功耗大革命 GF7900/7600全球同步测试
随着CeBIT2006展会拉开序幕,期待以久的NVIDIA G71/73系列终于从幕后走到众人面前。北京时间3月9日夜10点,NVIDIA隆重推出了采用90nm工艺的新一代高端产品GeForce 7900GTX 512MB、7900GT及中端主力的GeForce 7600GT,正式吹响了2006年全线出击的号角。
● ATI压力不足,NV显卡生命周期延长
虽然NVIDIA早在去年6月就发布了GeForce 7800GTX,但由于ATI方面X1000系列显卡发布时间延期,高端市场感受不到太多压力的NVIDIA并不急于继续推出新产品,转而将更多精力放在新产品、工艺的研发和改良(这也使得如今G71/73芯片良率比上代GeForce 6时更加优秀)。直到ATI推出了旗舰级产品X1800XT之后,NV才拿出性能更强的7800GTX 512MB加以应对。
中端市场同样如此,在ATI X1600系列显卡推出之时,某AIC厂商就曾表示GF7600系列已基本就绪。但在X1600XT显卡上市之后,包括不少厂商和消费者在内对其性能均表示一定程度的失望,再加上当时X1600芯片供货不尽如人意,并未能对GeForce 6600市场造成太大冲击,GF7600自然继续被NV雪藏。
● ATI新年攻势凶猛,高中低端全线出击
在X1800XT遭到NV 7800GTX 512的强力阻击后,ATI就将希望放在R580核心X1900系列上。06年1月ATI 成功的推出X1900XTX/XT显卡,凭借着R580拥有的48条像素渲染单元,X1900XTX成为当之无愧的单卡性能之王;搭配上ATI最新RD580交火主板,两片X1900XT组成的CorssFire平台连续打破由7800GTX 512 SLI保持的3DMark05得分记录。
主流市场,X1600/1300也开始酝酿全面出击。如今X1600XT/Pro已经逼近千元内大关,而X1300Pro更是降至599元入门级价位。很明显,NVIDIA到时间加入新鲜血液来应对ATI强有力的挑战了。
● GeForce 7900/7600/6600/7300,NVIDIA强力组合诞生
本次NVIDIA正式发布的显卡包括GeForce 7900GTX、7900GT和7600GT三款。算了早先发布的入门级产品7300GS,NV的90nm GeForce 7系列已经形成了较为完善的产品线。除此之外,NV预计预计在3-4月之间还会有两款新品面市,名称可能为7600GS(定位类似于上一代的6600标)和7300GT(类似于6200或6600LE),这些新产品将进一步完善NV 7系产品线。
高端有7900GTX和7900GT,中端有7600GT和7600GS,低端有最早上市的7300GS和今后可能会推出的7300GT和7300LE,NV终于全面迈入了90nm新时代!不过老一辈的GeForce 7系列和GeForce 6系列并不会迅速退出市场,因为其架构依然比较先进,随着新品的上市,老产品将重新调整定位,不少产品将会降价销售,性价比同样非常出色!
- NVIDIA新品规格表:
- GeForce 7900 GTX:高贵不贵,高端不再高不可攀!
- GeForce 7900 GT:平民贵族,高端性价比之王!
- GeForce 7600 GT:延续6600GT经典,中端性能大飞跃!
- 全部硬件SLI Ready!
与ATI在中低端显卡上使用驱动支配的“软”交叉火力不同,NV即便是中端显卡和部分低端显卡GPU内部也集成了SLI处理模块,因此只要显卡PCB具有SLI金手指,就可以非常方便的组建SLI系统,将双卡的实力完全发挥出来!
- 全部支持高清晰视频、游戏画面输出!
- PureVideo高清视频解码技术:
- 已为HDMI-HDCP支持做好了充分准备:
谈起高清视频播放就少不了有关HDMI数字输出接头以及HDCP数码保护方面的内容。其实在这方面NV已经走在了前面,NV通过在GPU内部集成DVO端口能够对视频和音频信号进行混音处理,确保声音和图像的同步,然后交由HDMI数字接口统一输出:
而HDCP数码保护则需要额外集成一块“Store Keys ROM”保护芯片,NV为7600GT设计的P456公版PCB上已经预留了保护芯片的空焊位,只要厂商按照NV提供的解决方案设计,就能够在7600GT显卡上完美的解决HDMI-HDCP的支持!
