GeForce GTX Titan顯示卡與Radeon HD 7990顯示卡對(duì)比測(cè)試

一直以來，英偉達(dá)和AMD旗艦級(jí)顯示卡的龍爭虎斗都會(huì)成為消費(fèi)者討論的焦點(diǎn)，本期CHIP就為大家?guī)韮杉易钚碌钠炫灱?jí)顯示卡產(chǎn)品的對(duì)比測(cè)試，為追求極致的發(fā)燒級(jí)玩家們提供參考。

去年，英偉達(dá)采用GK104核心的GeForce GTX 680和單卡雙芯產(chǎn)品GeForce GTX 690凸顯了其小核心戰(zhàn)略的成功，原以為英偉達(dá)GeForce GTX 690順利拿下單卡卡皇的寶座之后，下一代旗艦產(chǎn)品應(yīng)該是GPU架構(gòu)更新?lián)Q代的小核心產(chǎn)品。但是考慮到這一代產(chǎn)品在性能尚不能完全甩開對(duì)手，因此英偉達(dá)在公司成立20周年之際，高調(diào)推出了由超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域直接“搬運(yùn)”到桌面領(lǐng)域的GeForce GTX Titan這一超大核心的產(chǎn)品。這款產(chǎn)品一經(jīng)推出便顛覆了高端顯示卡市場(chǎng)Radeon HD 7970與GeForce GTX 680相對(duì)平衡的現(xiàn)狀，一躍成為了目前性能最強(qiáng)的單芯旗艦產(chǎn)品，再加上之前就已存在的GeForce GTX 690，一時(shí)之間，骨灰級(jí)玩家在談及旗艦級(jí)顯示卡時(shí)廠商似乎只有N卡可選擇。面對(duì)如此的狀況，AMD自然不會(huì)坐以待斃，在Radeon HD 7970發(fā)布了一年多之后，AMD終于在4月下旬正式推出了官方版的單卡雙芯產(chǎn)品Radeon HD 7990，它的誕生意味著AMD將停止目前在頂級(jí)顯示卡市場(chǎng)碌碌無為的現(xiàn)狀，重新披掛上陣征戰(zhàn)旗艦級(jí)顯示卡市場(chǎng)。

硬件規(guī)格：再創(chuàng)新高

英偉達(dá)GeForce GTX Titan采用的GK110核心架構(gòu)與目前的GeForce GTX 680所采用的GK104核心很相似，如SMX單元包含192個(gè)CUDA核心和16個(gè)紋理單元，但是執(zhí)行DP雙精度的運(yùn)算單元增加到了64個(gè)（GK104只有8個(gè)）。GK104具有35億個(gè)晶體管、8組SMX單元、4組ROP管線及4組GDDR5控制器，而GK110完整版具有驚人的15組SMX單元、6組ROP管線以及6組GDDR5顯存控制器，于是晶體管數(shù)量達(dá)到了71億個(gè)，規(guī)模相比GK104幾乎翻了一番。GeForce GTX Titan只使用了GK110核心15組SMX中的14組，不過保留了完整的6組GDDR5顯存控制器和ROPs管線，于是它總計(jì)有2 688個(gè)CUDA核心、896個(gè)DP CUDA核心、224個(gè)紋理單元、384bit顯存位寬、6GB顯存容量和48組ROPs單元。頻率方面，由于GeForce GTX Titan有如此巨大的核心規(guī)模，所以它的核心頻率顯然不可能像GeForce GTX 680那樣輕松突破1GHz，其基礎(chǔ)頻率只有837MHz，Turbo頻率為876MHz，比GeForce GTX 680的1 006MHz/1 058MHz（Turbo頻率）低了不少，不過顯存頻率依然保留了GeForce GTX 680的水準(zhǔn)為6 008MHz，顯存帶寬高達(dá)288.33GB/s。

AMD的Radeon HD 7990采用的兩顆核心與Radeon HD 7970所采用的Tahiti XT相同，單顆Tahiti XT核心具有2048個(gè)流處理單元、128個(gè)紋理單元及32個(gè)光柵單元，晶體管數(shù)量達(dá)到了43.1億個(gè)，并配備了3GB/384bit規(guī)格的GDDR5顯存。于是Radeon HD 7990具有4 096個(gè)流處理器、256個(gè)紋理單元和64個(gè)光柵單元，晶體管數(shù)量也達(dá)到了86.2億個(gè)。物理顯存容量雖然翻倍，但是由于雙卡同時(shí)渲染工作的原因，實(shí)際使用時(shí)等效顯存容量不變，依然為3GB。頻率方面，Radeon HD7990的默認(rèn)核心/顯存頻率為1000MHz/6000MHz，顯存帶寬為288GB/s，與對(duì)手基本持平。

