流处理器缘何差6倍！A/N GPU架构解析

    到了DX10时代，不再区分像素单元和顶点单元，还加入了新的几何着色单元，这样GPU的Shader单元不仅要处理像素和顶点操作，还要负责几何等其它操作，混合型指令所占比重越来越大，必须放弃传统的管线式架构。

● G80的标量流处理器架构

    因此，NVIDIA从G80开始架构作了变化，把原来的4D着色单元彻底打散，流处理器不再针对矢量设计，而是统统改成了标量运算单元。每一个ALU都有自己的专属指令发射器，初代产品拥有128个这样的1D运算器，称之为流处理器。这些流处理器可以按照动态流控制智能的执行各种4D/3D/2D/1D指令，无论什么类型的指令执行效率都能接近于100%！

G8X家族核心架构图

    如此一来，对于依然占据主流的4D矢量操作来说，G80需要让1个流处理器在4个周期内才能完成，或者是调动4个流处理器在1个周期内完成，那么G80的执行效率岂不是很低？没错，所以NVIDIA大幅提升了流处理器工作频率（两倍于核心频率），扩充了流处理器的规模（128个），这样G80的128个标量流处理器的运算能力就基本相当于传统的64个（128×2/4）4D矢量ALU。

G8X/G9X系列：8个流处理器为一组，2x8=16个为一簇

    当然这只是在处理4D指令时的情形，随着图形画面越来越复杂，1D、2D、3D指令所占比例正在逐年增多，而G80在遇到这种指令时可说是如鱼得水，与4D一样不会有任何效能损失，指令转换效率高并且对指令的适应性非常好，这样G80就将GPU Shader执行效率提升到了新的境界！

MIMD架构示意图

    与传统的SIMD架构不同，G80的这种标量流处理器被称为MIMD（Multiple Instruction Multiple Data，多指令多数据流）架构。G80的架构听起来很完美，但也存在不可忽视的缺点：根据前面的分析可以得知，4个1D标量ALU和1个4D矢量ALU的运算能力是相当的，但是前者需要4个指令发射端和4个控制单元，而后者只需要1个，如此一来MIMD架构所占用的晶体管数将远大于SIMD架构！