一次強大的進化 NVIDIA RTX 2080顯卡全解析

    2018年8月20日0點，NVIDIA在德國科隆國際游戲展上舉辦了GeForce Gaming Event展前發布會，正式發布全新一代的GeForce系列游戲顯卡。該顯卡采用全新的圖靈架構，首次引入GDDR6顯存技術以及NVLink多卡互連技術。在命名上也并非之前傳聞的GTX 1180，而是全新的RTX 2080顯卡。

    與之前的GTX系列不同，新顯卡的命名為RTX，選擇這個名稱的主要原因是RTX強大的實時光線追蹤渲染技術，下文我們更詳細的與大家分享。

RTX 系列顯卡規格對比

    RTX 2080Ti是圖靈架構下的首張旗艦級游戲顯卡，采用TU102-300A核心，內建4352個CUDA核心，基礎頻率1350MHz，加速頻率1635MHz，功耗為250W。顯存方面為11GB GDDR6顯存，顯存頻率14Gbps，顯存位寬352bit，616GB/s帶寬。

    與RTX 2080Ti同時發布的還有RTX 2080和RTX 2070，其中RTX 2080采用TU-104-400A核心，內建2994個CUDA核心，基礎頻率1515MHz，加速頻率1800MHz，功耗為215W，顯存方面采用最新的8GB GDDR6顯存，顯存頻率14Gbps，顯存位寬256bit，顯存帶寬448GB/s。

    RTX 2070則擁有2304個CUDA核心，顯卡頻率為1410-1710MHz。整體功耗僅為185W。顯存上與RTX 2080一致，均為8GB GDDR6顯存，顯存頻率14Gbps，位寬256bit，顯存帶寬448GB/s。

    細心的網友會發現，在發布會上，NVIDIA公布的售價分別為499美元、699美元以及999美元，而在NVIDIA官網的售價則為599美元、799美元、1199美元。這主要是因為發布會現場NVIDIA給出的是非公版的市場指導價，而NVIDIA官網的售價則是公版顯卡，不但具有一定的紀念意義，同時也是限量發行，所以售價會高出一些。

    接下來我們一起了解RTX系列顯卡帶給我們的全新技術。

一、實時光線追蹤

    實時光線追蹤是一個復雜的概念，其工作原理簡而言之即為利用光源以及光的反射原理，在畫面渲染上從被動式變為主動式。我們可以把之前的畫面渲染看做是手繪，我們看到一處風景不錯，構思好畫面后進行繪畫，在創作的時候就要考慮到不同光線照射在不同物體、不同角度后產生的不同畫面景象，而實時光線追蹤更像是一臺照相機，創作者無需考慮光線變化所帶來的畫面的變化，顯卡會對這些數據進行計算，并最終呈現出最接近真實狀態的圖形，對于開發者來說是隨時隨地隨手拍攝就能出現的圖像。

    實時光線追蹤渲染的英文名稱為Ray或者Raytracing，相關算法其實并不新穎，早在很多年前就被提出，但當時的算力只能做到1小時畫面模擬出一幀左右的畫面，也就是說一小時只能繪出60像素，這樣的算力遠遠無法滿足我們的日常體驗需求。但現在，NVIDIA圖靈架構的RTX 2080/2080Ti做到了。由此可以看出，GTX里的G過去可以看做GeForce或者Game的意思，那么RTX中的R則直接指向Raytracing或Ray。

（左側RTX關閉的亮度明顯不如右側RTX開啟的亮度）

（圖片左側RTX關閉沒有任何的反光細節，右側卻可以從車門看到反射的人像）

    在游戲中的這項技術將會讓游戲支持實時光線追蹤，尤其是在《戰地Ⅴ》、《古墓麗影：暗影》等游戲中制造區域陰影、光照反射和環境光等各種特效。這項技術讓游戲更加接近電影級的游戲畫質。

    在未來，實時光線追蹤技術還將在《最終幻想十五》、《絕地求生》等多款游戲中得到應用，相信也會有更多的游戲加入到這個陣營當中，屆時游戲畫質必將得到一個質的提升。

二、全新圖靈架構

    圖靈架構是目前NVIDIA公布的最新顯卡架構，較上一代帕斯卡架構，圖靈架構（Turing）的核心架構規模變大了很多，這樣的大核心一個非常明顯的優勢就是散熱更好。同時，圖靈架構除了常規的視頻解碼升級以及L2改進外，最大的改進在于采用了名為RT Core的專用光線追蹤處理器，作用在于加速一些主流的光線追蹤算法，最快可達到10GigaRays的速度，也就是我們上文提到的專門處理光線追蹤的單元。

