24組數(shù)據(jù)找答案 GTX680處理器依賴性測試

    前言：GPU煉金試驗室是ZOL顯卡頻道在2012年度推出的新的一檔系列文章欄目，它同時也是去年的ZOL顯卡探索與發(fā)現(xiàn)欄目的延續(xù)和發(fā)展。在GPU煉金試驗室中，我們會針對一系列人們感興趣的關(guān)于GPU的有趣細(xì)節(jié)，比如它的性能特征、適用性甚至什么樣的產(chǎn)品值得選擇等等展開一系列深入的測試和探討。通過GPU煉金試驗室，你將會了解到毫無意義的跑分之外的很多事情，比如說今天的文章就會為大家?guī)�來一個值得關(guān)心的問題的答案——你的CPU，對Geforce GTX 680來說真的夠力么？

    基于Kepler構(gòu)架的NVIDIA新旗艦Geforce GTX 680已經(jīng)發(fā)布近一個月了，這款比競爭對手更小更涼更便宜卻又更快的新一代旗艦一經(jīng)發(fā)布便掀起了一場軒然大波。所有人都在問同樣的一個問題——為什么？為什么Kepler會表現(xiàn)得如此之快？為什么更少的晶體管和更小的規(guī)�？梢詭�來更高的性能？為什么Kepler可以做到如此高的性能功耗比……太多的疑問縈繞在人們的心頭，不論業(yè)界還是愛好者，甚至包括競爭對手AMD在內(nèi)，每個人都希望能夠獲得這些問題的答案。

    和所有人一樣，我們也渴求著這些問題的答案，但由于初期資料以及測試的不完善，我們在邏輯構(gòu)架解讀的細(xì)節(jié)展現(xiàn)以及特性解釋等方面都遇到了不小的困難,因此我們在首測文章中無法給予讀者們所有這些關(guān)于構(gòu)架細(xì)節(jié)、“黑科技”以及諸多“為什么”的答案。

    在過去的近一個月時間里，我們進(jìn)行了大量可以進(jìn)行的關(guān)于開普勒構(gòu)架底層的延展性測試，以求能夠揭開蒙在Kepler構(gòu)架以及Geforce GTX 680周圍的重重帷幕�，F(xiàn)在，我們相信自己已經(jīng)揭開了這神秘面紗的重要一角——Scheduling過程的細(xì)節(jié)和意義。而我們所使用的方法，就是測試Kepler以及Fermi邏輯結(jié)構(gòu)對不同處理器性能的依賴程度。

    拋去邏輯結(jié)構(gòu)那些晦澀的細(xì)節(jié)以及對愛好者較高的技術(shù)水平要求，即便是對于一般用戶來說，手頭的顯卡是不是已經(jīng)物盡其用，究竟怎樣的處理器才能讓顯卡獲得最完整的性能發(fā)揮等等同樣是值得關(guān)注的問題。因此，我們決定利用本期的GPU煉金試驗室欄目對我們深挖Kepler構(gòu)架黑科技過程的部分測試的結(jié)果進(jìn)行展示，在為我們接下來將要進(jìn)行的討論做鋪墊的同時，為大家?guī)�來“Geforce GTX 680究竟搭配怎樣的處理器才不會吃虧”這個問題的答案。

    你的Geforce GTX 680真的火力全開了么？相信我，你會對這個問題感興趣的。

    第2頁：不能用游戲么，那我們要怎么測試？

    ● 不能用游戲么，那我們要怎么測試？

    所謂GPU對處理其性能的依賴性，實際上指的是由處理器頻率來決定的GPU本身的性能。一款GPU對于處理器的依賴體現(xiàn)在很多方面，諸如生成任務(wù)的能力、對于函數(shù)庫以及內(nèi)存訪問的中斷管理、對指令的轉(zhuǎn)譯以及管理等等。這些由處理器決定的過程每時每刻都在影響著我們的應(yīng)用，通過逐步調(diào)整處理器的頻率并收集對應(yīng)頻率下不同GPU的性能，我們就可以知道各種GPU構(gòu)架對于處理器性能的依賴程度了。