- 厂商已上市/即将上市产品展示:
NV为此次发布会准备非常充分,其实G71/G73相关产品早在去年底就已出样,各大合作伙伴很早拿到了产品,就等NV一声令下即可全面投放市场!此次我们泡泡显卡频道率先拿到了NV的样卡以及各大AIC厂商提供的最终产品,阵容非常庞大:
2005年6月,NVIDIA发布了代号为G70的GeForce 7800GTX,首次将渲染管线的数目提高到了24条之多,强大的性能以及全新优秀的架构让7800系列备受青睐,SLI的双倍火力也让NV抵达巅峰性能!2005年11月,NV重新设计PCB推出了高频版的7800GTX 512MB,将110nm G70的性能发挥到了极限!如今NV再次沿用了G70优良的架构,凭借90nm先进工艺推出了更高频率、经过优化设计的G71核心。那么究竟是何原因让NV如此青睐24管线的G70架构呢?
- 24条像素渲染管线的威力!
回顾近年来显示芯片的发展就可以发现,6800/X800时代是ATI和NVIDIA两大巨头竞争最激烈的时期,可以说谁都没有明显的优势。主要原因就在于两款产品规格上比较相似,均为16条像素渲染管线和6个顶点着色单元设计,因此性能差距并不大。虽然6800能够支持先进的SM3.0技术,但在当时没能得到充分利用,不过NV超前的设计让GeForce 6系列的生命周期非常长,这是后话。
而7800GTX一举将像素渲染管线的数目提高到了24条之多,性能提升非常显著!作为G70的直接竞争对手,ATI的X1800XT虽然采用了全新的架构,但依然只有16条管线,于是不得不依靠高频率弥补性能上的差距,R520比G70整整晚了4个月性能上却没能拉开差距,因此高频版的7800GTX 512MB轻松击败X1800XT并不意外。
- 像素渲染单元(Shader Unit)像素渲染管线(PipeLine)的区别:
- 顶点着色单元(Vertex Shader)设计:
无论G70/G71还是R520/R580都拥有8个顶点着色单元,在像素渲染单元飞速增长的今天,为何顶点着色单元的进步如此缓慢?
不管使用什么图形芯片,3D图形的处理顺序都是最先从顶点部分开始,因为顶点是用来构造几何物体的,进行3D运算建模顶点是最基本最核心的内容。而像素对应工作就是将显卡合成的三维图形以二维的方式输出,简单说像素是二维而顶点则是三维的。然而与3D息息相关的顶点运算的需求是取决于游戏本身,每一个游戏的3D模型一旦确定,在一个静态的3D场景中,顶点数目也就固定下来了,这并不会因为游戏的细节程度、特效和分辨率而发生改变。所以顶点引擎往往没有像素引擎那么繁忙,游戏开发者通常会利用贴图等手段控制模型的3D顶点数目。
不过在最新的G71核心当中,虽然沿用了G70的架构没有增加顶点单元的数目,但NV为了加强顶点着色单元的处理能力,特别提高了频率与其他模块分开设定。比如7900GTX的核心频率为650MHz,而顶点着色单元的频率高达700MHz!
与NV40相比,G70/G71顶点纹理拾取(VTF:Vertex Texture Fetch)性能有一定的提升,在纹理缓存的吞吐能力方面有所改进。顶点纹理拾取的性能对于硬件加速位移映射来说非常重要。而R520/R580在顶点着色单元的设计上与NV不同,ATI放弃了VTF这个SM3.0规定必须实现的功能,而是采用了渲染至顶点缓存的方式,因此适用范围不够广,在部分游戏当中效能可能会受影响。
- 小结:
G71并非之前传闻中所说的拥有32条像素渲染管线,在架构上依然沿用了G70 24条管线的设计,很多人可能对此比较失望。而实际上无论从今后的发展趋势上来看,还是对比竟争对手ATI的产品,都没有必要继续增多管线。
当然,如果不考虑晶体管数、成本、发热与功耗等因素,片面将像素管线提高到32条是极不明智的做法,如今的GPU发展速度太快,功耗成倍增长如果说还能勉强解决的话,那么当恐怖的发热风冷无能为力之时,GPU发展的脚步也应该放缓了,就如同Intel Pentium 4止步于4GHz一样,GPU也应该好好考虑考虑未来的路怎么走了!
