DirectX支配游戏！历代GPU架构全解析

★ 首款DX11显卡——HD5800

    在经历了DX10时代R600的失利之后，ATI对于微软新一代API十分重视，第一时间对于DX10.1提供了支持，可惜DX10.1相对于DX10改进有限，并不像DX9C那样带来震撼的HDR技术，因此未能得到足够的重视。但ATI积极向上的精神让它在DX11时代抢得先机。

    但令人奇怪的是，ATI并没有因为DX11而改变架构，而是几乎原封未动的照搬了上代RV770核心，除了显存位宽维持256bit不变之外，Cypress的其它所有规格都正好是RV770的两倍，而且在流处理器部分可以看作是双核心的设计，几乎就是并排放置了两颗RV770核心。

    在流处理器部分，RV870相对于RV770改进有限，只是加入了DX11新增的位操作类指令，并优化了Sum of Absolute Differences（SAD，误差绝对值求和）算法。基本上，除了新增DX11支持和扩充规模外，Cypress与RV770在架构方面没有本质区别。

    HD5000系列的主要优势就是功耗控制比较出色，另外功能方面Eyefinity多屏显示以及次世代音频源码输出都很有特色，架构方面确实没有多少亮点。

★ 完全针对DX11而设计的显卡——GTX480

    HD5800这一领先，又是半年，这次NVIDIA的阵脚并没有像NV30那样被打乱，而是按部就班的按照既定的设计目标推出全新架构的一代产品，而不是像ATI那样在上代产品基础上改改就发布新品，因为DX11是全新的API，必须为DX11新的特性做相应的优化，才能获得最出色的DX11效能。

    GF100核心是既G80和R600之后，近4年来GPU架构改进最大的一次，主要体现在以下四个方面：

    1. GPU核心处理部分被划分为4个区块（GPC），每个区块内部囊括了所有主要的图形处理单元。它代表了顶点、几何、光栅、纹理以及像素处理资源的均衡集合。除了ROP功能以外，GPC可以被看作是一个自给自足的GPU，所以说GF100就是一颗四核心的GPU。

    2. 每个GPC都拥有一个独立的Raster Engine（光栅化引擎），负责边缘设置、光栅器消隐以及Z轴压缩功能。可大幅提升GPU在高分辨率下的性能。

    3. 每组SM都拥有一个独立的PolyMorph Engine（多形体引擎），负责GPU的几何图形转换以及Tessellation曲面细分功能，彻底消除GPU的几何性能不足的瓶颈，从而大幅提升DX11性能。

    4. GPU的一二级缓存都经过了重新设计，架构上更类似于Intel的多核CPU，改进流处理器和纹理单元的性能，进一步提升MIMD架构的效能。

    和上代的GT200相比，GF100的所有模块几乎都经过了重新的设计，就连CUDA核心（流处理器）内部的ALU运算单元都针对新的浮点运算格式以及函数做了改进与优化，而不仅仅是兼容SM5.0指令集而已。相反ATI的Cypress核心与上代的RV770相比几乎所有模块都未做任何改进。

    经过我们此前的评测来看，GTX480/470在DX10游戏中领先HD5870/5850的幅度并不大，20-30%左右的优势都在意料之中。但在DX11游戏和应用中性能优势十分显著，尤其是Tessellation性能遥遥领先于HD5870甚至双核心的HD5970。DX11特效使用的越多，GTX480/470的优势就越明显。问题显然出在GPU架构方面，GF100是一颗完全针对DX11设计的、采用的全新架构的GPU，而Cypress核心只不过是上代DX10架构外加SM5.0指令集而已，只能说支持DX11但具体的效能不容乐观。

★ 小结：DX10架构无法满足DX11的需要

    通过以上分析可以看出，由于HD5800的架构与HD4800完全相同，只是流处理器规模翻倍而已，因此它确实拥有出色的DX10/10.1性能，但DX11的性能却很一般。因为DX11是一款全新的API，并不是针对DX10的小修小补，很多特性不是兼容SM5.0指令集就能做得到的。

    ATI虽然通过抢先发布DX11显卡赚得了满堂彩，但却没能经得住时间的考验，未能重现DX9时代R300的辉煌。因为时代变了，当年的R300是全新的架构，完美支持DX9，而NV30架构存在很多缺陷。而现在正好相反，Cypress完全是新瓶装旧酒，而GF100则是真正的DX11架构，这在所有DX11测试中都得到了证实。