架構(gòu)設(shè)計(jì)：各有特色

英偉達(dá)的GeForce GTX Titan之所以被命名為Titan，多半是因?yàn)橛ミ_(dá)對(duì)于目前世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“Titan”的紀(jì)念。超級(jí)計(jì)算機(jī)“Titan”所采用的是目前世界上最快的專業(yè)級(jí)顯示卡Tesla K20X，兩者采用的都是同為2 688個(gè)CUDA核心的NVIDIA Kepler GK110核心，不同的只是兩者的細(xì)節(jié)之處與面向的領(lǐng)域。

GeForce GTX Titan采用的GK110核心仍舊基于Kepler架構(gòu)，從某種意義上來說，它并不能算是一款“革新”的產(chǎn)品。不過，雖然GK110核心與GTX680所采用的GK104核心同屬Kepler架構(gòu)范疇，但其相對(duì)后者GK110依然擁有不少的改變。從GK110核心SMX邏輯結(jié)構(gòu)圖中我們可以得知，雖然它與GK104的SMX具有相同的結(jié)構(gòu)、相同的192個(gè)CUDA Core和相同的16個(gè)紋理單元，但是在CUDA Core的旁邊，我們可以看到新加入了許多DP Unit單元，即Double Precision Float Unit，意為雙精度浮點(diǎn)單元。一組SMX中就包含64個(gè)DP Unit，14組共包含896個(gè)。英偉達(dá)在GK110核心中加入如此之多的雙精度浮點(diǎn)單元，目的就是為大幅增強(qiáng)GK110的雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算能力以滿足和對(duì)手競爭的需求。

雖然AMD的Radeon HD 7990使用的依然是AMD在一年多以前發(fā)布的Tahiti核心，但是現(xiàn)在看來它所使用的GCN架構(gòu)依然非常先進(jìn)。在GCN陣列微觀結(jié)構(gòu)中，每個(gè)GCN陣列里有4組SIMD單元，每組SIMD單元里面包括16個(gè)流處理器，我們可以發(fā)現(xiàn)GCN架構(gòu)已經(jīng)完全拋棄了此前4D+1D流處理器VLIW的超長指令架構(gòu)限制，不存在原有架構(gòu)指令打包-派發(fā)-解包的問題，所有流處理器以16個(gè)為一組的SIMD陣列完成指令調(diào)度。雖然每次只能執(zhí)行1個(gè)ALU操作，但是4組SIMD能保證執(zhí)行4條線程，利用率接近100%。整個(gè)架構(gòu)從最基層開始就為更靈活地運(yùn)算優(yōu)化，架構(gòu)中層的運(yùn)算單元在并行效率上也有針對(duì)性地改進(jìn)，整個(gè)GCN架構(gòu)更加面向“通用計(jì)算就是圖形計(jì)算”的未來趨勢(shì)。

技術(shù)比拼

英偉達(dá)在GeForce GTX 680發(fā)布時(shí)引入了一種新的GPU動(dòng)態(tài)超頻技術(shù)——GPU Boost，與CPU處理器中的Turbo Boost動(dòng)態(tài)加速類似，都是在處理器允許的范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)核心頻率。在GeForce GTX Titan顯示卡中，GPU Boost加速技術(shù)也升級(jí)到了第二代。GPU Boost 2.0放寬了電壓的限制，在GPU溫度控制上考慮了更多，因?yàn)橄啾雀唠妷簬淼奈：?，日常?yīng)用中GPU長時(shí)間處于高溫狀態(tài)更可能會(huì)損壞芯片。本次測(cè)試中GeForce GTX Titan公版顯示卡的Boost頻率能達(dá)到995MHz，相比默認(rèn)的837MHz提升了18.6%，比上一代公版GeForce GTX 680常見的10%要高一些，可以帶來更多的性能提升。

除此之外，GeForce GTX Titan還具有英偉達(dá)獨(dú)有的TXAA技術(shù)，這是一大殺手锏。該技術(shù)類似在動(dòng)畫、電影、游戲CG中所采用的復(fù)雜高畫質(zhì)過濾器，可以減少因?yàn)殇忼X導(dǎo)致畫面出現(xiàn)撕裂和閃動(dòng)等問題，畫質(zhì)比MSAA、FXAA以及CSAA更高，而且消耗資源較少。

