Maxwell超節能!GTX750Ti/750首發評測

    在這里我們不難看出，Maxwell內部所有單元和橫梁結構均得到了重新設計，數據流得到了優化，功率管理實現了大幅改變。

    雖然從圖形特性的視角來看，第一代Maxwell GPU可提供與Kepler GPU相同的API功能，但從深層來上，Maxwell還在單個GPC(圖形處理簇)內實現了多個SM單元，每個SM包含一個多形體引擎(Polymorph Engine)和紋理單元，而每個GPC包含一個光柵引擎(Raster Engine)。ROP依然與二級高速緩存片(L2 Cache Slice)以及顯存控制器聯系在一起。

GM107全芯片框圖

    GM 107 GPU包含一個GPC、五個Maxwell流式多處理器(SMM)以及兩個64位顯存控制器(共128位)。這就是這一芯片的完整實現形式，與GeForce GTX 750Ti中的芯片配置相同。

GK107全芯片框圖

   NVIDIA在Maxwell 更改了 SM 的組織方式。 每個 SM 分為四個獨立的處理塊，每個處理塊具備自己的指令緩沖區、調度器以及 32 個 CUDA 核心。 Kepler 的方法是劃分為非2冪 (non-power-of-two) 數量的 CUDA 核心，其中一些是共享核心，這種方法現已棄用。新的劃分方法簡化了設計與調度邏輯、節省了面積與功耗、降低了計算延遲。

    SMX: 192個單精度CUDA核、64個雙精度單元、32個特殊功能單元(SFU)和32 個加載/存儲單元(LD/ST)。

    每個SMX單元具有192單精度CUDA核，每個核完全由浮點和整數算術邏輯單元組成。Kepler完全保留Fermi引入的IEEE 754-2008 標準的單精度和雙精度算術，包括積和熔加(FMA)運算。

    成對的處理塊共享四個紋理過濾單元和一個紋理高速緩存。計算一級高速緩存的功能現在也與紋理高速緩存功能相結合，而共享顯存是一個獨立的單元(類似首款CUDAGPU——G80中所使用的方法)，被全部四個塊共享。

SMM 處理核架構

Maxwell SM框圖

    而現在每個SM分為四個獨立的處理塊，每個處理塊具備自己的指令緩沖區、調度器以及32個CUDA核心。新的劃分方法簡化了設計與調度邏輯、節省了晶體管與功耗、降低了計算延遲。

    總體而言，在這一全新設計上，每個“SM”的尺寸得到大幅縮減，而性能卻能夠達到一個KeplerSM的90%。更小的晶體管消耗讓NVIDIA能夠在每顆GPU中實現更多數量的SM。通過對比GK107和GM107 SM總數的相關指標可發現，GM107有五個SM，而前者只有兩個。GM107的峰值紋理性能比前者高25%，CUDA核心數量多1.7倍，著色器性能大約高2.3倍。

● SMM架構顯存系統的改進

    對GM107來說，要在顯存位寬與GK107相同的情況下實現性能大幅提升的目標，增強顯存系統也同樣重要。內部顯存系統帶寬實現了提升，另外這一設計的效率也得到了改善。此外，2MB大容量二級高速緩存配置(比之前的任何GPU設計都大)十分有效地降低了顯存帶寬需求，確保了DRAM帶寬不成為瓶頸。

    其他關于Maxwell架構的基本信息，例如通過Giga Thread引擎的主PCI Express接口數據流、Polymorph與Raster單元的基本操作等等過于晦澀的知識這里就不再贅述了。