GPU Boost是怎么回事

在GPU芯片上，NVIDIA最先在Kepler架構的GTX 680顯卡中引入了GPU Boost加速技術，隨后在GTX 700系列顯卡上發展到了GPU Boost 2.0，而在最新的GTX 1080顯卡上則推出了GPU Boost 3.0加速技術。此外，該加速技術也不只是GeForce系列產品獨享，在NVIDIA的Tesla等專業卡上也應用了GPU Boost技術以提高性能，它對性能的提升還是非常明顯的，官方表示在一些特殊場合甚至能有40-50%的性能增幅。

近年來，紅色“帝國”AMD在顯卡市場中似乎有點不太順心，其獨顯份額不斷下滑，一度跌破20%大關，直到2016年第一季度才開始有所回升，要想真正打個漂亮的翻身仗，恐怕還得看Polaris最新顯卡今年的市場表現，最終鹿死誰手，AMD是否能夠挽回頹勢，現在還無從說起，但不可否認的是，我們多少看到了一絲曙光。

AMD輸給NVIDIA是由多方面因素造成的，市場、渠道、營銷以及重量級產品上都有影響，特別是在Maxwell架構之后，NVIDIA顯卡的性能、能效水平全面壓制了AMD。我們不禁有個疑問，如果AMD真的輸在產品上，那么AMD顯卡到底差在哪里了？

一般來說，影響顯卡性能的不外乎架構、工藝這些大方向，不過，我們這篇文章要關注的并不是AMD、NVIDIA顯卡架構設計層面導致的差異。事實上，直接影響顯卡性能的還有頻率這個指標，下面我們就來看看AMD和NVIDIA近幾年發售的顯卡在頻率上有怎樣的差別。

GPU Boost：動態調節GPU頻率

集成電路芯片通常都是以固定（最高）頻率運行的，這樣做很可靠，但并不靈活。理想情況應該是：芯片頻率根據運算需要進行相應調整，當然，這種頻率動態調節技術說起來也不算新鮮了，Intel處理器所用的Turbo Boost就是頻率動態調節技術的典型范例，對此，我們在之前的文章中曾做過詳細介紹，感興趣的讀者不妨找來參考一下。

在GPU芯片上，NVIDIA最先在Kepler架構的GTX 680顯卡中引入了GPU Boost加速技術，隨后在GTX 700系列顯卡上發展到了GPU Boost 2.0，而在最新的GTX 1080顯卡上則推出了GPU Boost 3.0加速技術。此外，該加速技術也不只是GeForce系列產品獨享，在NVIDIA的Tesla等專業卡上也應用了GPU Boost技術以提高性能，它對性能的提升還是非常明顯的，官方表示在一些特殊場合甚至能有40-50%的性能增幅。

當然，實現GPU加速并不是把頻率調高或調低這么簡單，它需要GPU根據當前的使用情況——功耗、溫度、電壓、負載等多方因素進行權衡后作出抉擇，從而盡可能提高顯卡頻率以提升性能，另一方面，在不需要高性能的情況下則會降低頻率以達到節能的目的。

在GTX 680顯卡上，NVIDIA推出了GPU Boost 1.0加速技術，影響頻率提升的主要因素就是顯卡TDP功耗，GPU會根據顯卡當前的狀態來管理加速狀態。

到了GTX 700系列及GTX Titan顯卡時代，NVIDIA推出了GPU Boost 2.0技術，與第一代加速相比，它要考慮的因素更多，不僅是功耗，還有顯卡的溫度，也就是說GPU加速頻率要考慮到功耗和溫度兩個方面，而不會為了性能而讓溫度超標。在提高性能的同時，更好的兼顧了性能和溫度，不至于因為性能提升導致溫度失控進而造成風扇轉速飆升，從而帶來額外的噪音。

從我們測試的結果來看，NVIDIA顯卡自GTX 700之后溫度上限大多控制在80-83°C左右，這其中自然少不了GPU Boost技術的功勞。

無論GPU Boost 1.0還是GPU Boost 2.0，GPU頻率增加的步進都是固定的（之前做過測試，大約是13MHz一個GPU Offset），而在GTX 1080顯卡上，NVIDIA又帶來了GPU Boost 3.0技術，它的一個關鍵改變就是Offset頻率不再固定，每個電壓點都有對應的頻率Offset，這樣做的一個好處就是GPU實際加速頻率可以更接近理論值。

AMD陣營對GPU加速技術似乎并不熱心，HD 7970最高頻率就是925MHz，之后在HD 7970 GHz顯卡上AMD也帶來了動態頻率調節技術，基礎頻率1000MHz，加速頻率1050MHz。不過之后的AMD顯卡頻率雖然也變成了動態調節的了，但AMD的加速做法不太一樣，官方公布的頻率實際上是最高頻率，而支持GPU Boost加速技術的NVIDIA顯卡公布的頻率實際上是顯卡最低頻率，二者主要的區別可以參考下面的表格：

從上表中我們可以看到，AMD這幾代旗艦顯卡的頻率一直徘徊在1000MHz左右，28nm工藝下升級過的幾代顯卡都是如此，NVIDIA的顯卡有大小兩種核心，大核心的GK110、GM200頻率設定比較低，小核心的GK104、GM204就高一些，加速頻率可達1.2GHz（非公版上達到1.3GHz甚至1.4GHz也很輕松），這要比AMD顯卡高得多。

到了16/14nm工藝時代，雙方在頻率上都會有所提升，但NVIDIA顯卡明顯更激進一些，GTX 1080顯卡基礎頻率1607MHz，加速頻率1733Mhz，僅頻率方面就比前代GTX 980提升了40%，這也是GTX 1080顯卡性能比后者大幅提升的一個重要原因。

其實，NVIDIA Pascal顯卡的實際運行頻率要比標稱的加速頻率還高出很多，GTX 1080顯卡在游戲應用中的加速頻率實際上可達1797Mhz，之前測過的非公版GTX 1080顯卡則更為夸張，游戲中甚至可以穩定在1.9-1.95GHz之間，比起官方宣稱的加速頻率高了很多。

AMD RX 480顯卡的核心頻率比前代也有所提升，此前曝光的信息顯示，其加速頻率可達1266MHz（預售頁面上標稱的參數是1288MHz）。不過，與NVIDIA Pascal顯卡相比，AMD Polaris顯卡的頻率還是更加保守一些，并沒有N卡這么“瘋狂”。

總的來說，AMD、NVIDIA兩家公司的GPU因為架構及廠商衡量的標準不同，頻率上確實存在很大差異，這不會是單純的技術原因，也不會是簡單的市場原因，特別是在Polaris及Pascal顯卡上，AMD、NVIDIA雙方選擇了不同的代工廠，前者是三星/GF系的14nm FinFET LPP工藝，后者是TSMC的16nm FinFET Plus工藝，很顯然，這些對顯卡的性能也會帶來有一定影響。

另一方面，頻率的設定不僅影響性能，還會影響顯卡的超頻潛力，NVIDIA的Pascal顯卡自身的頻率已經很高，雖然非公版大都可以突破2GHz，但與顯卡加速頻率相比，超頻帶來的性能增幅越來越小。AMD這邊的產品由于沒有太多實測的機會，超頻潛力還很難有定論，不過看到有爆料稱，AMD會提供全新的超頻工具，考慮到 RX 480顯卡已經超頻到1600MHz了，如果是這樣，那么在超頻這點上，AMD顯卡留給用戶的空間也許會更大。