我要评论
二、架构解析之全新内核体系
既然是一个全新设计的架构，我们就要好好看一看这个以计算机科学之父、人工智能之父艾伦·麦席森·图灵(alan mathison turing)命名的turing图灵新架构到底有哪些过人之处，不过硬件架构总是伴随各种高深晦涩的技术名词、技术原理，即便专业人士也得好好研究才行，所以这里我们仅从高级层面，介绍一下新架构的大致设计、技术概况，以及能带来的实际好处。
在以往，nvidia为专业级计算卡、消费级游戏卡设计的都是统一架构，只是具体内部模块布局、技术支持、核心大小不同。好处是可以统一开发，降低成本，坏处是缺乏针对性，技术资源要么浪费要么不够。
这一次，nvidia选择了分而治之。针对高性能计算、图形渲染、人工智能、深度学习等专业应用的是volta伏特架构，目前只有一个超大核心gv100，是迄今为止gpu历史上最大的核心，台积电12nm工艺制造，集成多达210亿个晶体管，核心面积达815平方毫米，妥妥的怪物级核弹。
而针对游戏显卡的就是turing图灵架构，也是台积电12nm(有说法称最初计划使用三星10nm)，其中最大的核心tu102集成189亿个晶体管，核心面积754平方毫米，是仅次于gv100的史上第二大gpu核心。
相比上代pascal帕斯卡家族的大核心gp102，它的晶体管数量增加了55％，面积则增大了60％，甚至是次级新核心tu104都超越了gf102，拥有136亿个晶体管、545平方毫米面积。
新架构核心之所以如此庞大，除了cuda核心规模继续增大、升级shading着色渲染之外，更关键的是rt core光线追踪核心、tensor core人工智能核心的加入，这也是新架构革命性变化的根本支撑。
拥有全新着色性能的sm cuda核心阵列、支持高达每秒100亿条光线计算的rt光线追踪核心、为实时游戏画面导入ai人工智能加速的tensor核心，三者就构成了图灵架构的三大支柱，各自有不同分工又互相协作，共同实现新的游戏渲染画面。
同时，nvidia强调新架构的单个cuda核心着色渲染性能是帕斯卡架构的1.5倍，第一次可以在4k分辨率、hdr开启的情况下，提供流畅的游戏体验，真正开启4k时代。
按照nvidia的说法，rtx 2080就能基本实现4k分辨率下60fps的游戏帧率，rtx 2080 ti更是能够达到70-80fps。当然具体还要看游戏需求，以及游戏设置，特别是某些高要求的技术特性，光线追踪打开后别说4k了，就连1080p就比较吃力。
图灵架构的基本组成单元之一还是cuda核心与sm流处理器阵列，这也是2006年的g80以来nvidia gpu的基石。
事实上，图灵架构的sm阵列也融合了伏特架构的不少特性，相比帕斯卡架构差别还是挺大的，比如每一组tpc里的sm阵列由一个增至两个，同时sm内部的组成方式也截然不同。
帕斯卡架构每个sm阵列集成128个fp32浮点单元，图灵架构则改成了2个fp64双精度浮点单元、64个fp32单精度浮点单元、64个int32整数单元、8个tensor核心、一个rt核心。支持浮点和整数并发操作，并有新的执行数据路径，类似伏特架构汇总的独立线程调度。
按照nvidia的统计，每执行100个浮点指令，平均会有36个整数指令，两种指令可以并发执行。
如此一来，帕斯卡架构的整数和浮点计算就可以分配得更加均衡，并与新的tensor、rt核心相配合，更合理、高效地完成各种负载。
整体而言，图灵核心的cuda阵列可以每秒执行14万亿次fp32浮点操作、14万亿次int32整数操作。
缓存架构也彻底变化，由两个载入/存储单元牵头，一级缓存和共享缓存整合在一起，而且容量灵活可变，可以是64kb+32kb，也可以是32kb+64kb，大大降低了延迟，带宽也翻了一番。
二级缓存容量则从3mb翻倍到6mb。
nvidia宣称，新架构每个cuda核心的着色渲染性能比上代平均提升50％，部分游戏可达70％左右，vrmark虚拟现实测试成绩甚至翻了一番还多。
当然这只是基础理论上的数字，实际性能还要看其他部分和整体指标。
图灵架构还首发搭配新一代gddr6显存，目前业界最快，等效频率高达14ghz，搭配352-bit位宽可以带来616gb/s的惊人带宽，相比于gtx 1080 ti在位宽不变的情况下提升了27％，也比用了2048-bit hbm2高带宽显存的amd rx vega 64高了27％。
而且关键是，gddr6的成本比hbm2低得多。
另外，nvidia还对新显存进行了各种优化，信号窜扰降低了40％，更利于运行稳定和进一步超频。
发表评论