扛起CUDA大旗 GeForce GTX 200深入評(píng)測

前言

全新的GTX 200千呼萬喚始出來

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　　自從2006年11月NVIDIA革命性統(tǒng)一架構(gòu)（Unified Shader）的G80誕生以來，基于G8x核心的顯卡有8800GTX、8800GTS、8600 GTS、8600 GT、8500 GT、8400 GS、8800 Ultra，以G80為基礎(chǔ)的基于G9x核心的顯卡有8800GT、8800GTS 512、8800GS、9600GT、9800GX2，在18個(gè)月時(shí)間內(nèi)，NVIDIA依靠成熟的G80架構(gòu)，衍生出數(shù)代GPU產(chǎn)品，顯然這些產(chǎn)品都是換湯不換藥，簡單的改良設(shè)計(jì)加上規(guī)格上的增減，讓NVIDIA賺得盆滿缽滿。

　　NVIDIA的老大創(chuàng)建的所謂“黃氏定律”，聲稱將每六個(gè)月將產(chǎn)品升級(jí)一次，性能翻番，然而NVIDIA在過去的一年內(nèi)略顯沉寂，我們一直期待有突破性的產(chǎn)品面世，直到今天，2008年6月16日，全新的NVIDIA GeForce GTX 200系列顯卡才在千呼萬喚中步入歷史舞臺(tái)。

GeForce GTX 200系列共有兩種型號(hào)，GTX 280和GTX 260

　　GeForce GTX 200系列顯卡的GPU不僅使用了第二代的統(tǒng)一渲染架構(gòu)，更加入了相比前代性能大有提升的并行計(jì)算架構(gòu)。GTX 280的開發(fā)遵循著兩個(gè)原則即"Beyond Gaming"以及"Gaming Beyond"。

　　Beyond Gaming指的是GPU的架構(gòu)目前已經(jīng)進(jìn)化到不僅僅只用來運(yùn)算3D游戲的畫面。GPU面臨的工作不但有游戲，還包括了針對(duì)普通用戶和專家的非游戲密集運(yùn)算型程序。

　　Gaming Beyond指GTX 200系列顯卡能夠發(fā)揮出驚人的畫面效果，帶來完全真實(shí)的畫面體驗(yàn)以及細(xì)致的人物紋理，同時(shí)帶來準(zhǔn)確的物理特效。

GeForce GTX 200同時(shí)注重并行計(jì)算和圖形處理

　　GTX 200新架構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)：

• 核心性能是8800GTX的兩倍；
• 為未來游戲使用的大量復(fù)雜shader以及顯存改變核心架構(gòu)設(shè)計(jì)，讓其性能更加平衡；
• 改進(jìn)架構(gòu)內(nèi)每瓦效能以及每平方毫米效能；
• 為DirectX10的特性而改變Geometry Shading以及Stream Out
• 提高特別為CUDA以及GPU物理運(yùn)算（PhysX）而加強(qiáng)的運(yùn)算性能。
• 改進(jìn)電源管理能力，包括待機(jī)狀態(tài)下顯著減少的能源消耗。

GeForce GTX 200規(guī)格表

　　NVIDIA GeForce GTX 200系列顯卡有兩種型號(hào)，即全規(guī)格的GTX 280和稍低規(guī)格的GTX 260。

GeForce GTX 200圖形處理架構(gòu)

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　　GTX 200是首款使用NVIDIA第二代統(tǒng)一架構(gòu)渲染及運(yùn)算引擎的顯卡。對(duì)比GeForce 8或者9系顯卡，新架構(gòu)能夠帶來約1.5倍的性能增長。

GeForce GTX 280的圖形處理架構(gòu)

　　想必大家都記得GeForce 8系列以及GeFeforce 9系列的核心是基于一個(gè)可擴(kuò)展處理器陣列(Scalable Processor Array，SPA)結(jié)構(gòu)，GTX 200系列所用的是一個(gè)重新設(shè)計(jì)加強(qiáng)以及延展的SPA結(jié)構(gòu)。

　　SPA結(jié)構(gòu)里面包含了一些TPC單元，TPC的全稱根據(jù)用途的不同而有所不同。在圖形處理模式時(shí)它被稱為貼圖處理群（Texture Processing Cluster），而在并行計(jì)算模式時(shí)它被稱為線程處理群（Thread Processing Cluster）。每一個(gè)TPC包含了一定數(shù)量的流處理單元（Streaming multiprocessors,SMs），而每一個(gè)流處理單元內(nèi)部又包含了8個(gè)流處理器核心（Stream Processors,SPs,或者thread Processors）。另外，每一個(gè)SM內(nèi)部也包含了一定數(shù)量的紋理過濾處理器（Texture Filtering Processor），除了在3D圖形模式上有著很大的作用之外，在運(yùn)算模式下也非常有用處，如大型圖像的放大縮小等等。

　　第二代統(tǒng)一渲染架構(gòu)和G80以及G92所使用的第一代統(tǒng)一渲染架構(gòu)相比，在兩方面有著巨大的進(jìn)步。首先，每一個(gè)TPC內(nèi)的SM數(shù)目從第一代的兩個(gè)增加至三個(gè)；第二是每一個(gè)GPU內(nèi)的TPC從8個(gè)增加至10個(gè)（GTX 260為8個(gè)），TPC和SM數(shù)量上的增加直接導(dǎo)致了SP的數(shù)目增加至240個(gè)（GTX 260只有192個(gè)）。

GTX 200與前代產(chǎn)品的SP比較

　　GPU的處理核心SP基于傳統(tǒng)的處理器核心設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)行整數(shù)，浮點(diǎn)計(jì)算，邏輯運(yùn)算等操作，從硬體設(shè)計(jì)上看就是一種完全為多線程設(shè)計(jì)的處理核心，擁有復(fù)數(shù)的管線平臺(tái)設(shè)計(jì)，完全勝任每線程處理單指令的工作。

　　GPU內(nèi)的線程分成多種，包括像素、幾何以及運(yùn)算三種不同的類型，在三維圖像處理模式下，大量的線程同時(shí)處理一個(gè)shader program以達(dá)到最大化的效率，所以GTX 200 GPU的核心內(nèi)很大一部分面積都作為計(jì)算之用，和CPU上大部分面積都被緩存所占據(jù)有所不同，大約估計(jì)在CPU上有20%的晶體管是用作運(yùn)算之用的，而（GTX 200）GPU上有80%的晶體管用作運(yùn)算。GPU處理的首要目標(biāo)是運(yùn)算以及數(shù)據(jù)吞吐量，而CPU內(nèi)部晶體管的首要目的是降低處理的延時(shí)以及保持管線繁忙，這也決定了GPU在密集型計(jì)算比起CPU來更有優(yōu)勢。

　　從上面的GeForce GTX 280的圖形處理架構(gòu)圖可以看到10個(gè)TPCs，每個(gè)TPCs包含了三個(gè)SMs，每個(gè)SMs又包含了8個(gè)流處理器核心，這樣流處理器核心總量達(dá)到了240個(gè)。

GTX 200的主要改進(jìn)

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　　·SIMT架構(gòu)

