GTX680架構解析 GPU版開普勒三大定律

    全新的Kepler相比上代的Fermi架構改變了什么，看架構圖就很清楚了：

Fermi GF100/GF110核心架構圖

Kepler GK104核心架構圖

    GK104相比GF110，整體架構沒有大的改變，GPU（圖形處理器集群）維持4個，顯存控制器從6個64bit（384bit）減至4個64bit（256bit），總線接口升級至PCIE 3.0。剩下的就是SM方面的改變了：

GF100和GF104的SM架構圖

    這里之所以要把GF104這顆中端核心的SM架構圖也列出來，是因為GF104相比高端的GF100核心做了一些細小的改動，這些改動也被沿用到了GK104當中。另外從核心代號上來看，GK104其實就是用來取代GF104的，而取代GF100的核心另有他人。

GK104的SMX架構圖

    NVIDIA把GK104的SM（不可分割的流處理器集群）稱為SMX，原因就是暴增的CUDA核心數量。但實際上其結構與上代的SM沒有本質區別，不同的只是各部分單元的數量和比例而已。具體的區別逐個列出來進行對比：

1. NVIDIA現在把流處理器稱為CUDA核心；

2. SFU（Special Function Units，特殊功能單元）是比CUDA核心更強的額外運算單元，可用于執行抽象的指令，例如正弦、余弦、倒數和平方根，圖形插值指令也在SFU上執行；

3. Warp是并行線程調度器，每一個Warp都可以調度SM內部的所有CUDA核心或者SFU；

4. Dispatch Unit是指令分派單元，分則將Warp線程中的指令按照順序和相關性分配給不同的CUDA核心或SFU處理；

5. LD/ST就是載入/存儲單元，可以為每個線程存儲運算源地址與路徑，方便隨時隨地的從緩存或顯存中存取數據；

6. TMU是紋理單元，用來處理紋理和陰影貼圖、屏幕空間環境光遮蔽等圖形后期處理；

    通過以上數據對比不難看出，GK104暴力增加CUDA核心數量的同時，SFU和TMU這兩個與圖形或計算息息相關處理單元也同比增加，但是指令分配單元和線程調度器還有載入/存儲單元的占比都減半了。這也就是前文中提到過的削減邏輯控制單元的策略，此時如何保證把指令和線程填滿一個CUDA核心，將是一個難題。