GPU Boost是怎么回事

在GPU芯片上，NVIDIA最先在Kepler架構(gòu)的GTX 680顯卡中引入了GPU Boost加速技術(shù)，隨后在GTX 700系列顯卡上發(fā)展到了GPU Boost 2.0，而在最新的GTX 1080顯卡上則推出了GPU Boost 3.0加速技術(shù)。此外，該加速技術(shù)也不只是GeForce系列產(chǎn)品獨(dú)享，在NVIDIA的Tesla等專業(yè)卡上也應(yīng)用了GPU Boost技術(shù)以提高性能，它對(duì)性能的提升還是非常明顯的，官方表示在一些特殊場(chǎng)合甚至能有40-50%的性能增幅。

近年來(lái)，紅色“帝國(guó)”AMD在顯卡市場(chǎng)中似乎有點(diǎn)不太順心，其獨(dú)顯份額不斷下滑，一度跌破20%大關(guān)，直到2016年第一季度才開(kāi)始有所回升，要想真正打個(gè)漂亮的翻身仗，恐怕還得看Polaris最新顯卡今年的市場(chǎng)表現(xiàn)，最終鹿死誰(shuí)手，AMD是否能夠挽回頹勢(shì)，現(xiàn)在還無(wú)從說(shuō)起，但不可否認(rèn)的是，我們多少看到了一絲曙光。

AMD輸給NVIDIA是由多方面因素造成的，市場(chǎng)、渠道、營(yíng)銷以及重量級(jí)產(chǎn)品上都有影響，特別是在Maxwell架構(gòu)之后，NVIDIA顯卡的性能、能效水平全面壓制了AMD。我們不禁有個(gè)疑問(wèn)，如果AMD真的輸在產(chǎn)品上，那么AMD顯卡到底差在哪里了？

一般來(lái)說(shuō)，影響顯卡性能的不外乎架構(gòu)、工藝這些大方向，不過(guò)，我們這篇文章要關(guān)注的并不是AMD、NVIDIA顯卡架構(gòu)設(shè)計(jì)層面導(dǎo)致的差異。事實(shí)上，直接影響顯卡性能的還有頻率這個(gè)指標(biāo)，下面我們就來(lái)看看AMD和NVIDIA近幾年發(fā)售的顯卡在頻率上有怎樣的差別。

GPU Boost：動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)GPU頻率

集成電路芯片通常都是以固定（最高）頻率運(yùn)行的，這樣做很可靠，但并不靈活。理想情況應(yīng)該是：芯片頻率根據(jù)運(yùn)算需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，當(dāng)然，這種頻率動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)說(shuō)起來(lái)也不算新鮮了，Intel處理器所用的Turbo Boost就是頻率動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)的典型范例，對(duì)此，我們?cè)谥暗奈恼轮性鲞^(guò)詳細(xì)介紹，感興趣的讀者不妨找來(lái)參考一下。

在GPU芯片上，NVIDIA最先在Kepler架構(gòu)的GTX 680顯卡中引入了GPU Boost加速技術(shù)，隨后在GTX 700系列顯卡上發(fā)展到了GPU Boost 2.0，而在最新的GTX 1080顯卡上則推出了GPU Boost 3.0加速技術(shù)。此外，該加速技術(shù)也不只是GeForce系列產(chǎn)品獨(dú)享，在NVIDIA的Tesla等專業(yè)卡上也應(yīng)用了GPU Boost技術(shù)以提高性能，它對(duì)性能的提升還是非常明顯的，官方表示在一些特殊場(chǎng)合甚至能有40-50%的性能增幅。

當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)GPU加速并不是把頻率調(diào)高或調(diào)低這么簡(jiǎn)單，它需要GPU根據(jù)當(dāng)前的使用情況——功耗、溫度、電壓、負(fù)載等多方因素進(jìn)行權(quán)衡后作出抉擇，從而盡可能提高顯卡頻率以提升性能，另一方面，在不需要高性能的情況下則會(huì)降低頻率以達(dá)到節(jié)能的目的。

在GTX 680顯卡上，NVIDIA推出了GPU Boost 1.0加速技術(shù)，影響頻率提升的主要因素就是顯卡TDP功耗，GPU會(huì)根據(jù)顯卡當(dāng)前的狀態(tài)來(lái)管理加速狀態(tài)。

到了GTX 700系列及GTX Titan顯卡時(shí)代，NVIDIA推出了GPU Boost 2.0技術(shù)，與第一代加速相比，它要考慮的因素更多，不僅是功耗，還有顯卡的溫度，也就是說(shuō)GPU加速頻率要考慮到功耗和溫度兩個(gè)方面，而不會(huì)為了性能而讓溫度超標(biāo)。在提高性能的同時(shí)，更好的兼顧了性能和溫度，不至于因?yàn)樾阅芴嵘龑?dǎo)致溫度失控進(jìn)而造成風(fēng)扇轉(zhuǎn)速飆升，從而帶來(lái)額外的噪音。