　　NVIDIA的統(tǒng)一渲染以及運(yùn)算架構(gòu)使用了兩種不同的處理模式，在使用TPC執(zhí)行指令時(shí)該模式被稱為MIMD（Multiple instruction multiple data），在使用每一個(gè)SM執(zhí)行指令時(shí)，模式被稱為SIMT（single instruction, multiple thread）。

　　SIMT改進(jìn)了純SIMD（single instruction, multiple data）設(shè)計(jì)，能夠同時(shí)保證性能以及可編程特性。在擁有可擴(kuò)充性的同時(shí)，SIMT并沒有一個(gè)固定的矢量寬度（vector width），這使得在SIMT處理模式下，運(yùn)算速度可以全速展開，完全和矢量寬度脫離關(guān)系。

　　相反，如果輸入信息較MIMD或SIMD寬度少的話，SIMD模式會(huì)開始低負(fù)載運(yùn)作，SIMT保證所有流處理器能夠在任何使用都能夠被充分利用。在一個(gè)編程者的角度來看，SIMT同樣允許線程使用自己的路徑。由于分支機(jī)構(gòu)（branching）是由硬件來控制的，所以并不需要在矢量寬度（vector width）內(nèi)手動(dòng)管理分支。

　　·同時(shí)支持大量線程

　　GTX 200系列顯卡的GPU能夠同時(shí)支持超過三萬個(gè)線程（thread），基于硬件的線程管理保證了所有流處理器核心能夠100%全部利用。核心架構(gòu)的設(shè)計(jì)避免CPU內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)的延時(shí)問題：如果某個(gè)線程正在等待讀取緩存信息，那么GPU能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)完全即時(shí)沒有損耗的轉(zhuǎn)換，將另一個(gè)等待處理的線程交由空閑部分繼續(xù)處理。

　　SIMT多線程指令單元處在SM內(nèi)部，能夠管理安排以及處理一組32個(gè)平行的線程，被稱為"warps"。前一代的GeForce 8或者GeForce 9 GPU每SM只能同時(shí)處理24個(gè)warps，而GTX 200系列顯卡的GPU能夠達(dá)到32warps/SM的效率。我們可以看到，憑借SM以及TPC數(shù)量的增多，可同時(shí)處理的線程數(shù)量也由GeForce 8和9系列的12888上升至30720個(gè)（1024*3*10＝30720）。

　　·加大的寄存器組

　　和GeForce 8或9系產(chǎn)品相比，在GTX200系列顯卡中本地寄存器組的大小增加了一倍，在以往，寄存器組往往會(huì)因?yàn)檫^小導(dǎo)致信息必須轉(zhuǎn)存至顯存中，增大的寄存器組能夠允許顯卡更快速有效地處理大且復(fù)雜的shader。雖然寄存器組容量加大了，不過在核心die內(nèi)這些額外的寄存器只占用了不多的些許面積。

　　現(xiàn)在的游戲越來越多地使用復(fù)雜的shader，需要更加大的寄存器組空間。

　　·改進(jìn)的Dual Issue

　　在SM內(nèi)部的特殊功能單元（Special Function Unit,SFU）負(fù)責(zé)超越數(shù)的運(yùn)算，屬性插值(從一個(gè)原始的頂點(diǎn)屬性中解釋像素屬性，interpreting pixel attributes from a primitive vertex attributes)，以及處理浮點(diǎn)MUL指令。GT200內(nèi)每一個(gè)獨(dú)立的流處理核心都以幾乎全速的速度，用Dual issue的方法來運(yùn)算：使用核心內(nèi)部的MAD單元處理MADs（multiply add operations）以及MULs(3flops/SP)，另外在同一時(shí)間也使用SFU單元來進(jìn)行MUL運(yùn)算。改進(jìn)和直接的測試表明這種結(jié)構(gòu)能夠帶來93%～94%的效率。

　　在GPU內(nèi)部的所有特殊功能單元陣列能夠?yàn)轱@卡帶來幾乎1Tflops的single -precision, IEEE 754浮點(diǎn)運(yùn)算能力。

　　·支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算

　　在GTX 200核心架構(gòu)內(nèi)部有一個(gè)非常重要的新特點(diǎn)：支持double precision、64bit雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算。這對(duì)高端的科學(xué)工程以及金融運(yùn)算更加有利，能夠?yàn)槠鋷�來非常高精確度的結(jié)果，每一個(gè)SM內(nèi)都有一個(gè)double-precision 64bit的浮點(diǎn)運(yùn)算單元，整個(gè)芯片內(nèi)總共有30個(gè)。

　　這些double precision單元能進(jìn)行融合的MAD演算，完全兼容與IEEE 754R浮點(diǎn)運(yùn)算規(guī)格。所有TPC內(nèi)部的double precision性能幾乎等同與一個(gè)八核的XeonCPU，接近90Gflops。

　　·改進(jìn)的紋理性能

　　8800GTX核心內(nèi)部擁有8個(gè)TPC，允許進(jìn)行每頻率內(nèi)64像素的紋理過濾，每頻率32像素尋址，每頻率32像素的兩倍反鋸齒雙線性過濾（8bit整數(shù)）或者32-雙線性過濾像素（8bit整數(shù)或者16bit浮點(diǎn)），而GTX 200改進(jìn)的紋理性能平衡了尋址能力和過濾能力。

　　·提高Shader to texture比例

　　由于游戲和其他圖形程序的需要，系統(tǒng)正在使用越來越多的復(fù)雜化shader，為了重新平衡顯卡的運(yùn)算能力，GTX 200系列GPU的設(shè)計(jì)重新調(diào)整了Shader to texture的比例，通過在TPC內(nèi)部增加1個(gè)SM讓Shader to texture的比例上升了50%，這讓GTX 200系列顯卡在處理目前以及將來的游戲時(shí)能夠更加有效率。

　　·ROP改進(jìn)

　　GeForce 8系列的ROP系統(tǒng)支持multisampled，supersampled，透明適應(yīng)以及Sampling抗鋸齒等功能，對(duì)于GTX 200同樣支持這些特性，ROP單元數(shù)量由6個(gè)增加到8個(gè)之外，總的ROPs數(shù)達(dá)到32個(gè)，相對(duì)于G80每時(shí)鐘周期24像素的輸出和12像素的混合速度，GTX 200均提升至每時(shí)鐘周期32像素，更加有利于高分辨率以及AA環(huán)境中速度的提升。

　　·1GB的Framebuffer

　　現(xiàn)在的3D游戲采用了大量的紋理來提高畫面的真實(shí)度，例如用普通的map提高表面真實(shí)度，用立方map來增強(qiáng)反射效果，用高分辨率的perspective shadow map來模擬soft shadow。這些map使得渲染每一幀畫面都需要大量的顯存，而不像傳統(tǒng)的游戲，有base texture就可以了。另外，Deferred rendering引擎在multiple render時(shí)，需要有一個(gè)預(yù)先渲染圖片特性的過程，這意味著又需要額外的顯存，還有就是很耗顯存的反鋸齒技術(shù)，這些技術(shù)使得內(nèi)存和帶寬的需求都大大高于以前。

　　Geforce GTX 280和GTX 260分別支持1024MB和896MB的Framebuffer，是上一代顯卡的兩倍。1GB顯存將使高分辨率的反鋸齒能力得到提升。


