Maxwell領(lǐng)銜！A/N新顯卡能效深度測(cè)試

    在這里我們不難看出，Maxwell內(nèi)部所有單元和橫梁結(jié)構(gòu)均得到了重新設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)流得到了優(yōu)化，功率管理實(shí)現(xiàn)了大幅改變。

    雖然從圖形特性的視角來(lái)看，第一代Maxwell GPU可提供與Kepler GPU相同的API功能，但從深層來(lái)上，Maxwell還在單個(gè)GPC(圖形處理簇)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)SM單元，每個(gè)SM包含一個(gè)多形體引擎(Polymorph Engine)和紋理單元，而每個(gè)GPC包含一個(gè)光柵引擎(Raster Engine)。ROP依然與二級(jí)高速緩存片(L2 Cache Slice)以及顯存控制器聯(lián)系在一起。

GM107全芯片框圖

    GM 107 GPU包含一個(gè)GPC、五個(gè)Maxwell流式多處理器(SMM)以及兩個(gè)64位顯存控制器(共128位)。這就是這一芯片的完整實(shí)現(xiàn)形式，與GeForce GTX 750Ti中的芯片配置相同。

GK107全芯片框圖

SMX 處理核架構(gòu)

    上一代Kepler的方法是劃分為非2冪(non-power-of-two)數(shù)量的CUDA核心，其中一些是共享核心，這種方法需要的SM調(diào)度器數(shù)量較少，但復(fù)雜程度較高，在各種各樣的游戲引擎環(huán)境中表現(xiàn)并不理想。

    SMX: 192個(gè)單精度CUDA核、64個(gè)雙精度單元、32個(gè)特殊功能單元(SFU)和32 個(gè)加載/存儲(chǔ)單元(LD/ST)。

    每個(gè)SMX單元具有192單精度CUDA核，每個(gè)核完全由浮點(diǎn)和整數(shù)算術(shù)邏輯單元組成。Kepler完全保留Fermi引入的IEEE 754-2008 標(biāo)準(zhǔn)的單精度和雙精度算術(shù)，包括積和熔加(FMA)運(yùn)算。

    成對(duì)的處理塊共享四個(gè)紋理過(guò)濾單元和一個(gè)紋理高速緩存。計(jì)算一級(jí)高速緩存的功能現(xiàn)在也與紋理高速緩存功能相結(jié)合，而共享顯存是一個(gè)獨(dú)立的單元(類(lèi)似首款CUDAGPU——G80中所使用的方法)，被全部四個(gè)塊共享。

SMM 處理核架構(gòu)

Maxwell SM框圖

    而現(xiàn)在每個(gè)SM分為四個(gè)獨(dú)立的處理塊，每個(gè)處理塊具備自己的指令緩沖區(qū)、調(diào)度器以及32個(gè)CUDA核心。新的劃分方法簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)與調(diào)度邏輯、節(jié)省了晶體管與功耗、降低了計(jì)算延遲。

    總體而言，在這一全新設(shè)計(jì)上，每個(gè)“SM”的尺寸得到大幅縮減，而性能卻能夠達(dá)到一個(gè)KeplerSM的90%。更小的晶體管消耗讓NVIDIA能夠在每顆GPU中實(shí)現(xiàn)更多數(shù)量的SM。通過(guò)對(duì)比GK107和GM107 SM總數(shù)的相關(guān)指標(biāo)可發(fā)現(xiàn)，GM107有五個(gè)SM，而前者只有兩個(gè)。GM107的峰值紋理性能比前者高25%，CUDA核心數(shù)量多1.7倍，著色器性能大約高2.3倍。

● SMM架構(gòu)顯存系統(tǒng)的改進(jìn)

    對(duì)GM107來(lái)說(shuō)，要在顯存位寬與GK107相同的情況下實(shí)現(xiàn)性能大幅提升的目標(biāo)，增強(qiáng)顯存系統(tǒng)也同樣重要。內(nèi)部顯存系統(tǒng)帶寬實(shí)現(xiàn)了提升，另外這一設(shè)計(jì)的效率也得到了改善。此外，2MB大容量二級(jí)高速緩存配置(比之前的任何GPU設(shè)計(jì)都大)十分有效地降低了顯存帶寬需求，確保了DRAM帶寬不成為瓶頸。

    其他關(guān)于Maxwell架構(gòu)的基本信息，例如通過(guò)Giga Thread引擎的主PCI Express接口數(shù)據(jù)流、Polymorph與Raster單元的基本操作等等過(guò)于晦澀的知識(shí)這里就不再贅述了。