DirectX支配游戲！歷代GPU架構全解析

★ 首款DX11顯卡——HD5800

    在經歷了DX10時代R600的失利之后，ATI對于微軟新一代API十分重視，第一時間對于DX10.1提供了支持，可惜DX10.1相對于DX10改進有限，并不像DX9C那樣帶來震撼的HDR技術，因此未能得到足夠的重視。但ATI積極向上的精神讓它在DX11時代搶得先機。

    但令人奇怪的是，ATI并沒有因為DX11而改變架構，而是幾乎原封未動的照搬了上代RV770核心，除了顯存位寬維持256bit不變之外，Cypress的其它所有規格都正好是RV770的兩倍，而且在流處理器部分可以看作是雙核心的設計，幾乎就是并排放置了兩顆RV770核心。

    在流處理器部分，RV870相對于RV770改進有限，只是加入了DX11新增的位操作類指令，并優化了Sum of Absolute Differences（SAD，誤差絕對值求和）算法。基本上，除了新增DX11支持和擴充規模外，Cypress與RV770在架構方面沒有本質區別。

    HD5000系列的主要優勢就是功耗控制比較出色，另外功能方面Eyefinity多屏顯示以及次世代音頻源碼輸出都很有特色，架構方面確實沒有多少亮點。

★ 完全針對DX11而設計的顯卡——GTX480

    HD5800這一領先，又是半年，這次NVIDIA的陣腳并沒有像NV30那樣被打亂，而是按部就班的按照既定的設計目標推出全新架構的一代產品，而不是像ATI那樣在上代產品基礎上改改就發布新品，因為DX11是全新的API，必須為DX11新的特性做相應的優化，才能獲得最出色的DX11效能。

    GF100核心是既G80和R600之后，近4年來GPU架構改進最大的一次，主要體現在以下四個方面：

    1. GPU核心處理部分被劃分為4個區塊（GPC），每個區塊內部囊括了所有主要的圖形處理單元。它代表了頂點、幾何、光柵、紋理以及像素處理資源的均衡集合。除了ROP功能以外，GPC可以被看作是一個自給自足的GPU，所以說GF100就是一顆四核心的GPU。

    2. 每個GPC都擁有一個獨立的Raster Engine（光柵化引擎），負責邊緣設置、光柵器消隱以及Z軸壓縮功能。可大幅提升GPU在高分辨率下的性能。

    3. 每組SM都擁有一個獨立的PolyMorph Engine（多形體引擎），負責GPU的幾何圖形轉換以及Tessellation曲面細分功能，徹底消除GPU的幾何性能不足的瓶頸，從而大幅提升DX11性能。

    4. GPU的一二級緩存都經過了重新設計，架構上更類似于Intel的多核CPU，改進流處理器和紋理單元的性能，進一步提升MIMD架構的效能。

    和上代的GT200相比，GF100的所有模塊幾乎都經過了重新的設計，就連CUDA核心（流處理器）內部的ALU運算單元都針對新的浮點運算格式以及函數做了改進與優化，而不僅僅是兼容SM5.0指令集而已。相反ATI的Cypress核心與上代的RV770相比幾乎所有模塊都未做任何改進。

    經過我們此前的評測來看，GTX480/470在DX10游戲中領先HD5870/5850的幅度并不大，20-30%左右的優勢都在意料之中。但在DX11游戲和應用中性能優勢十分顯著，尤其是Tessellation性能遙遙領先于HD5870甚至雙核心的HD5970。DX11特效使用的越多，GTX480/470的優勢就越明顯。問題顯然出在GPU架構方面，GF100是一顆完全針對DX11設計的、采用的全新架構的GPU，而Cypress核心只不過是上代DX10架構外加SM5.0指令集而已，只能說支持DX11但具體的效能不容樂觀。

★ 小結：DX10架構無法滿足DX11的需要

    通過以上分析可以看出，由于HD5800的架構與HD4800完全相同，只是流處理器規模翻倍而已，因此它確實擁有出色的DX10/10.1性能，但DX11的性能卻很一般。因為DX11是一款全新的API，并不是針對DX10的小修小補，很多特性不是兼容SM5.0指令集就能做得到的。

    ATI雖然通過搶先發布DX11顯卡賺得了滿堂彩，但卻沒能經得住時間的考驗，未能重現DX9時代R300的輝煌。因為時代變了，當年的R300是全新的架構，完美支持DX9，而NV30架構存在很多缺陷。而現在正好相反，Cypress完全是新瓶裝舊酒，而GF100則是真正的DX11架構，這在所有DX11測試中都得到了證實。