　　·幾何shading和stream out

　　比起上一代顯卡，GTX 200將內(nèi)部緩存輸出結(jié)構(gòu)提高了6倍，使幾何渲染和stream out的速度大大提升。

　　·512bit顯存接口

　　GTX 200的最大顯存帶寬從原來的384bit提高到了512bit，擁有8個(gè)64-bit-wide FrameBuffer單元，為了使texture單元在被有效利用的同時(shí)，又不會(huì)出現(xiàn)不足，F(xiàn)reamBuffer帶寬需要反復(fù)調(diào)整達(dá)到最佳，NVIDIA的工程師測試了許多應(yīng)用程序，最終達(dá)到了這個(gè)目的。

　　GTX 200 GPu的framebuffer總效率得到了提高，為了支持更高速度的顯存，重新設(shè)計(jì)了framebuffer重要的path，使得顯卡最高能支持到1.1GHz的DDR3顯存，內(nèi)存的存取模式和緩存算法也都得到了改良。另外硬件壓縮加大了數(shù)據(jù)傳輸率，而實(shí)際上是增加了framebuffer帶寬，也提升了顯卡在高分辨率下的性能。

GeForce GTX 200并行計(jì)算架構(gòu)

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　　前面說過，GTX 200不再僅是一塊娛樂級(jí)的顯卡，開始注重非游戲的密集型計(jì)算任務(wù)，這也是GTX 200與以往GPU最大的不同，GTX 200的并行計(jì)算架構(gòu)為NVIDIA倡導(dǎo)的GPU Computing打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

GeForce GTX 280的并行計(jì)算架構(gòu)

　　上圖展示了GTX 280在并行運(yùn)算模式下的架構(gòu)，一個(gè)硬件級(jí)別的線程管理器在最上方，管理著TPC所處理的不同線程。除此以外你還可以輕易發(fā)現(xiàn)在在并行運(yùn)算架構(gòu)下該圖還包括了紋理緩存和顯存位寬單元（memory interface unit）。紋理緩存用以和顯存相結(jié)合，提高緩存的讀取效率，加大帶寬和加快讀寫速度。“Atomic”單元能夠執(zhí)行顯存的讀取-改動(dòng)-寫入操作，該單元能夠提供到顯存位置的granular access，幫助減少并行運(yùn)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理。

并行計(jì)算模式下的TPC（Thread Processing Cluster）

　　一個(gè)TPC（Thread Processing Cluster）在并行計(jì)算模式下的結(jié)構(gòu)如上圖，可以看見每三個(gè)SMs內(nèi)都有一個(gè)邏輯的16k大小的共享緩存，每一個(gè)流處理器核心都能夠和SM內(nèi)的其他核心共享信息，省下了從外部緩存系統(tǒng)中讀取信息的時(shí)間，這種設(shè)計(jì)大大加快了處理器的運(yùn)算速度，同時(shí)提高了各種算法的效率。

　　在并行計(jì)算模式下，Streaming Processor稱之為Thread Processor（線程處理器），仍然是前代的標(biāo)量設(shè)計(jì)，即1MAD+2SFU，因此對(duì)于GTX 280來說，其浮點(diǎn)運(yùn)算能力達(dá)到了933GFLOPs（3*1296*240＝933120），幾乎是Intel四核處理器9650的十倍之多，意味著GPU在浮點(diǎn)運(yùn)算中有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

讓NVIDIA野心勃勃的CUDA

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可以應(yīng)用GPU Computing的環(huán)境，異構(gòu)計(jì)算具有強(qiáng)大威力

　　·GPU+CPU異構(gòu)運(yùn)算概述
 
　　異構(gòu)運(yùn)算（heterogeneous computing）的想法是這樣的，通過使用計(jì)算機(jī)上的主要處理器，如CPU以及GPU來讓程序得到更高的運(yùn)算性能。一般來說，CPU由于在分支處理以及隨機(jī)內(nèi)存讀取方面有優(yōu)勢，在處理串聯(lián)工作方面是好手。在另一方面，GPU由于其特殊的核心設(shè)計(jì)，在處理大量有浮點(diǎn)運(yùn)算的并行運(yùn)算時(shí)候有著天然的優(yōu)勢。完全使用計(jì)算機(jī)性能實(shí)際上就是使用CPU來做串聯(lián)工作，而GPU負(fù)責(zé)并行運(yùn)算，簡單來講，異構(gòu)運(yùn)算就是“使用合適的工具做合適的事情”。

　　那么什么程序是以串聯(lián)工作為主而什么程序又是以并行的運(yùn)算為主呢？其實(shí)只有很少很少的程序使用純粹的串聯(lián)或者并行的，大部分程序同時(shí)需要兩種運(yùn)算形式。編譯器、文字處理軟件、瀏覽器、e-mail客戶端等都是典型的串聯(lián)運(yùn)算形式的程序。而視頻播放，視頻壓制，圖片處理，科學(xué)運(yùn)算，物理模擬以及3D圖形處理（Raytracing及光柵化）這類型的應(yīng)用就是典型的并行處理程序。

　　CUDA是業(yè)界的首款并行運(yùn)算語言，而且其非常普及化，目前有高達(dá)7千萬的PC用戶可以支持該語言，以下三大特點(diǎn)讓GTX 280能夠完全勝任并行運(yùn)算：

　　·GPU運(yùn)算架構(gòu)：GTX280的核心是為并行運(yùn)算所設(shè)計(jì)的，包含了各種有利于并行運(yùn)算的特性，如共享緩存設(shè)計(jì)，Atomic操作以及雙精度浮點(diǎn)計(jì)算的支持。

　　·大量核心設(shè)計(jì)：具有240個(gè)運(yùn)行在1.3GHz的微型核心，GTX280可以說是PC上進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算的利器。

　　·大型帶寬設(shè)計(jì)：由于數(shù)據(jù)的吞吐量大，圖形運(yùn)算程序的效率被CPU上的帶寬瓶頸給卡住了，由于GTX280上有8個(gè)處于核心內(nèi)部的顯存控制器，GTX 280的顯存帶寬能夠達(dá)到142GB/s，大量提高了基于顯卡的高清視頻壓縮、物理模擬以及圖像處理程序的效率。

　　·CUDA是什么？

CUDA提供了硬件的直接訪問接口，不必依賴圖形API

　　CUDA（Compute Unified Device Architecture）是一個(gè)新的基礎(chǔ)架構(gòu)，這個(gè)架構(gòu)可以使用GPU來解決商業(yè)、工業(yè)以及科學(xué)方面的復(fù)雜計(jì)算問題。它是一個(gè)完整的GPGPU解決方案，提供了硬件的直接訪問接口，而不必像傳統(tǒng)方式一樣必須依賴圖形API接口來實(shí)現(xiàn)GPU的訪問。在架構(gòu)上采用了一種全新的計(jì)算體系結(jié)構(gòu)來使用GPU提供的硬件資源，從而給大規(guī)模的數(shù)據(jù)計(jì)算應(yīng)用提供了一種比CPU更加強(qiáng)大的計(jì)算能力。CUDA采用C語言作為編程語言提供大量的高性能計(jì)算指令開發(fā)能力，使開發(fā)者能夠在GPU的強(qiáng)大計(jì)算能力的基礎(chǔ)上建立起一種效率更高的密集數(shù)據(jù)計(jì)算解決方案。