通过前面的技术和产品介绍可以发现,在核心架构上,G71与G70几乎没有任何区别。因此很多人认为G71就是90nm工艺制造的G70,笼统地说是没有错的,但仔细一比较就会发现并不止是采用新工艺这么简单!
G70采用了110nm工艺制造,核心拥有3.02亿晶体管,而G71采用了90nm工艺制造,晶体管数仅有2.78亿!采用更先进的工艺会大幅减少GPU核心面积这个非常容易理解,但晶体管数应该是完全相同才对,G71怎么会少呢?
- G71和G70的架构是相同的,为何G71的晶体管数不升反降呢?
现在随着GPU工艺和制程的不断提高,晶体管数成倍增加,集成度越来越高,已经远远超越了CPU。虽然性能的提升是有目共睹的,但随之而来的重大问题就是节节攀升的功耗,现在可以说几乎快要到了无法控制的地步!
- 功耗、发热控制提上日程!
对于用户来说,恐怖的功耗带来最严重的问题就是越来越高的发热量,于是不得不搭配体积更大、更加夸张的散热设备来进行压制,然而噪音问题始终都没能有效解决:
对于玩家来说,自然对高性能的显卡非常期待,即便是功耗相当夸张、体积比较庞大,这些都可以忍!然而显示芯片如果像这样继续无休止的发展下去,发热量到了风冷散热无法压制之时,未来的显卡将会变成什么样子?还有多少人可以接受?
- 小结:
众所周知,ATI X1000系列的发布让显示芯片全面进入了90nm时代,而实际上业界首款90nm GPU并非ATI的R520,而是NVIDIA的C51(GeForce 6100集成图形核心)。从这个方面正好可以看出ATI与NV在GPU生产工艺方面走的是完全相反的道路:
ATI一般都会把非常先进的工艺首先应用于最高端的产品之上,以便达到更高频率提升图形性能,例如X850/X1800;而NV则会把先进工艺首先引入中低端产品,这是因为中低端GPU晶体管数较少,制造难度相对较低,采用新工艺能够迅速出货并大幅降低成本,NV首款110nm NV43(6600GT)和首款90nm C51/G72(6100/7300GS)就是很好的例子。等到新工艺成熟之后NV才大规模引入高端GPU之上,这样高端复杂GPU良品率得到了保证,功耗、发热、成本、频率等各个方面均受益无穷!
虽然ATI X1000系列全面启用了90nm工艺,但R520的出现颠覆了新工艺低发热、低功耗的传统特性,R580在发热和功耗方面则更加恐怖!正因为如此广大用户对NV的90nm工艺非常关注,因为高端产品的频率和功耗这一对矛盾是非常令人头痛的问题,而先进的工艺正好可以有效缓解矛盾。虽然C51/G72是NV最早的90nm集成/独立GPU,但由于定位低端未能受到普遍重视,甚至很多人都不知道C51是90nm制程。
G71的出现真正让我们感受到了90nm工艺的优势,可以说在这一代的GPU设计方面,NV对于产品的晶体管、功耗进行了严格控制,90nm工艺让GPU频率大幅提高,同时功耗与发热也下降不少,这才是90nm工艺该有的表现!据推测X1900XTX的峰值功耗要比7900GTX高50%以上!
G71通过优化控制晶体管设计,去除了基本用不到的模块,因此最终使得G71的晶体管数有所减少,配合90nm工艺GPU核心面积大幅缩减,如此一来就能在固定的晶元上切割出更多的GPU,GPU制造成本大幅下降,严格控制了用户们所关注的显卡功耗和发热。另外随着90nm工艺的成熟,G71核心的良品率大幅提高,就连7900GT也拥有完整的24条管线,低功耗也使得显卡PCB设计难度和制造成本大为降低,正是因为这些方面的原因,G71系列作为NV新一代高端产品才能够将价格压到如此之低!
今年初,ATI率先发布了新一代的X1900系列,凭借48个像素渲染单元击败了NV的7800GTX 512MB,荣登显卡性能之王的宝座!然而R580的真正对手并非G70,而是从去年开始就谣言不断的G71核心。因为在ATI和NV的蓝图当中,06年上半年应该不会再有高端新品发布,即便有也只有可能是超频版。
正因为如此,R580与G71是棋逢对手,他们之间的对决才是2006年第一大战役,R580 CrossFire与G71 SLI争夺性能之王的桂冠更加令人关注!