從我們測(cè)試的結(jié)果來(lái)看，NVIDIA顯卡自GTX 700之后溫度上限大多控制在80-83°C左右，這其中自然少不了GPU Boost技術(shù)的功勞。

無(wú)論GPU Boost 1.0還是GPU Boost 2.0，GPU頻率增加的步進(jìn)都是固定的（之前做過(guò)測(cè)試，大約是13MHz一個(gè)GPU Offset），而在GTX 1080顯卡上，NVIDIA又帶來(lái)了GPU Boost 3.0技術(shù)，它的一個(gè)關(guān)鍵改變就是Offset頻率不再固定，每個(gè)電壓點(diǎn)都有對(duì)應(yīng)的頻率Offset，這樣做的一個(gè)好處就是GPU實(shí)際加速頻率可以更接近理論值。

AMD陣營(yíng)對(duì)GPU加速技術(shù)似乎并不熱心，HD 7970最高頻率就是925MHz，之后在HD 7970 GHz顯卡上AMD也帶來(lái)了動(dòng)態(tài)頻率調(diào)節(jié)技術(shù)，基礎(chǔ)頻率1000MHz，加速頻率1050MHz。不過(guò)之后的AMD顯卡頻率雖然也變成了動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的了，但AMD的加速做法不太一樣，官方公布的頻率實(shí)際上是最高頻率，而支持GPU Boost加速技術(shù)的NVIDIA顯卡公布的頻率實(shí)際上是顯卡最低頻率，二者主要的區(qū)別可以參考下面的表格：

從上表中我們可以看到，AMD這幾代旗艦顯卡的頻率一直徘徊在1000MHz左右，28nm工藝下升級(jí)過(guò)的幾代顯卡都是如此，NVIDIA的顯卡有大小兩種核心，大核心的GK110、GM200頻率設(shè)定比較低，小核心的GK104、GM204就高一些，加速頻率可達(dá)1.2GHz（非公版上達(dá)到1.3GHz甚至1.4GHz也很輕松），這要比AMD顯卡高得多。

到了16/14nm工藝時(shí)代，雙方在頻率上都會(huì)有所提升，但NVIDIA顯卡明顯更激進(jìn)一些，GTX 1080顯卡基礎(chǔ)頻率1607MHz，加速頻率1733Mhz，僅頻率方面就比前代GTX 980提升了40%，這也是GTX 1080顯卡性能比后者大幅提升的一個(gè)重要原因。

其實(shí)，NVIDIA Pascal顯卡的實(shí)際運(yùn)行頻率要比標(biāo)稱的加速頻率還高出很多，GTX 1080顯卡在游戲應(yīng)用中的加速頻率實(shí)際上可達(dá)1797Mhz，之前測(cè)過(guò)的非公版GTX 1080顯卡則更為夸張，游戲中甚至可以穩(wěn)定在1.9-1.95GHz之間，比起官方宣稱的加速頻率高了很多。

AMD RX 480顯卡的核心頻率比前代也有所提升，此前曝光的信息顯示，其加速頻率可達(dá)1266MHz（預(yù)售頁(yè)面上標(biāo)稱的參數(shù)是1288MHz）。不過(guò)，與NVIDIA Pascal顯卡相比，AMD Polaris顯卡的頻率還是更加保守一些，并沒(méi)有N卡這么“瘋狂”。

總的來(lái)說(shuō)，AMD、NVIDIA兩家公司的GPU因?yàn)榧軜?gòu)及廠商衡量的標(biāo)準(zhǔn)不同，頻率上確實(shí)存在很大差異，這不會(huì)是單純的技術(shù)原因，也不會(huì)是簡(jiǎn)單的市場(chǎng)原因，特別是在Polaris及Pascal顯卡上，AMD、NVIDIA雙方選擇了不同的代工廠，前者是三星/GF系的14nm FinFET LPP工藝，后者是TSMC的16nm FinFET Plus工藝，很顯然，這些對(duì)顯卡的性能也會(huì)帶來(lái)有一定影響。

另一方面，頻率的設(shè)定不僅影響性能，還會(huì)影響顯卡的超頻潛力，NVIDIA的Pascal顯卡自身的頻率已經(jīng)很高，雖然非公版大都可以突破2GHz，但與顯卡加速頻率相比，超頻帶來(lái)的性能增幅越來(lái)越小。AMD這邊的產(chǎn)品由于沒(méi)有太多實(shí)測(cè)的機(jī)會(huì)，超頻潛力還很難有定論，不過(guò)看到有爆料稱，AMD會(huì)提供全新的超頻工具，考慮到 RX 480顯卡已經(jīng)超頻到1600MHz了，如果是這樣，那么在超頻這點(diǎn)上，AMD顯卡留給用戶的空間也許會(huì)更大。