　　GPGPU使用圖形的API如DirectX或者OpenGL來進(jìn)行運(yùn)算，這將需要編程人員擁有大量的圖形API以及硬件相關(guān)技術(shù)。而且，編程架構(gòu)也收到了隨機(jī)讀取寫入以及線程配合的限制。編寫并行運(yùn)算的程序很復(fù)雜，因?yàn)樗�涉及到使用大量CPU作為同一個(gè)簇共同工作的問題。有的桌面程序由于比較難把單一線程的工作量分配給不同線程工作，需要減慢速度才能和多核CPU配合上，這是由于CPU本來就是一個(gè)串行的處理器，大量的CPU需要一個(gè)非常復(fù)雜的軟件與其相配合工作。

　　CUDA去除了這種需要手動(dòng)管理平行處理的障礙，使用CUDA為基礎(chǔ)編寫的程序?qū)嶋H上仍然為一個(gè)串行的程序。

　　·核心架構(gòu)：GPU VS CPU

• 設(shè)計(jì)目的：CPU核心設(shè)計(jì)是越快越好地處理處理線性指令。而GPU的核心設(shè)計(jì)為越快越好地同時(shí)處理多個(gè)流指令。
• 晶體管：CPU內(nèi)使用的晶體管大部分被用來作成指令緩存，等待分配中心，硬件分支預(yù)測甚至是大型的核心內(nèi)緩存。這些特性讓其在處理單線程任務(wù)時(shí)獲得高速的性能。GPU內(nèi)大量的晶體管都被用作處理器陣列，多重線程處理部分，共享型緩存以及數(shù)個(gè)顯存管理器。這些特性并不能加速某個(gè)特定線程的處理速度，而是為了千百個(gè)線程同時(shí)運(yùn)作，優(yōu)化線程間通訊，以及保持高速顯存帶寬而設(shè)計(jì)的。
• 緩存：CPU使用緩存來減少與內(nèi)存之間的延時(shí)問題。GPU使用緩存（或者軟件控制的共享緩存）來加大帶寬
• 延時(shí)管理：CPU使用大緩存和分支預(yù)測部分來處理CPU和其他部分之間的延時(shí)。這使用了大量的核心空間，同樣也導(dǎo)致了能源消耗量大的問題。GPU利用同時(shí)處理大量線程的優(yōu)勢來解決延時(shí)問題。如果某個(gè)線程正在等待從顯存返回的信息，GPU能夠?qū)⑵淞⒖剔D(zhuǎn)向處理其他信息，中間不消耗任何時(shí)間差。
• 多線程處理：CPU的每一個(gè)核心支持單線程或者雙線程。而支持CUDA的GPU內(nèi)每一個(gè)SM（Streaming multiprocessor）都支持多達(dá)1024個(gè)線程。所以在切換線程的時(shí)候GPU是無需浪費(fèi)額外的運(yùn)算時(shí)間。
• SIMD VS SIMT：CPU使用SIMD（single instruction, multiple data）單元來進(jìn)行向量處理。而GPU使用SIMT（single instruction multiple thread）來進(jìn)行可拓展的線程處理，SIMT并不需要編程者來把信息轉(zhuǎn)換成向量處理所需的形式而且它也允許線程的任意分支。
• 顯存控制器：Intel CPU 目前并沒有將內(nèi)存控制器整合到核心內(nèi)，而支持CUDA的GPU整合了8個(gè)核心內(nèi)的顯存控制器，如此一來和CPU相比GPU就擁有了多達(dá)10倍的內(nèi)存/顯存帶寬。

GTX 280和Penryn的核心對(duì)比圖

　　NVIDIA正是想憑借GTX 200強(qiáng)大的計(jì)算能力以及CUDA這個(gè)架構(gòu)，將計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變成一個(gè)以GPU為計(jì)算中心的平臺(tái)。

GTX 200融入PhysX技術(shù)

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　　現(xiàn)在的PhysX物理加速技術(shù)廣泛應(yīng)用于超過150款的游戲中，并在各個(gè)領(lǐng)域有超過1萬名開發(fā)者在使用，可支持各種游戲平臺(tái)。

PhysX得到廣泛應(yīng)用

　　今年2月NVIDIA收購了物理加速處理器廠商Ageia，將這一頗有前途的技術(shù)收歸囊中，顯然PhysX物理加速技術(shù)自然會(huì)逐漸融入到NVIDIA的產(chǎn)品中，NVIDIA在其后稱他們正在努力將物理引擎移植到CUDA架構(gòu)中。全新的GTX 200系列成為NVIDIA高調(diào)宣傳支持PhysX技術(shù)的顯卡。

　　當(dāng)PhysX結(jié)合驚人的GPU并行計(jì)算能力，可以提供一個(gè)指數(shù)倍增的物理處理效能，同時(shí)將游戲帶入另一個(gè)全新的境界，提供各種豐富具有臨場感的物理物效游戲場境。

許多支持PhysX技術(shù)的游戲蓄勢待發(fā)

　　不過目前的驅(qū)動(dòng)還不支持PhysX，NVIDIA承諾在近一兩周內(nèi)會(huì)推出新的驅(qū)動(dòng)以支持PhysX技術(shù)，到時(shí)游戲玩家就能通過NVIDIA顯卡來進(jìn)行物理加速，而需要調(diào)用CPU資源的Havok物理加速引擎將會(huì)面臨NVIDIA PhysX的挑戰(zhàn)。

GTX 200的物理加速能力是CPU的數(shù)倍，你還需要CPU來進(jìn)行物理加速么？

GTX 200具有先進(jìn)的動(dòng)態(tài)電源管理

◆

　　自G80架構(gòu)出現(xiàn)之后，NVIDIA放棄了原先GPU中2D、3D頻率的區(qū)分，無論什么情況下，GPU的頻率都是恒定不變的，這種狀況一直延續(xù)到GeForce GTX 200誕生之前（之前我們?cè)u(píng)測過的GeForce 9500GT也具有2D/3D頻率之分，但9500GT是還未發(fā)布的產(chǎn)品）。

　　而NVIDIA的對(duì)手AMD在ATI Radeon HD 3800系列時(shí)開始引入Powerplay節(jié)能技術(shù)，這種技術(shù)有助于在GPU空閑或少量使用的狀態(tài)下減少電量消耗，從而達(dá)到降噪節(jié)能的目的，也成為AMD顯卡的一大賣點(diǎn)，放棄了2D/3D頻率之分的NVIDIA顯卡顯然在這一點(diǎn)上有些吃虧。

　　到了GTX 200系列，NVIDIA重新引入了電源管理機(jī)制，GTX 200 GPU內(nèi)置了比以往的GPU更動(dòng)態(tài)、更靈活的電源管理，包括4種新的供電模式：

