高效进取 剑指Win8——浅析新一代显卡

Windows 8和DirectX 11.1即将在今年与大家见面。似乎每次新系统和新API的更新都会使显卡领域的产品甚至整个格局产生大的变化。新一轮的更新是否还会再次延续这种规律呢？新一代的显卡产品到底会有哪些改变？

Win8和DX 11.1

Windows 8和DirectX 11.1是决定新一代显卡改变的关键。预计今年8月份发布的新一代系统，志在进一步提升用户体验环境，同时扩展系统应用范围（目前已知Windows 8将会在平板电脑上使用），业界也普遍认为微软或许会在Windows 8系统上实现PC、平板和手机的大一统。更好的体验环境和更大的应用范围，就注定了这款系统必须建立在高效的基础上，此前的Windows 7无疑是个很好的榜样。而Windows 8要想在前代的基础上再度升级，最新的DirectX 11.1和WDDM 1.2绝对是关键。

DirectX 11.1在DirectX 11的基础上补充了一些相关的标准，例如目标独立光栅化(Target Independent Rasterization/TIR)，微软首次在DirectX中提供了一个统一的3D立体视觉标准。当然，这个标准并非强制性，厂商自主开发的如3D VISION和HD3D等技术也可以继续使用。而DirectX 11.1也增加了对双精度浮点FP64的完整支持，让显卡的复杂图形/光线渲染以及通用计算获得了更大的发挥空间，让更多更加复杂的特效变得易于实现。此外，DirectX 11.1还将针对硬件曲面细分特效以及其他多媒体指令方面进行全面的优化，并加入完全由硬件执行的部分驻存纹理(Partially Resident Textures/PRT)技术，提高图形、视频以及计算之间的交互性。

接着要说的是WDDM 1.2（Windows Display Driver Model，图形驱动程序模型）。它进一步增加了API指令，同时大幅度加强了操作系统对GPU控制的细度。这意味着操作系统可以将GPU视为不同的模块，在遇到错误的时候，不用重置整个GPU，而是单独重置某个区域。这样系统的工作和任务就不会由于GPU重置而受到影响，只有那些正在使用特定区域的软件才会由于重置而处于恢复状态。这个功能大大提升了GPU的稳定性，未来我们将可能很少看到令人痛苦的GPU重置导致整个系统被挂起或者任务突然中断的情况出现。

如果大家觉得上面的讲解有些抽象，那就看看Windows 8 Beta测试版的运行截图吧。这种华丽眩目的界面，要想在平板电脑上流畅运行，系统的运行效率以及全新的DirectX 11.1和WDDM 1.2的作用可想而知。那么，新版的显卡又会做何改变来适应新系统呢？

再度先行 7系显卡倾巢出动

AMD合并ATi后，GPU获得了原本专属于CPU的制程优势，让AMD显卡在更新速度方面大幅领先于对手。GCN这个精巧的架构彻底改进了底层数据处理模式，引入了并行化的SIMD-16单元，全面改进缓存存取机制，最终达到了彻底更新架构。它不仅让最新的Radeon HD7970获得领先GeForce GTX580（目前最强的N卡）20%以上的性能优势，同时也全面支持最新的DirectX 11.1。全新的28nm制造工艺，也有效增大了显示核心晶体管密度，让365mm2的Tahiti核心拥有了43.1亿个晶体管，大幅提升每平方毫米的芯片性能。而本刊截稿时，另一款强势产品Radeon HD7950也已经上市。剩下的中高端的Radeon HD 7870、Radeon HD 7850以及主流市场的Radeon HD 7770和Radeon HD 7750也即将上市。它们均采用GCN架构，支持DirectX 11.1。待到8月，Windows 8系统正式发布之时，AMD与之对应的新产品线也将同时成形。

开普勒仍然神秘

目前看来，NVIDIA的动作要慢许多，而且始终保持着神秘感，新款开普勒架构核心产品预期将在今年第二季度面市。目前已知的GK104预期将会取代上代GF104/GF114也就是GeForce GTX 560系列的定位，征战中高端市场，而更顶级的产品核心代号可能为GK110或者GK112，不过目前也有传言称GK112是一个双核心的产品，由两颗GK104组成。

目前看来28nm工艺几乎可以在和40nm产品面积相同甚至更小的情况下，塞入多一倍的晶体管。如果NVIDIA仍然保持“大核心”惯例的话，那么性能将会大幅提升，因此我们也对采用28nm工艺的新一代GK104充满期待。而除了工艺外，NVIDIA对下代甚至下下代产品在每瓦特单精度浮点性能上的提升进行了规划。其中Fermi的单精度浮点性能接近1.3，而开普勒的产品单精度浮点性能会提高到4.2左右，大约是前代产品的3倍。考虑到单精度浮点性能和实际游戏的相关性，开普勒同等级产品将可能会比上代同等级产品的性能有相当大的跃升，这也和我们从晶体管密度角度分析的结果相符合。

如果说GK104取代的是GF104/GF114的话，那么可以想象它肯定不会是颗“大核心”。而NVIDIA目前还有一颗更加神秘的“大核心”——GK110核心面积将超越500平方毫米。从NVIDIA传统来看，一贯都是先推出大核心产品然后再精简至小核心，但多次的工艺不顺带来的发售延误给NVIDIA带来了很多销售和推广方面的问题，因此这次NVIDIA首发了一颗中端小核心也在情理之中。GK110的发售时期估计将会延后到2012年下半年甚至年末，此时AMD有可能发布新的产品来对抗这颗“巨无霸”核心。当然，NVIDIA同时也将推出定位更主流的GK106/GK107等核心，但目前它们的消息就更少了。

全新显卡 效率取胜

Windows 8以及它内置的DirectX 11.1和WDDM 1.2无疑都更加注重效率。而从目前AMD和NVIDIA的核心发展方向除了性能提升外，也更加重视效率。Windows 8系统和DirectX 11.1将会让全新的显卡产品取得更高效的运行表现，而在性能上大幅度提升的新一代显卡也将把更多特效画质、更好的游戏体验带到全新的系统上。可以预见的是，我们追求的真实3D渲染效果，在全新的Windows 8系统中又会更进一步。