NVIDIA年度重量级显卡！GTX960首发评测

    泡泡网显卡频道1月22日 2014年的Maxwell相信没有让大家失望，如果说GTX750Ti仅仅是小试牛刀，那搭载GM204的GTX980就堪称压轴之作了！之前笔者曾经预言，Maxwell架构全线产品上市后将引发显卡市场的一次大规模洗牌，那么洗牌的主力今天终于来了——NVIDIA GeForce GTX960！

    现在大家最为关心的无疑就是GTX960所用的GPU核心了！GTX960使用了Maxwell架构的GM206 GPU，Maxwell在流式多处理器(SM)方面采用了一种全新设计，可大幅提高每瓦特性能和每单位面积的性能。虽然Kepler SMX设计在这一代产品中已经相当高效，但是随着它的发展，NVIDIA的GPU架构师再次在能效比利用方面突破了难关。

Maxwell SM框架示意图

    Maxwell SM设计实现证明了这一点，控制逻辑分区、负荷均衡、时钟门控粒度、编译器调度、每时钟周期发出指令条数等方面的改进以及其它诸多增强之处让Maxwell SM(亦称“SMM”)能够在效率上远超Kepler SMX。全新的Maxwell SM架构能够在GM206中把SM的数量增至五个(Kepler中仅有两个)，而芯片面积仅增加25%。下表提供了高级对比，对比双方分别为Maxwell以及上一代Kepler GPU:

    具体来说，首先Maxwell采用了容量大增的二级高速缓存设计，Maxwell核心架构中二级高速缓存容量为2048KB，而Kpler中的容量仅为256KB。由于片上高速缓存容量更大，因此需要向显卡DRAM发送的请求更少，从而降低了整体显卡功耗、提升了性能。

    除了上述变化以外，NVIDIA的工程师还雄心勃勃地在晶体管水平上调整了Maxwell GPU中每个单元的实现方式，以便最大限度提高节能性。所有这些努力的最终结果是，采用相同的28纳米制造工艺，Maxwell能够提供相当于Kepler两倍的每瓦特性能！

    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。

GM206核心框架示意图

    GM 206 GPU包含2个GPC、8个Maxwell流式多处理器(SMM)以及2个64位显存控制器(共128位)。这就是这一芯片的完整实现形式，规格大约是GeForce GTX 980中的GM204的一半。

新一代SMM 处理核架构解析

    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GM206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。