DX11性價比之王！GTX460雙雄權威評測

第二章 GF104核心架構全解析

第二章/第一節 GF104核心SM架構的改進

    相信細心的讀者已經看出來了，GF104相比GF100，最主要改變就是GPC（圖形處理器集群）從4個減至2個，顯存控制器從6個64bit（共384bit）減至4個64bit（共256bit），而最最重要的改變就是——

● 每組SM當中的CUDA核心數量從32個增至48個

    按照常理來說，對于SM（流處理器簇）這一級的模塊，已經沒必要再重新設計或者進行調整了，直接保留GF100的設計，然后根據需要復制出一定的規模，新的核心就誕生了。但是在規格直接減半之后，雖然晶體管數和核心面積都會減半（參照Cypress與Juniper），但性能也會損失近50%，NVIDIA認為這并不是非常好的的方案。

    那該怎么辦呢？我們知道，對GPU性能影響最大的模塊就是流處理器（CUDA核心），如果能在GPU內部盡可能多的塞入CUDA核心的話，性能方面就會有很大的提升。但是CUDA核心也會消耗不少的晶體管，如果晶體管數太過龐大的話，GPU制造成本、良品率、功耗、發熱也會受到較大影響。

    那有沒有兩全其美的方法呢？大家可以注意看GF100芯片透視圖，其中間位置有1/3的面積，這些是GF100一體式的二級緩存。NVIDIA為了提升GPU并行計算的效率，像CPU那樣不惜成本的設計了大容量L2。L2對于性能的貢獻主要集中在密集型計算任務當中，而對于普通的圖形渲染來說，貢獻就非常小了。那么如果將這些L2的容量進一步壓縮，把節約出來的晶體管都變成CUDA核心的話，那么圖形渲染性能將會得到顯著提升。

GF104的SM要比GF100“胖”一些，CUDA核心橫向擴張

    于是，擁有較小L2、較多CUDA核心的GF104就誕生了，新核心每組SM中包含CUDA核心的數量從32個增至48個，增加了50%，流處理器總數達到了384個。NVIDIA在晶體管數一定的情況下，通過優化核心與緩存的配比，制造出了一顆實力超乎預期的核心。

● 每組SM當中的紋理單元數量從4個增至8個

    當然，NVIDIA也沒有單純增加CUDA核心的數量，針對GF100核心的不足之處也做了較大的改進——紋理單元數量加倍！

紋理單元數量加倍

    GF100核心的每組SM當中擁有32個CUDA核心，還包括了4個紋理單元，這樣GF100總共就擁有64個紋理單元（GTX480屏蔽了一組是60個），遠少于Cypress的80個紋理單元。較少的紋理單元使得GTX400系列在大量使用了紋理貼圖的游戲中表現不佳，最有代表性的游戲就是《孤島危機》。

    GF104核心只有8組SM，如果還是保持GF100的設計不變，那么紋理單元將只有32個，還沒有HD5770多（40個）。所以NVIDIA對紋理單元部分也做了改良，每組SM中的數量直接加倍，最終GF104擁有64個紋理單元，與GF100相等！

    CUDA核心數量增加了50%，而紋理單元增加了100%，改進意圖顯而易見。