　　·待機(jī)/2D供電模式（約25w）

　　·藍(lán)光高清回放模式（約35W）

　　·全3D模式（根據(jù)特定情況--最差情況下TDP236W）

　　·HybridPower模式（實(shí)際為0W）

　　使用支持Hybrid Power的nForce主板，譬如基于780a芯片組的主板，GTX200在系統(tǒng)處理非密集型圖形計(jì)算或者視頻輸出的時(shí)候可以完全關(guān)閉，將處理工作交給主板內(nèi)置CPU， 在需要進(jìn)行3D密集型計(jì)算功能時(shí)，NVIDIA的顯卡驅(qū)動(dòng)可以無縫轉(zhuǎn)換到特定的獨(dú)立顯卡模式。

GTX 280的頻率變化

　　每一張GTX200GPU都內(nèi)置了監(jiān)控器，能夠即時(shí)監(jiān)控到GPU內(nèi)部的運(yùn)行數(shù)據(jù)，之后給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)發(fā)出不同的信號(hào)，GPU驅(qū)動(dòng)則根據(jù)這些信號(hào)，動(dòng)態(tài)地將顯卡調(diào)整至正確的運(yùn)行模式（譬如，調(diào)整至特定的運(yùn)行時(shí)鐘和電壓水平），將顯卡的耗電量降至最低--而這些步驟用戶都無須進(jìn)行操作，完全自動(dòng)。

　　不僅如此，GPU還內(nèi)含時(shí)鐘控制電路，能有效地“關(guān)閉”特定時(shí)間段內(nèi)（以每千分之一秒計(jì)算）未被使用的GPU內(nèi)部電路區(qū)域，加強(qiáng)在非全速運(yùn)行時(shí)減低GPU耗電量的功能。所有這些特色功能能讓GTX200顯卡實(shí)現(xiàn)峰值時(shí)的十分之一功耗（GTX280上約為25w），你所有的應(yīng)用都能被包含在這個(gè)省電功能范圍內(nèi)（譬如游戲，視頻回放，瀏覽網(wǎng)頁等等） 其他很多部分的GTX200管線都被重新設(shè)計(jì)以求更強(qiáng)的性能和減少多種數(shù)據(jù)處理的瓶頸。

　　對(duì)于GTX 280而言，其正常的核心/shader/顯存頻率應(yīng)該為602/1296/1107MHz，在待機(jī)/2D模式（進(jìn)行文檔處理、瀏覽網(wǎng)頁等）下，其頻率會(huì)下降到一個(gè)相當(dāng)?shù)偷乃�平，�?00/100/100MHz，有輕松的顯示負(fù)荷時(shí)，如播放高清視頻，則頻率會(huì)達(dá)到300/100/297MHz，只在在顯卡處于較高負(fù)荷時(shí)，才會(huì)在全頻率下運(yùn)行，這樣的一種動(dòng)態(tài)電源管理，大大地節(jié)省能源消耗。

GeForce GTX 280實(shí)物欣賞

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Galaxy的GeForce GTX 280，頻率與公版一致

Zotac的GeForce GTX 280 AMP，頻率為700/1400/1150MHz（核心/Shader/顯存），屬于超頻版

 

雙DVI + S-Video輸出

從上至下，Radeon HD 3870X2、GeForce 9800GTX、9800GX2、GTX280

　　GTX 280與其它三塊頂級(jí)顯卡體積相當(dāng)，整卡長度同樣是26.6cm，均是雙卡槽設(shè)計(jì)，不過風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)口卻增大了，從9800 GTX的60mm直徑增大到了70mm直徑。

前端進(jìn)風(fēng)口

顯卡背面，在NVIO芯片、GPU、供電模塊三個(gè)部分留有通風(fēng)柵欄。

GTX280的PCB板型設(shè)計(jì)用的是P651？

在底部也有出風(fēng)口

風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口直徑達(dá)到70mm，比以前的產(chǎn)品都要大

GTX 280采用6-pin+8-pin PCIE電源接口，頂部還有SPDIF輸入接口。

SLI MIO接口用蓋蓋著，保護(hù)金手指的同時(shí)，保持顯卡風(fēng)格一致。

揭開蓋子以后看到里面的MIO金手指。

重新看一下這張GTX 280，準(zhǔn)備拆解，正面特寫。

GTX 280背面特寫。

GeForce GTX 280內(nèi)部細(xì)節(jié)特寫

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GTX 280分解圖

拆開以后可以看到，顯卡有三部分組成：主卡、散熱器和外殼。

從立體圖變成平面圖

主要是這兩部分：主卡和散熱器。

GTX 280采用的黑色PCB板，是nVIDIA高端產(chǎn)品的象征。

后擋板與PCB板接合處有絕緣用的墊片。

GTX 280工作狀態(tài)LED，這是GTX 260沒有的，從此我們可以從外觀上區(qū)別260和280。

GTX 280正反面各有8顆GDDR3顯存一共16顆，總?cè)萘窟_(dá)到1GB

背面的8顆GDDR3顯存。

顯存采用Hynix 0.8的GDDR3顯存，額定工作頻率為1200MHz，而GTX 280的額定顯存頻率為1107MHz，所以還留有一定的超頻空間。

參考對(duì)比：GTX280供電模塊與9800 GTX供電模塊。

　　GTX 280的供電模塊與以往nVIDIA的高端顯卡大不相同，看不到以往那種大量電容矗立的情形，而采用了大量的陶瓷貼片電容，綜合性能更好。

供電電路采用VT1165MF控制芯片，最高支持6相供電技術(shù)。

5塊VT1165SF+2塊VT238AWF電源芯片，內(nèi)置了mosfet+驅(qū)動(dòng)電路，組成5+2相供電電路。

GTX 280核心面積為576mm2，65nm工藝，晶體管數(shù)達(dá)到驚人的14億個(gè)

NVIO芯片，一度被整合到GPU里的NVIO芯片又被移植出來

NVIO芯片特寫

　　NVIO芯片最早出現(xiàn)于G80系列顯卡，雖然NVIO功能強(qiáng)大，但實(shí)際上G80采用90nm制造工藝，核心的晶體管數(shù)已經(jīng)太多，只好將部分2D功能移出GPU。后來的G92由于采用65nm技術(shù)，NVIO芯片被整合到GPU核心�，F(xiàn)在GTX 200核心晶體管數(shù)達(dá)到了14億，NVIO芯片又只好在外“露宿”了。NVIO芯片真正支持10bit每通道的色彩輸出能力，使顯卡實(shí)現(xiàn)TMDS和雙400MHz RAMDAC、雙Dual-Link XHD DVI輸出功能。

DVI輸出端口上的金屬屏蔽罩能抗電磁干擾

GeForce GTX 280散熱器剖析

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GTX 280的散熱器

　　整卡功耗達(dá)到236W的GTX 280對(duì)散熱器是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，不過初看起來，這個(gè)散熱器和9800GTX所用的并沒什么大不同，散熱面積也只有2000cm^2左右，不過仔細(xì)端詳之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)GTX 280散熱器上的熱管達(dá)到了8根之多，這些熱管分別將熱量從銅底座導(dǎo)向散熱鰭片與外殼。

