AMD噩梦来临 第二代Fermi架构全球首爆

吸血大魔王

今天笔者通过业内人士独家获取了第二代Fermi架构代号GF104芯片的详细规格，同时结合我们之前对于Fermi架构及其演变方向的分析，越来越多的信息已经浮出水面。从G80架构到GT200架构，NVIDIA除了摘得顶级性能桂冠之外，从来就没有在性能级市场上输给对手，本次的GF104芯片同样是一颗定位出色的产品。
    下面就让我们结合之前收集的信息，将一颗GF104芯片的大概大概特性展示给大家：
    1、原生384个和336个流处理器两个版本，每个GPC拥有3组SM单元；
    2、显存容量1024MB和768MB两个版本，256bit或192bit位宽；
    3、双精度计算能力废除，或者用SFU单元来实现；
    4、TMU单元改进，TA和TF数量相等；
    5、二级缓存被废除或者容量减少到512KB；
    6、GF104芯片性能与GTX470相当，晶体管数量则不到20亿个；
    7、整卡功耗在180W到225W之间，可轻松制造单卡双芯版本。

336个流处理器低端GF104核心曝光

    本次公布的384个和336个CUDA核心，击碎了之前256个CUDA核心的传言，大幅度提升GF104芯片的性能，同时GF104由于晶体管集成度在20亿个左右，频率提升较为容易，发热和功耗也完全可控。NVIDIA已经开始寻找漏电和规模的平衡点，并取得了值得肯定的成绩。
    上图中公布的频率只是目前的测试芯片频率，实际产品会有很大提升，这是GF104芯片带给NVIDIA最大的欣慰，以为只有频率才能线性地控制性能增减。
    即将发布的258版驱动，则会在Computer Shader后处理、多线程渲染方面做进一步优化，以巩固已经领先A卡的DX11性能。同时逼迫AMD改进其架构设计，放弃堆流处理器带来的DX9和DX10性能增长，转而和NVIDIA对抗DX11性能。
    为了让大家更好的理解从GF100芯片到GF104芯片的演化过程，我们将GF100芯片的功能单元做了屏蔽示意图，大家可以更容易地理解NVIDIA是如何做出一颗功耗和性能完美匹配的GPU芯片。

GF100到GF104芯片发展过程推测

    GF104是一颗完全重新设计的GPU芯片，它同样拥有4个完整独立的GPC单元，但是每个单元内部有3组SM，而不是GF100的4组。这样就可以减少128个CUDA核心，CUDA单元是GPU的主体部分，对它的削减将会大幅度降低晶体管集成度。

    在存储体系方面，GF104只有4组64位的显存控制器，因此晶体管得以节约。同时引起Fermi架构存储体系发生变化的L2缓存，在GF104芯片中将被取消或者减少到384KB。对于二级缓存的问题，目前还是有很大争议，毕竟这项设计最低限度用作缓存纹理都是一大笔财富，在图形处理中能发挥自己应有的作用，有人认为不应该删去。

    双精度计算能力是否保留目前也在我们的讨论之中，我认为这项功能完全可以在GF104芯片中废除，但是也有人认为废除双精度运算能力并不能有效降低晶体管占用量。第一代Fermi架构GF100芯片是依靠CUDA单元和特殊单元配合来实现双精度能力，这种实现方式需要大量的RF寄存器资源才能保证双精度衰减的可控。在GF104芯片中，NVIDIA可能回归了GT200的SFU单元处理双精度模式，毕竟SFU单元本身可以执行连加和乘加，只是衰减比较明显。

Texture纹理单元配置将迎来改变

    在纹理性能方面，GF100的TA纹理寻址单元数量为64个，而TF纹理过滤单元则达到了256个，这个比例达到了前所未有的1:4。最终的结果是GF100的纹理性能并不能让人满意，大幅度落后于HD5870。此次NVIDIA添加了足够的TA资源，为的就是在纹理性能方面获得提升，同时这种设计对于晶体管的使用量比较小，完全在GF104芯片承受范围之内。

GF104专用PCB设计

    与过往产品不同的是这款GF104核心的形状为长方形，粗略估算其核心面积约达到GF100的60%左右；从设计图中可以明显看到GTX460的PCB长度比GTX465更加短，应该为3+1相供电设计，并预留了2个6pin供电接口位置。在接口方面应该也与之前的几款GTX400系列产品一致，配备双DVI+Mini-HDMI的接口模式。