AMD方面，在畫面渲染也有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。一直以來，人類頭發(fā)在游戲中的實(shí)時(shí)精確渲染是游戲里最為復(fù)雜、最具挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目，成千上萬、各自獨(dú)立的微小細(xì)絲都是半透明的，而且都有復(fù)雜的陰影，這對(duì)GPU來說是非常巨大的負(fù)擔(dān)。而Radeon HD 7990采用的TressFX Hair渲染技術(shù)，使用了DirectCompute編程語言，結(jié)合AMD GCN架構(gòu)的強(qiáng)大并行計(jì)算能力，將頭發(fā)渲染的工作部分轉(zhuǎn)到了后期處理中。這不僅大大提高了運(yùn)算效率，還讓重力、風(fēng)雨、頭部運(yùn)動(dòng)等因素都被列入考慮的范圍智能，因此能以更真實(shí)的方式描繪頭發(fā)，讓頭發(fā)更加自然和逼真。

除此之外，Radeon HD 7990集成了兩個(gè)Tahiti XT核心，通過重新設(shè)計(jì)的4個(gè)Mini Display Port+1個(gè)DVI的輸出接口，它原生即可支持5連屏的EYEFINITY應(yīng)用。此外，Radeon HD 7990也繼承了Radeon HD 7970的智能核心休眠技術(shù)ZeroCorePower，顯示卡在空閑時(shí)可讓一顆核心處于休眠狀態(tài)，最大限度地降低顯示卡功耗、發(fā)熱和噪音。

性能、功耗互有勝負(fù)

無論兩款產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和采用的技術(shù)如何，對(duì)于游戲玩家來說顯示卡的性能表現(xiàn)才是最重要的。在分別測(cè)試顯示卡理論DirectX 11圖形性能和曲面細(xì)分性能的3DMark 11和Unigine Heaven Benchmark 4.0測(cè)試中，Radeon HD 7990均取得了不錯(cuò)的成績，以較明顯的優(yōu)勢(shì)取得領(lǐng)先。在隨后的多款不同分辨率設(shè)置的熱門游戲測(cè)試中，Radeon HD 7990單卡雙芯的劣勢(shì)逐漸顯露出來，在《刺客的信條3》、《上古卷軸5》中的成績明顯反常，想要在性能方面完勝對(duì)手，AMD在驅(qū)動(dòng)方面還需要下不少功夫。不過整體看來，在游戲性能這一環(huán)節(jié)，Radeon HD 7990還是略勝一籌。

在顯示卡高負(fù)載功耗測(cè)試中，由于如今的高端顯示卡均具備了功耗保護(hù)功能，在使用Furmark等嚴(yán)酷的烤機(jī)軟件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，顯示卡會(huì)自動(dòng)降低頻率來保護(hù)自己不會(huì)損壞。這導(dǎo)致我們無法通過常用烤機(jī)軟件來得到其準(zhǔn)確的最大功耗，所以我們選擇了用3DMark 11測(cè)試程序來測(cè)試整個(gè)平臺(tái)的整體功耗（不含顯示器）。在待機(jī)功耗方面，GeForce GTX Titan所在的平臺(tái)整體待機(jī)功耗僅為68W，Radeon HD 7990的平臺(tái)整機(jī)功耗略高，為91W。高負(fù)載狀態(tài)下GeForce GTX Titan平臺(tái)的最高功耗為380W，相比之下雙芯的Radeon HD 7990平臺(tái)最高功耗為460W。因此在功耗表現(xiàn)方面，GeForce GTX Titan完勝。

總結(jié)：

通過此次旗艦級(jí)產(chǎn)品的碰撞，AMD又一次通過“1+1>2”的方式取得了勝利，重新奪回了單卡旗艦的寶座。雖然兩者在零售價(jià)格方面都是7 999元，不過采用單芯設(shè)計(jì)的GeForce GTX Titan在成本方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，AMD為了奪回這個(gè)寶座可謂殺敵一千自損八百。

作為兩家顯示卡廠商在旗艦級(jí)產(chǎn)品上的扛鼎之作，在性能方面，兩款產(chǎn)品可謂誠意十足，幾乎所有的游戲在2560×1440分辨率的高畫質(zhì)設(shè)置下都可以流暢運(yùn)行。雖然兩者在性能方面有些差距，但是并不十分明顯，不過AMD向來在后續(xù)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化方面表現(xiàn)非常不錯(cuò)，因此Radeon HD 7990在性能方面還有不少優(yōu)化的余地。從目前的信息看來，英偉達(dá)的下一代旗艦GeForce GTX 780的性能并不如目前的GeForce GTX Titan，AMD自家的Radeon HD 8000系列顯示卡上市也仍需時(shí)日，因此Radeon HD 7990自然是當(dāng)今追求極致性能玩家的不二之選。