熱管特寫，我們可以發(fā)現(xiàn)有一條熱管焊接到外殼上，這無形中加大了散熱器的散熱面積。

熱管與鰭片間采用了焊接方式，確保零熱阻

散熱器覆蓋了GPU、7個(gè)mosfet、8塊顯存和NVIO芯片。

銅制的底板和硅脂。

背面的8顆顯存也墊有散熱墊片。

80*20規(guī)格的渦輪風(fēng)扇

Protechnic生產(chǎn)的風(fēng)扇，也是近來NVIDIA公版散熱器經(jīng)常采用的風(fēng)扇

風(fēng)扇規(guī)格為80x20（直徑x高），額定電流為0.48A。

GeForce GTX 260實(shí)物欣賞

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　　GTX 260相當(dāng)于縮水版的GTX 280，TPC只有7個(gè)，SP總數(shù)為192個(gè)，顯存位寬為448bit，顯存容量只有896MB，核心/顯存頻率為576/999MHz。

左邊的是GTX 280，右邊的是GTX 260

　　在產(chǎn)品外形上，GTX 260與GTX 280基本一致，只有一些細(xì)小的差別，如電源接口GTX 260只需要2個(gè)6-pin的PCIE電源接口就可以了，并沒有工作狀態(tài)指示燈。

單GTX 260特寫。

GTX 260的外接電源采用兩個(gè)6-pin接口，這不同于GTX 280的8-pin+6-pin接口。

裸卡全身照。

GTX 260的核心編號(hào)為G200-100-A2。

GTX260的供電模塊特寫。

GTX260的供電模塊為3+2相，3塊VT1195SF芯片+2塊VT238AWF芯片，不同于GTX 280的供電模塊5+2相，5塊VT1165SF芯片+2塊VT238AWF芯片，而陶瓷電容的數(shù)量也大幅減少。

從圖中可以看到，左下方的顯存顆粒沒有裝上去。

背面也少裝了一顆顯存。

顯存采用Hynix 1.0ns的GDDR3顯存

　 GTX 260的顯存同樣是hynix H5RS5223CFR系列，不同的是，GTX 260顯存的系列號(hào)為N0C，Hynix規(guī)定其額定頻率只有1000MHz，而NVIDIA規(guī)定GTX 260顯存工作頻率正是1000MHz；另一方面，GTX 280顯存的系列號(hào)為N2C，額定工作頻率為1200MHz，這意味著GTX 260的超頻空間將不如GTX 280大。

　　此外，GTX 260共14顆GDDR3芯片，顯存容量為64MBx14=896MB，少于GTX 280的1GB。

GTX 260的BIOS版本62.00.0E.00.03，GTX 280為62.00.0E.00.01，最后一位數(shù)字有所不同。

GTX 260的散熱器基本與GTX 280無異，只是少了一塊顯存散熱墊片。

GeForce GTX 280高清回放測試

◆ 　　

    GTX 280在高清回放上并沒有作什么特別改進(jìn)，還是延用了G9X系列的VP2引擎。我們對(duì)GTX 280的高清回放性能作了簡單測試，為了更好體現(xiàn)它的硬件解碼能力，選用了低端的Intel Celeron 460處理器（2.4GHz，12*200MHz），這樣可以較合理地測試顯卡播放高清視頻的能力。

　　測試片源選用了Remux格式的3部高清視頻，分別是采用VC-1視頻編碼的DEJAVU(時(shí)空線索)、H264/AVC編碼的X-MAN3(X戰(zhàn)警3)、MPEG-2編碼的Pioneer_DEMO2006(先鋒演示)，三大編碼齊全。

GTX 280高清回放測試

　　從CPU占用率可以看出，NVIDIA GeForce GTX 280與NVIDIA其它G9x芯片處于同一水準(zhǔn)，具備完整的H.264硬件加速功能，對(duì)VC-1編碼的視頻解碼還稍有欠缺，對(duì)MPEG2編碼，因?yàn)槠渚幋a相對(duì)較簡單，目前NVIDIA和AMD都是使用了選擇性硬解碼，因此CPU占用率也比較高。

　　實(shí)際應(yīng)用中，與GTX 280這樣高端顯卡搭配的應(yīng)該是高端的CPU，因此CPU占用率并沒有我們測試的數(shù)據(jù)這么夸張，比如用QX9650 CPU時(shí)，播放VC-1編碼視頻時(shí)，CPU占用率一般只在5%左右，這也是NVIDA一直不在高端顯卡中加入全VC-1硬解碼的VP3引擎的原因，在高端平臺(tái)中，VP2足夠了。

GeForce GTX 280功耗測試

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　　從前面我們知道，GTX200系列GPU內(nèi)置了比以往的GPU更動(dòng)態(tài)更靈活的電力控制機(jī)制，按NVIDIA官方的資料來說，在待機(jī)時(shí)整卡功耗只有25W，全3D模式下最多236W，而236W是NVIDIA顯卡有史以來最高的功耗（整卡功耗，不單指GPU），看來14億個(gè)晶體管和1GB的顯存并非只是用來看的，發(fā)熱量隨之“茁壯成長”，按著NVIDIA提供的數(shù)據(jù)，搭建GTX 280平臺(tái)至少需要550W的電源，如果組成SLI系統(tǒng)，則電源要求達(dá)到750W。

　　來看看在實(shí)際應(yīng)用中，GTX 280新的電力管理有什么作用，高負(fù)荷下功耗又會(huì)達(dá)到多少。

　　測試時(shí)所有顯卡均為零售產(chǎn)品、默認(rèn)頻率以及使用原裝散熱器。我們利用Brenenstuhl功耗測試儀記錄了實(shí)際功耗值，請(qǐng)注意這個(gè)成績指的是整機(jī)功耗，而不是獨(dú)立的顯卡功耗，由于平臺(tái)一致，所以數(shù)據(jù)是具有參考價(jià)值的。

　　成績分兩種模式獲得，一個(gè)是在操作系統(tǒng)內(nèi)待機(jī)15分鐘，另外一個(gè)是使用ATITOOL進(jìn)行Show 3D View，讓顯卡在高負(fù)荷下運(yùn)行，記錄它們穩(wěn)定時(shí)的功率。

　　測試平臺(tái)：

　　Intel Core 2 Quad QX9650(400MHzX10)
　　Asustek MAXIMUS EXTREME
　　ADATA DDR3-1066 1GBx2
　　Seagate ES.2 500G
　　Evercool 大黃蜂 CPU Cooler
　　Silverstone DA750 PSU

　　可以看到，GTX 280的功耗可以用冰火兩重天來形容了，在待機(jī)時(shí)功耗比55nm制程且有“Powerplay”技術(shù)的Radeon HD 3870X2更低，僅有142W，足足低了9W，對(duì)比于同門的9800GX2（其最高整卡功耗197W），在待機(jī)下GTX 280的功耗優(yōu)勢非常明顯，這完全取決于GTX200系列GPU中植入了先進(jìn)的動(dòng)態(tài)電力管理機(jī)制，比起對(duì)手的“Powerplay”似乎更勝一籌。

　　不過在全3D模式下，GTX 280的功耗劇增，非常之驚人，比起9800GX2和3870X2，分別高出58W和81W，功耗之王的盛名看來是非GeForce GTX 280莫屬。

GeForce GTX 280溫度與超頻測試

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　　剛看到在高負(fù)荷下GTX 280的功耗確實(shí)驚人，GPU的溫度是不是也同樣驚人呢？

