），之前采樣的信息已經存在，所以MFAA無需再次重復采樣，僅需再對新幀采樣2次即可完成過去需要采樣4次才能完成的混合效果。所以理論上，MFAA可以以MSAA一半的性能消耗實現相近的抗鋸齒效果。

除上述技術之外，GM206還列裝了更多與游戲引擎聯動的新技術，比如基于立體像素及光錐追蹤的新光照渲染技術VXGl等，但這些技術需要游戲引擎的特別支持，無法在現有游戲及應用當中發揮作用，因此在這里不予贅述。不過，VXGl技術本身確實是光線追蹤實用化之前的一次極有意義的嘗試，它甚至可以作為光線追蹤的前置技術出現，因此在后續的技術解讀類文章當中，我們會予以深入介紹。