    遺憾的是，這些依賴度的測試并不能很直接的使用實際游戲之類的手段來進(jìn)行。誠然，顯卡的各種測試最終都是要服務(wù)于游戲等實際應(yīng)用當(dāng)中才有意義，但在一般的游戲過程中，處理器除了要負(fù)責(zé)與GPU性能也就是依賴性直接相關(guān)的部分之外，還要負(fù)責(zé)處理頂點生成、程序中斷控制管理、典型物理過程運算以及AI等多項事務(wù)，這些過程的處理都會極大地影響到最終游戲執(zhí)行的速度。換句話說，處理器不僅影響著GPU的性能，其本身對應(yīng)用的最終性能同樣會產(chǎn)生直接的影響。通過調(diào)整處理器主頻確實可以得到不同的游戲表現(xiàn)，但這些表現(xiàn)往往是處理器本身對游戲性能的影響，并不一定是GPU構(gòu)架依賴處理器性能所導(dǎo)致的。

    GPU煉金實驗室是一檔致力于揭示構(gòu)架底層設(shè)計特點的欄目，我們所做的測試均要求盡可能的回避能夠?qū)�結(jié)果產(chǎn)生干擾或造成不確定性的因素。有介于這種情況，我們決定繼續(xù)采用過去經(jīng)常采用的低圖形關(guān)聯(lián)度測試法，以直接面向底層性能的通用計算測試，也就是SDK Simulation測試來替代多種因素交織并彼此產(chǎn)生影響的常規(guī)游戲過程。在此基礎(chǔ)上，我們會同時提供對處理器性能依賴較小的圖形過程來進(jìn)一步體現(xiàn)GPU對處理器性能的依賴情況。

    我們首先進(jìn)行的SDK Simulation測試是使用Direct Compute完成的流體力學(xué)模擬測試——Fluid dynamics simulation。Fluid dynamics simulation基于彈性力/黏著力/重力為基礎(chǔ)的顆粒碰撞模擬，每一個顆粒均擁有獨立的力學(xué)參數(shù)，通過對顆粒本身在統(tǒng)一的重力參數(shù)作用下自有力學(xué)參數(shù)以及交互作用的計算，可以模擬大量顆粒的行為并達(dá)到模擬由它們構(gòu)成的“流體”特性的目的。由于每一個粒子最終都會被處理成與其他粒子關(guān)聯(lián)的任務(wù)，大量任務(wù)及其背后的關(guān)聯(lián)性讓Fluid dynamics simulation的Grid測試部分對于線程關(guān)聯(lián)度判斷等過程非常敏感，因此該項測試可以考驗不同構(gòu)架在圖形通用計算以及有針對性的物理特效計算時對處理器的依賴度。

    Cascaded Shadow Maps（CSM）是一種基于陰影深度進(jìn)行的陰影判斷及快速操作模式，CSM通過將整個陰影劃分成若干級的層次，以層次內(nèi)部像素的深度來定義和快速判斷陰影位置，并對近景陰影采取高精度貼圖，遠(yuǎn)景陰影采用低精度貼圖的方式來達(dá)到節(jié)約資源同時快速準(zhǔn)確實現(xiàn)陰影貼圖的目的。CSM可以極大地加快陰影操作的速度，同時避免大多數(shù)因為光源形態(tài)、陰影深度與像素尺寸差異所導(dǎo)致的陰影邊緣及內(nèi)部貼圖錯誤。CSM可以透過Compute Shader來進(jìn)行大量涉及矩陣運算及坐標(biāo)判斷，而這一過程會頻繁的訪問API，因此對處理器的任務(wù)及中斷管理能力有著很高的要求。

    不同版本的3Dmark對于圖形過程中處理器的依賴度是不同的，基于DirectX 11的3Dmark 11由于側(cè)重點的改變，對于處理器在常規(guī)圖形過程中的依賴要小于其他版本的3Dmark Serise。因此，通過對3Dmark 11的測試，我們不僅能夠從側(cè)面獲得一定的GPU構(gòu)架對處理器依賴度的信息，還可以取得不同處理器主頻下GPU構(gòu)架所能夠表現(xiàn)出來的圖形性能變化趨勢。