GTX 280標(biāo)準(zhǔn)頻率下的GPU溫度（運(yùn)行ATITOOL Show 3D View）

　　在默認(rèn)頻率下，運(yùn)行ATITOOL Show 3D View時(shí)GPU的溫度比我們想象中要低，不過也有83℃，在以前測試中，8800 GTS 512MB在高負(fù)載時(shí)GPU溫度能達(dá)到81℃，因此對(duì)于GTX 280的發(fā)熱量不用過分擔(dān)心，目前的散熱器還是可以壓制得住的。

　　在比較空閑時(shí)，顯卡出風(fēng)口的溫度約50℃，當(dāng)顯卡處于高速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，出風(fēng)口的溫度也飆升到了60多度，在夏天你會(huì)覺得陣陣熱風(fēng)襲來，冬天就好了，它會(huì)是很好的暖手工具。

　　在工作中風(fēng)扇的噪音并不明顯，可以觀察到其轉(zhuǎn)速并不快，在高負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)速會(huì)略有提高，噪音也是在可以接受的范圍內(nèi)。

超頻后的穩(wěn)定頻率為655/1410/1253MHz（點(diǎn)擊放大）

　　可能是由于個(gè)體原因，測試用的這張顯卡核心頻率只能由602MHz超到655MHz，相應(yīng)的shader頻率提升到1410MHz，顯存最高可以超到1253MHz（默認(rèn)頻率為1107MHz，顯存的規(guī)格為1200MHz），可以說核心超頻能力并不高。我們另外收到的Zotac GeForce GTX 280 AMP顯卡，其默認(rèn)核心頻率雖然達(dá)到了700MHz，但Shader頻率只有1400MHz，要知道光超核心頻率并沒有多大作用。

　　原裝散熱器勉強(qiáng)可以控制住GTX 280燃燒的芯，但想要更好的超頻和控制更低的溫度，更換第三方散熱器是必須的，目前來說，適用的散熱器還幾乎未見，要等上些時(shí)，不過已有廠商推出了水冷版的GTX 280。

七彩虹的水冷版GTX 280，只比公版貴300元

測試平臺(tái)及說明

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　　進(jìn)行測試的驅(qū)動(dòng)都是目前最新的驅(qū)動(dòng)程序，GeForce GTX 280使用的是Forceware 177.34 Beta驅(qū)動(dòng)，從這個(gè)版本開始加入對(duì)CUDA的支持，而GeForce 9800GX2使用的是175.16 WHQL驅(qū)動(dòng)，Radeon HD 3870X2則使用了最新的催化劑8.5版本。

　　具體的游戲設(shè)置，開啟了所有可以打開的特效，并設(shè)置為最好的效果，另外AA和AF均由游戲內(nèi)建的情況決定，我們不使用驅(qū)動(dòng)面板進(jìn)行強(qiáng)制性驅(qū)動(dòng)，對(duì)于沒有內(nèi)建benchmark的游戲，采用Fraps來測試。

　　由于這次測試的顯卡都是最頂級(jí)的，因此只測試了1680*1050和1920*1200兩個(gè)分辨率下的成績。

巔峰之戰(zhàn)：GTX 280 vs 9800GX2

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　　在GeForce GTX 280還未面世之前，GeForce 9800GX2是這個(gè)星球上最強(qiáng)的娛樂級(jí)顯卡，不過它是一塊“SLI”模式的雙GPU顯卡，兩者的價(jià)格也相當(dāng)接近，9800GX2的參考價(jià)為$599（國內(nèi)售價(jià)4999元），GTX 280的參考價(jià)為$649（國內(nèi)參考售價(jià)4999元），面對(duì)規(guī)格高出很多的單GPU顯卡GTX 280，雙GPU的9800GX2還能保住性能王位嗎？

GTX 280與9800GX2測試數(shù)據(jù)對(duì)比

　　作為三個(gè)月前發(fā)布的產(chǎn)品，9800GX2雖然延用了G80的第一代統(tǒng)一架構(gòu)，但憑借雙GPU在2/5的測試項(xiàng)目中還是領(lǐng)先于GeForce GTX 280，當(dāng)然更多的測試中，新一代架構(gòu)的GTX 280還是取得優(yōu)勢，有所有34項(xiàng)數(shù)據(jù)中，雙方互有長短，最終的結(jié)果是相對(duì)于9800GX2，GTX 280平均領(lǐng)先4%。

　　本是同根生，但GTX 280還是非常無情地將9800GX2趕下神壇，將性能王者的皇冠占為已有。

全面壓倒：GTX 280 vs Radeon HD 3870X2

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　　作為對(duì)手AMD目前最高端的產(chǎn)品Radeon HD 3870X2，GTX 280顯然也是有必要與之比較一下的，雖然我們都能料到是什么樣的結(jié)果。

　　這樣的結(jié)果是意料中的事，GTX 280全面壓倒Radeon HD 3870X2，在以前的GeForce 9800GX2的測試中，也有很相似的結(jié)果，不過是9800GX2換成了GTX 280，雙GPU換成了單GPU，可以看出NVIDIA在產(chǎn)品線上的一個(gè)大踏步前進(jìn)。

初探GTX 260 SLI性能

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　　GTX 200系列顯卡可以支持2 Way/3 Way SLI，而參考價(jià)$399的GTX 260更適合組建SLI平臺(tái)，其SLI效率會(huì)如何呢？

GTX 260單卡的3DMark Vantage Extreme成績

GTX 260雙卡(SLI)的3DMark Vantage Extreme成績

　　由于時(shí)間關(guān)系，我們只能做一個(gè)簡單的測試，在3DMark Vantage Extreme模式下，GTX 260 SLI的效能提升達(dá)到了86.7%，非�？捎^，關(guān)于這一點(diǎn)，我們將會(huì)繼續(xù)跟進(jìn)做測試測試。

體驗(yàn)CUDA：Folding@home

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　　Folding@home是美國史丹佛大學(xué)推動(dòng)的分散式運(yùn)算計(jì)劃，目的在于使用聯(lián)網(wǎng)式的計(jì)算方式和大量的分布式計(jì)算能力來模擬蛋白質(zhì)折疊的過程，并指引對(duì)由折疊引起的疾病的一系列研究。ATI早在2006年就加入了這個(gè)計(jì)劃，最新的客戶端能支持Radeon HD 2000/3000系列顯卡，NVIDIA一直無緣這項(xiàng)可以說是全球最普及的顯卡通用計(jì)算應(yīng)用。

　　在上個(gè)月，NVIDIA宣布CUDA顯卡即將加入Folding@home計(jì)劃，NVIDIA表示，目前全球有7000萬塊CUDA顯卡（GeForce 8及以上及Quadro和Tesla系列），平均擁有100GFLOPS的浮點(diǎn)運(yùn)算能力，如果這其中有0.1%參與Folding@Home，就能夠?yàn)樵撚?jì)劃帶來7PFLOPS的運(yùn)算能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全世界最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)（運(yùn)算能力不足1PFLOPS）。