    圖靈架構是一種全新的混合渲染模型，通過光線追蹤、計算能力以及AI技術展現著深度學習時代的強大計算能力。將會為設計師與藝術家提供實時的渲染場景，讓玩家在游戲過程中感受到逼真的圖形效果。

三、更先進的cache和寄存器體系

    全新圖靈GPU架構的任務更加豐富，除了傳統的游戲渲染之外，還引入了光線追蹤和AI，這對Cache和寄存器體系提出了更高的要求，就目前的情報來看，圖靈架構必須重設整個寄存器體系，以滿足光線追蹤運算的要求，另外，根據以往的經驗判斷，圖靈架構必將提供更為強大的Cache體系，這都將為GeForce RTX的渲染效率提供保障。

    因為在新的GPU體系下，GPU每秒計算了更多的數據，這就需要寄存器更快更高效的思考出問題，而Cache則為記憶的存儲提供了一個臨時的存檔點，數據是通過內存-Cache-寄存器，Cache緩存則是為了彌補CPU與內存之間運算速度的差異而設置的的部件。

四、高效的GDDR6顯存

    隨著Geforce RTX 2080以及RTX 2080Ti顯卡詳細規格的公布，高速、低電壓、低功耗，大容量的GDDR6顯存成為關注的焦點。本次Geforce RTX系列采用的是三星打造的GDDR6顯存芯片，采用10nm級工藝打造，兩個讀寫通道，引腳帶寬提升到18Gbps，速度更快，可達到72GB/s的數據傳輸速率。

    在電壓方面，也從GDDR5的1.55V下降至1.35V，功耗降低35%左右，同時支持8K視頻處理、VR、AR以及人工智能等領域。通過降低電壓的方式，GDDR6能夠實現降低運行功耗的目的，將進一步降低終端產品的能耗。另外，但顯存容量上，較GDDR5的單片8GB和16GB（單片容量1GB或2GB），GDDR6可以提升到32GB，也就是單片4GB。

    拿RTX 2080來說，GDDR6搭配256bit位寬的顯卡，最大帶寬可以達到512GB/s，采用8GB的顯存顆粒最大顯存容量可以達到32GB。遠超目前的GDDR5規格。

RTX 2080可預期的強大游戲性能

    我們在前面提到的四個特點是本次GTX 2080規格公布后的一次技術解析，可以看到，不管是在游戲還是其他圖形體驗方面，要實現更加真實逼真的游戲體驗都需要全新一代的RTX 系列顯卡。而在散熱方面，此次RTX系列的公版顯卡一改往常管理，放棄了渦輪風扇設計，改用與非公版相同的雙風扇設計，可以料想到，本次的新卡發熱量都將是很大的問題。

    從當前RTX 2080以及RTX 2080Ti公布的產品規格以及售價來看，RTX 2080擁有2944個CUDA核心，較RTX 2080Ti雖然少了三分之一的流處理單元，但售價卻僅便宜了400美金的RTX 2080更符合普通游戲玩家更新新顯卡的需求。

    而RTX 2080Ti不管是從售價還是產品規格上更適合發燒級游戲玩家的追求。當然，絕大多數玩家也可等待未來即將發布的性能略有下降的RTX 20X0系列其他產品，但不管是哪款產品，都可以說這是NVIDIA在近兩年來送給游戲玩家最有誠意的禮物。

    本次新顯卡的上線伴隨著游戲性能的大幅提升，對于游戲玩家而言，將會在游戲中得到更好的游戲體驗，往常只能望而興嘆的游戲或許在未來可以成為可能。對于游戲公司而言，更強性能的游戲顯卡上市，意味著更加簡單的開發過程，而對于整個游戲市場，游戲顯卡的升級換代，將全面提升游戲的畫面水平，目前受制于顯卡性能的影響，但在未來，165Hz、240Hz以及4K電競屏幕都將更具有現實的游戲體驗意義。

本文編輯：劉國亮

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