NVIDIA新一代显卡

墨汁做寿 《电脑爱好者》2018年第18期 2019-01-21 10:50专题 标签:NVIDIA 显卡

8月21日晚上,NVIDIA的发布会终于让我们完全确定了其新一代GPU的各种信息,首批发布的新一代显卡分别为RTX 2080 Ti、RTX 2080和RTX 2070,其中RTX将取代GTX,成为其中高端游戏显卡的型号名(图1)。RTX这一名称来自这一代GPU的特色功能——光线追踪(Ray-tracing),可见NVIDIA对这一技术的信心。

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新一代的RTX显示芯片采用Turing(图灵)核心(图2),代号分别为TU102和TU104,采用12nm工艺制造,最高CUDA核心数量达到惊人的4352个,在目前公布的规格参数中,还增加了一项RTX运算能力,三款产品均达到了每秒GigaRays级别,即每秒可以计算跟踪数十亿条光线。

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需要注意的是,最高端的RTX 2080 Ti其实也并不是完整的TU102核心,完整的TU102内核实际拥有4608个CUDA核心、96个光栅单元、288个纹理单元、72个RT核心及576个Tensor核心。至于完整的TU102核心,目前只配属了面向专业领域打造的Quadro RTX 6000和8000两款产品,但同样为以后推出更高端消费级产品留下了伏笔。

此外,Turing核心的缓存等配置相对于目前的Pascal核心也有升级,其中L1/L2级缓存容量分别提升了2.7/2倍,L1级缓存带宽则是Pascal核心的2倍,且响应延迟更低。

当然,相对于这些配置提升,Turing核心真正的进步还在于对新图形技术的支持和新的图形处理方式,其中最主要的亮点就是光线追踪和AI辅助功能。

● 光线追踪 呈现自然的画面

Turing核心支持的RTX技术全称为Real Time Ray Tracing(即时光线追踪技术),意思是在游戏和多媒体中实时计算和呈现光线的路径,例如窗外的阳光透进屋里,哪些地方应是最光?哪些地方较暗?当光线射到某件物体的表面,应如何反射和折射?该表面应呈现什么样的反光影像等。由于场景中的光线数量本身就非常巨大,再加上反射、折射等现象,使其计算非常复杂。而光线追踪技术就是尽量提供最真实的光线表现,令游戏中的光影效果变得非常真实,仿如实景一样(图3、图4)。

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RTX技术开启和关闭的场景对比,开启RTX后阴影与光线都不再是“硬邦邦”的,而是变得更加真实

Turing架构GPU专门搭载了RT核心(RT Cores),使其光线计算能力比上一代Pascal架构大幅提升,例如RTX 2080 Ti每秒10GigaRays的光线追踪计算能力,就比Pascal核心的最高端产品相关运算能力快6倍。

● 智能核心 加速影像处理

在Turing核心中还集成了Tensor核心(Tensor Core),这一核心主要是处理DNN( Deep Neural Network,深度神经网络)的深度学习运算,是Telsa、Quadro、TITAN V系列专业图形/计算加速设备中的重要组成部分。

在消费级的GeForce显卡中,Tensor核心可以用来处理一些需要AI技术才能处理的问题,例如将普通分辨率、帧速的影像处理为超高分辨率、高帧速影像。在3D处理中,期深度学习能力和AI处理能力也可以根据用户的硬件配置与使用喜好,应该也可以对处理过程进行优化,在尽量提升显示品质的同时,尽量降低系统负载。

● 软件支持 阵营强大

虽然光线追踪技术在提升画面品质方面可以算是革命性的提升,但在之前,相应的应用、游戏都极少,RTX在即将到来的圣诞、寒假促销中,怎么才能让消费者买得放心呢?这一点倒不必担心,多款即将到来的超级IP游戏,如《战地5(Battlefield V)》、《古墓丽影:暗影(Shadow of the Tomb Raider)》,都直接参与了NVIDIA发布会的演示,其中武器、窗子、镜面、眼睛、水洼的反光、倒影,物体在多个光源下所呈现的虚实相间的阴影,以及这些光影效果随着角色、光源、物体的移动而改变的方式,都非常自然令画面变得栩栩如生,

此外一些已经发布的大牌游戏也会通过与NVIDIA的合作,推出支持光线追踪更新或新版本,其中就包括了目前比较热门的《Hitman 2》、《最终幻想15》等,甚至还有最热门的在线生存类竞技游戏。

光线追踪这一新技术的加入,会不会像之前某些代GPU一样,造成游戏画面炫酷,但帧速狂降的问题呢?尽管相关产品在9月中旬才会正式露面,相关的第三方测试成绩则可能要在9月下旬才会出现,但从目前NVIDIA和游戏开发者公布的测试结果看,RTX 2080 Ti在这些游戏中基本都能够在4K分辨率下获得超过60FPS的帧速,在某款3A大作中,4K分辨率和超高画质下,帧速甚至可以稳定在100FPS之上。

● 市场影响

由于市场、成本等方面的考虑,首批推出的RTX 2080/2070(图5)系列报价都明显高于目前市场上的GTX 1080/1070系列,看起来在一段时间内,很可能会出现两代显卡并行的市场局面。只有在GTX 1000系列显卡库存消耗殆尽,以及RTX系列主流产品推出后,这一局面才会有所改观,而这一时间估计少说也会在半年以上,所以近期正准备采购显卡的用户,暂时还不必特别在意RTX系列,而到了圣诞假期期间,则可以观察其实际价格动向再决定是否出手以及显卡的选择。

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此外,在首批RTX显卡中,还出现了一个比较“奇葩”的现象,RTX 2080 Ti和RTX 2080的规格差距,特别是CUDA核心数量相差非常大,RTX 2080的CUDA核心数量甚至仅仅是略高于GTX 1080,远远少于GTX 1080 Ti,浮点运算能力也是介于这两款产品之间。理论上讲,如果光线追踪技术不会导致GTX显卡性能大幅降低,那么在实际游戏中,RTX 2080的实际性能很可能是介于GTX 1080与GTX 1080 Ti之间的,并不会出现跨越式的性能提升,目前的一些消息似乎也证明了这一点。在实际测试中,RTX 2080的性能仅比GTX 1080提升了8%~10%,不过尚不清楚这是因为驱动不完善造成的结果,还是较低的配置使其只能达到这种程度。如果在产品正式推出后,测试结果仍然没有明显变化,那么RTX 2080实际上就成为了一个拥有更好光线效果和画质的GTX 1080小幅改进版,但价格却比GTX 1080 Ti更高。