　　一直強(qiáng)調(diào)GPU Computing的GTX200系列首當(dāng)其沖，我們拿到了利用CUDA開發(fā)的支持GTX200的Folding@home的客戶端，進(jìn)行了簡單試用，在Forceware 177.34 beta驅(qū)動(dòng)中開始加入了對(duì)CUDA的支持。

利用GTX 280的并行計(jì)算能力模擬蛋白質(zhì)折疊

　　Folding@Home是以ns/day來衡量性能的，我們看到GTX 280能提供570ns/day的計(jì)算能力，要注意的這只是截圖時(shí)的數(shù)據(jù)，實(shí)際上最后計(jì)算得到的結(jié)果是620ns/day。

　　作為對(duì)比，運(yùn)行Folding@Home時(shí)，一顆四核心的CPU的計(jì)算能力為4ns/day，而Radeon HD3870的計(jì)算能力為170ns/day，可以看到擁用240個(gè)流處理器的GTX 280在這樣的密集式并行計(jì)算中有著具大優(yōu)勢。

體驗(yàn)CUDA：Elemental transcoder

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　　利用CUDA實(shí)現(xiàn)GPU計(jì)算來為應(yīng)用程序提速，Badaboom就是很好的一例，這是一款CUDA開發(fā)的視頻轉(zhuǎn)換軟件，可以把mpeg2的視頻轉(zhuǎn)換為ipod或者iphone這樣的所使用的H.264視頻格式。

GPU也可以給視頻轉(zhuǎn)換提速，處理速度達(dá)到80FPS左右，耗時(shí)37秒

　　我們選取了一段碼率較高的MPEG2視頻，可以看到GTX 280的處理速度達(dá)到了80FPS左右，如果碼率較小，還可以達(dá)到100FPS以上甚至更高。328MB的MPEG2視頻轉(zhuǎn)換成17.4MB的iPhone可用的MP4視頻（640*365），只用了37s。

　　同樣的平臺(tái)下（Intel Core2 Quad QX9650），使用Wondershare iPhone Video Converter軟件進(jìn)行同樣的轉(zhuǎn)換格式工作，相當(dāng)是用CPU進(jìn)行計(jì)算，得到的結(jié)果是耗時(shí)107s，幾乎是用GTX 280轉(zhuǎn)換耗時(shí)的三倍。

轉(zhuǎn)換同樣的視頻，用CPU進(jìn)行處理用時(shí)107秒

　　再一次可以領(lǐng)略到GPU Computing的強(qiáng)悍之處，相比于CPU，GPU在某些領(lǐng)域的計(jì)算能力確實(shí)可以達(dá)到CPU的數(shù)倍。

GTX 200的精彩：雙架構(gòu)設(shè)計(jì)

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　　作為圖形芯片領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，NVIDIA倡導(dǎo)未來GPU才是計(jì)算機(jī)核心的理念，并提出了“GPGPU(通用圖形處理器)”概念，同時(shí)推出OptimizedPC的戰(zhàn)略，鼓勵(lì)電腦廠商在電腦上采用更主流的顯示芯片，而減少對(duì)高性能處理器的使用，實(shí)際上也是最近“CPU和GPU到底誰重要”的話題。

　　GeForce GTX 200的發(fā)布并沒有象以前的產(chǎn)品那樣，大肆宣傳其3D性能，而將重點(diǎn)放在其GPU Computing上。GeForce GTX 200同時(shí)注重并行計(jì)算和圖形處理，可以說是雙架構(gòu)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一體，在圖形處理功能的基礎(chǔ)上大幅提升了并行計(jì)算能力。GTX 200設(shè)計(jì)遵循的兩個(gè)原則"Beyond Gaming"和"Gaming Beyond"實(shí)際上是雙架構(gòu)設(shè)計(jì)的一種很好地詮釋。

GTX 200設(shè)計(jì)遵循的兩個(gè)原則："Beyond Gaming"和"Gaming Beyond"

　　·強(qiáng)大的并行計(jì)算能力

　　GTX 280有240個(gè)處理器，其浮點(diǎn)運(yùn)算能力達(dá)到了933GFLOPs，幾乎是Intel四核處理器9650的十倍之多，意味著GPU在浮點(diǎn)運(yùn)算中有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，再加上支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算以及142GB/s的顯存帶寬等增強(qiáng)特性，使得GTX 280擁有強(qiáng)大的并行計(jì)算能力，而基于C語言的CUDA平臺(tái)被越來越多的開發(fā)者所采用，CUDA 2.0的發(fā)布也讓它變得更加易于使用，GTX 200對(duì)于NVIDIA的“GPGPU”理念將會(huì)有著非常重要的推動(dòng)作用，意義非凡。

　　在我們測試的兩個(gè)CUDA應(yīng)用實(shí)例中，可以發(fā)現(xiàn)GTX 280在分布式計(jì)算和密集型計(jì)算時(shí)有著比CPU強(qiáng)上很多倍的能力，隨著CUDA的飛速發(fā)展，越來越多的程序可以使用GPU來作計(jì)算，處理能力比CPU更為強(qiáng)悍，無論對(duì)于消費(fèi)者還是NVIDIA來說，都是非常樂觀和期待的。

　　另外隨著驅(qū)動(dòng)對(duì)PhysX的支持，玩家更是可以體驗(yàn)到物理加速的快感。

　　·無與倫比的圖形處理能力

　　和GTX 200的并行計(jì)算能力相比，這次它在3D性能方面顯得要低調(diào)很多，而實(shí)際上，GTX 280卻擁有無與倫比的圖形處理能力，240個(gè)SP、512bit顯存帶寬、1GB的顯存，這些歷史最高記錄已經(jīng)讓它出落成一個(gè)人見人愛的“大美人”，各路諸雄無不拜倒在它裙下，相比雙GPU的GeForce 9800GX2和Radeon HD 3870X2，各有4%和29%的領(lǐng)先，這足以讓GTX 280成為這個(gè)宇宙最強(qiáng)的娛樂級(jí)顯卡。

　　GTX 200的SLI效率也很不錯(cuò)，初步測試的結(jié)果顯示能達(dá)到80%以上，另一方面，它的動(dòng)態(tài)電耗管理也是一個(gè)亮點(diǎn)，在待機(jī)下能顯著減少能耗，有很好的實(shí)際價(jià)值。

　　·GTX 280參考售價(jià)4999元

GTX 200將會(huì)取代現(xiàn)在9800GX2的位置

　　GeForce GTX 280的官方參考價(jià)為649美元，國內(nèi)參考價(jià)基本在4999元，將在會(huì)17號(hào)大量鋪貨，而參考價(jià)399美元的GTX 260的鋪貨時(shí)間則要等到6月26號(hào)。

　　我們?cè)谝郧熬蛨?bào)道過，GeForce 9800GX2的壽命只有三四個(gè)月，現(xiàn)在看不假，GTX 200將會(huì)取代現(xiàn)在9800GX2的位置，9800GX2或許是歷史上最短命的性能之王吧？

　　不管怎么說，GTX 200有著許多值得一寫的地方，對(duì)于NVIDIA來說，GTX 200是一顆很重要的旗子，除了要占領(lǐng)3D性能的制高點(diǎn)外，更是要去搶CPU的飯碗，GPU與CPU之爭的好戲還在后頭呢。