- 测试平台:
测试平台选用了AMD Socket 939平台,最强的双核心处理器Althon 64 FX60依然是游戏测试的非常好的选择。与以往不同的是,此次我们将NVIDIA 显卡和ATI显卡分开测试:NV方面使用自家的NF4 SLI和NF4 SLI X16芯片组分别进行单卡和双卡测试;而ATI方面也有了非常好的伴侣RD580芯片组:
NVIDIA测试平台 | |
处 理 器 | |
主 板 | DFI Asus A8N32-SLI Deluxe(SLI模式) |
显 卡 | |
内 存 | 威刚DDR400 512MB×2(Auto 3-3-3-6 1T) |
硬 盘 | Seagate 7200.7 80GB |
显 示 器 | 爱国者 998FD |
驱动程序 | |
主板驱动 | nForce Forceware 6.70WHQL |
显卡驱动 | Forceware 84.17 Beta 催化剂6.2WHQL版 |
操作系统 | Windows XP + SP2 |
NVIDIA的最强组合(G71×2+NF4 SLI X16)
作为对比,请出了ATI目前最强的X1900XTX显卡及其交叉火力主卡X1900 CrossFire:
ATI测试平台 | |
处 理 器 | |
主 板 | Asus A8R32-MVP Deluxe |
显 卡 | |
内 存 | 威刚DDR400 512MB×2(Auto 3-3-3-6 1T) |
硬 盘 | Seagate 7200.7 80GB |
显 示 器 | 爱国者 998FD |
驱动程序 | |
主板驱动 | nForce Forceware 6.70WHQL |
显卡驱动 | 催化剂6.2WHQL版 |
操作系统 | Windows XP + SP2 |
ATI与NVIDIA平台除了显卡和主板都使用自家的产品之外,其他配置包括内存参数等都完全相同,尽可能保证两者之间的公平竟争!
无论A卡还是N卡频率都设定为官方默认频率。X1900 CrossFire系统的频率以主卡为准,为625/1450MHz。
- 3DMark03得分:
在较早的3DMark03测试当中,拥有完整24条像素渲染管线的7900/7800系列优势非常明显。而X1900XTX仅仅是凭借频率优势领先于7800GTX,不过在高分辨率特效全开的情况下依靠强大的像素处理能力缩小了差距。
- 3DMark05:
- 3DMark06:
- 小结:
- DOOM3:
- Half-Life 2:
- Half-Life 2:Lost Coast
- FarCry:
- Splinter Cell:Chaos Theory
- 优品飞车地下狂飙:
- 使命召唤2:
- 帝国时代三:
- SLI vs. CrossFire性能测试:
- 测试结果分析:
通过大量的游戏测试来看,高频的G71性能获得了不小的提升幅度,原本7800GTX 512MB领先的项目,7900GTX扩大了领先优势,而原本落后的项目7900GTX缩小了与X1900XTX的差距并且开始反超。
总体来说G71与R580又重新回归到了相同的起点,在各种测试中,7900GTX与X1900XTX互有胜负、交替领先,谁都没能取得明显的优势,将对方远远抛离,应该说G71与R580是处于同一性能水准。
- GeForce 7900GTX让您见识90nm的威力!
虽然G71没能彻底击败R580,但是同为90nm工艺,G71却创造了R580难以想象的成就,请大家对比以下数据:
ATI从R520到R580:晶体管数增加20%,性能提高22%
NVIDIA从G70到G71:晶体管数减少8%,性能提高10%
R580的晶体管数是G71的1.4倍,核心面积是G71的1.8倍,然而两者的性能却基本相当
注:由于在不同的游戏中显卡性能表现差距比较大,因此性能对比请参考3DMark06测试成绩。
由此可见,与ATI不惜成本用3.8亿晶体管造就的R580不同,NV放弃了不惜代价提升性能的路线,并没有依靠90nm工艺制造出32管线的产品,而是在G70基础上优化核心架构,在降低成本、功耗的同时提高了性能,真正做到了两全其美!
- R580、G71性能分析:
ATI的R580和RV530核心均采用了像素:纹理=3:1的设计,R580和RV530分别拥有48/12个像素渲染单元。众所周知,在频率相当的情况下,12“管”的X1600Pro与8管6600GT的游戏性能相比并没有占据优势,X1600Pro是拥有12个像素渲染单元没错,但为何只与8管的6600GT处于同一水准呢?原因就在于ATI的像素纹理非邦定设计与传统管线架构有很大的不同,一方面不同的游戏对纹理操作的需求不尽相同,3:1的设计并不能适应所有游戏;另一方面要考虑核心处理效能问题,必须合理的分配运算以及充分调动所有的像素渲染单元,也就是说很难、很少情况下能够达到100%真正12管线的效能!
