Maxwell旗舰降临 GTX980/970首发评测

    虽然说起来简单，但事实上这些就意味着Maxwell内部所有单元和横梁结构均得到了重新设计，数据流得到了优化，功率管理实现了大幅改变。

    虽然从图形特性的视角来看，第一代Maxwell GPU可提供与Kepler GPU相同的API功能，但从深层来上，Maxwell还在单个GPC(图形处理簇)内实现了多个SM单元，每个SM包含一个多形体引擎(Polymorph Engine)和纹理单元，而每个GPC包含一个光栅引擎(Raster Engine)。ROP依然与二级高速缓存片(L2 Cache Slice)以及显存控制器联系在一起。

GM107

GM204

    GM 204 GPU包含4个GPC、16个Maxwell流式多处理器(SMM)以及4个64位显存控制器(共256位)。这就是这一芯片的完整实现形式，规格大约是GeForce GTX 750Ti中的GM107的3倍。

上一代SMX 处理核架构解析

    上一代Kepler的方法是划分为非2幂(non-power-of-two)数量的CUDA核心，其中一些是共享核心，这种方法需要的SM调度器数量较少，但复杂程度较高，在各种各样的游戏引擎环境中表现并不理想。

    SMX: 192个单精度CUDA核、64个双精度单元、32个特殊功能单元(SFU)和32 个加载/存储单元(LD/ST)。

    每个SMX单元具有192单精度CUDA核，每个核完全由浮点和整数算术逻辑单元组成。Kepler完全保留Fermi引入的IEEE 754-2008 标准的单精度和双精度算术，包括积和熔加(FMA)运算。

    成对的处理块共享四个纹理过滤单元和一个纹理高速缓存。计算一级高速缓存的功能现在也与纹理高速缓存功能相结合，而共享显存是一个独立的单元(类似首款CUDAGPU——G80中所使用的方法)，被全部四个块共享。

新一代SMM 处理核架构解析

Maxwell SM框图

    而现在每个SM分为四个独立的处理块，每个处理块具备自己的指令缓冲区、调度器以及32个CUDA核心。新的划分方法简化了设计与调度逻辑、节省了晶体管与功耗、降低了计算延迟。

    总体而言，在这一全新设计上，每个“SM”的尺寸得到大幅缩减，而性能却能够达到一个KeplerSM的90%。更小的晶体管消耗让NVIDIA能够在每颗GPU中实现更多数量的SM。通过对比Kepler和Maxwell SM总数的相关指标可发现，后者的峰值纹理性能比前者高25%，CUDA核心数量多1.7倍，着色器性能大约高2.3倍。

SMM架构显存系统的改进

    对GM204来说，要在显存位宽与上一代Kepler架构核心相同的情况下实现性能大幅提升的目标，增强显存系统也同样重要。内部显存系统带宽实现了提升，效率也得到了改善。此外，2MB大容量二级高速缓存配置(比之前的任何GPU设计都大)十分有效地降低了显存带宽需求，确保了DRAM带宽不成为瓶颈。

    其他关于Maxwell架构的基本信息，例如通过Giga Thread引擎的主PCI Express接口数据流、Polymorph与Raster单元的基本操作等等过于晦涩的知识这里就不再赘述了。