以现在的情况来看,R580也存在同样的问题,虽然拥有48个像素渲染单元,但普通应用环境下它只能发挥出相当于R520 130%左右的效能。应该说R580还是有潜力的,在一些非常特殊情况下能够达到将近两倍于R520的性能。
G70则拥有传统意义上的24条管线,性能的发挥在绝大多数游戏中都很稳定。不敌R580主要原因在于工艺落后,频率与R580的差距较大,只要将频率提上去,即可追平甚至敢超R580。G70是真正的24管线,而R580可以说只是介于传统16管线与48管线之间的产品,永远都达不到3倍于16管的效能,所以用90nm 24管线的高频G71在对抗R580时并不落下风,不少项目中甚至有优势!
- R580 vs. G71,不打不相识:
经过一番激动人心的对比测试之后,发现原来7900GTX和X1900XTX这两大死对头有着惊人的相似之处:
- 都采用了90nm工艺制造,核心频率相同均为650MHz
- 显存均采用了三星136Ball 1.1ns GDDR3颗粒
- 显存频率非常相近,分别为1600/1550MHz
- 与上代产品(G70/R520)Pin-to-Pin兼容
- 直接使用了上代产品的PCB(X1900的PCB在X1800基础上有改进)
- 直接使用上代产品的散热器
- 最终导致新产品和上代产品几乎没啥区别
- 两款产品都是发布立即上市
- 性能表现比较接近
虽然NVIDIA和ATI在G71/R580的架构设计上走了捷然不同的道路,但在7900GTX与X1900XTX之间能找出如此众多的共同点让人颇为惊讶!
- 结语:
G71依然沿用了24管线G70的架构,核心频率比7800GTX 512MB提高了100MHz,显存频率下降了100MHz,性能有所提高但没有质的飞跃,可能很多人都会比较失望。其实G71最大的亮点就是在严格控制功耗、精简晶体管、控制成本的情况下制造出性能更强的GPU来,其设计实力不得不让人佩服!
在CPU领域,Intel提出了“单位功耗性能”这样一个概念,如果将它引入显卡之中,那么就可以看出G71的实力有多强了。NV主要强调的是充分利用GPU当中的所有晶体管单元,让GPU的效能得以完全发挥。对于最终消费者来说,用最少的晶体管造出最强的GPU来,功耗与发热的下降是大家喜闻乐见的,而由于产品成本的下降NV低价上市的策略相信很多人都眉开眼笑了吧。
很明显ATI方面已经感受到了来自G71/G73的压力,前不久有消息指出ATI已经将X1900XTX的定价由649美元下调到549美元,X1900XT价格从549降到479美元。而在中高端极具竞争力的7900GT和7600GT更是给市场造成了不小的冲击力,ATI/NV大部分新/老产品价格全面下调,消费者直接受益!NV的G71/G73尚未大规模上市就给显卡市场带来如此深远的影响,那么接下来的事情就完全交由消费者主宰了!
泡泡专业评测 | |||
产品型号:GeForce 7900GTX/7900GT/7600GT | 《90nm时代全面到来!7900全球同步测试》 | ||
评测日期:2006年3月10日 | 产品库 图片 | ||
泡泡独家评论 | |||
泡泡指数 9分 | |||
孙敏杰:9分 | 张立:9分 | 洪琦:9分 | |
7900GTX带来的不仅仅是性能上的提升,NVIDIA很好的控制了G71的功耗、发热与成本,这些都极大地增强了其竞争力。作为新一代旗舰级产品,90nm工艺所带来的超频潜力让我非常期待! | 半年一度的升级,老实说我对此已经有些疲倦。单纯的3D性能提升不会再给市场带来太大冲击,而NV肯定也明白这一点。最近的PureVideo、和90nm所带来的功耗优势等等,都让NVIDIA的产品重新吸引了世人的目光。 | 高端卡并不意味都配备着厚重的散热器!看到7900GT的外观您绝对猜不到这是款7800GTX版等级的产品。 价格更低、性能更好、发热更小,这才是DIY用户所希望得到的产品! | 6分以下:不做推荐 6分-8分:合格产品 8分-9分:优秀产品 9分以上:强烈推荐 |