[7800GTX专题]核心架构解析&专业测试-泡泡网

泡泡网显卡频道 PCPOP首页 / 显卡 / 评测 / 正文

[7800GTX专题]核心架构解析&专业测试

2005年06月22日 21:00作者：supercfc编辑：常凤臣文章出处：泡泡网原创

随着NVIDIA最新GeForce 7800GTX的发布，人们关注的焦点再次放到了高端图形芯片的革新上。在了解了GeForce 7800GTX显卡的性能和CineFX 4.0引擎的基础上，想必您对GeForce 7800GTX的芯片架构方面产生了更大的兴趣，今天我们就再来看看GeForce 7800GTX图形芯片的架构方面有什么改进。

每一代新的图形芯片，势必在架构上有重大改变，因为这是提升芯片性能的最重要途径。仅仅是提升频率，不能称之为不同的芯片。在GeForce 7800GTX图形芯片中，包含了NVIDIA最新的技术，并且在架构上比上一代产品有了更进一步的改进。

GeForce 7800GTX图形芯片架构上的改进主要体现在两个方面：

◎ 并行性：GeForce 7800GTX在并行处理能力上有大幅度的提高，相比上一代产品，提供了更丰富的处理管线，从而让性能得到了大幅的提升。

◎ 管线密度：GeForce 7800GTX图形芯片并不是上一代产品的管线数增加的版本，而是真正对管线内部进行了改进，每一个管线均有内在的改进，提升了单个管线的处理能力。并且在处理数据的精度上有了进一步的提升。

在了解GeForce 7800GTX图形芯片的架构之前，我们先从微观的角度来看看这款芯片。

相比GeForce 6800芯片，GeForce 7800拥有了更大的核心，这是因为它的内部拥有了更多的晶体管。

GeForce 7800GTX图形芯片核心电路照片（点击放大）

在GeForce 7800GTX芯片上，集成了高达3亿200万的晶体管，可以说是世界上最复杂的芯片了。

这3亿200万个晶体管代表什么意思呢？我们给大家算个加法大家就明白了：

芯片	晶体管数目
PS2 CPU	10.5M
PS2 图形芯片	43M
XBOX CPU	9M
XBOX 图形芯片	60M
NGC CPU	21M
NGC 图形芯片	51M
Athlon 64 FX55	105.9M
合计	300.4M

我们看到，即使将目前市场上非常先进的3款游戏机的处理器和图形芯片加起来，再加上PC上最快的处理器Athlon64 FX55，总共的晶体管数目只有300.4M，也就是3亿40万个，还没有GeForce 7800 GTX图形处理器的一颗多。

GeForce 7800GTX的架构图（点击放大）

在最新的GeForce 7800GTX的架构图中，我们可以看到，顶点处理管线的数目为8条，像素处理管线的数目为24条。

看到这样的架构，还是令我们比较满意的。因为我们知道，在上一代的图形芯片中顶点渲染管线是6个，而像素渲染管线是16个。

图形芯片	顶点处理管线	像素处理管线
GeForce 7800 GTX	8	24
GeForce 6800 Ultra	6	16
GeForce 6800 GT	6	16
GeForce 6800	5	12
GeForce 6800 Le	5	8
GeForce 6600 GT	3	8
GeForce 6600	3	8
GeForce 6200	3	4

相对于上一代产品，GeForce 7800GTX的管线数在顶点渲染管线上增加了33％，在象素渲染管线上增加了50％。

首先我们来看看在GeForce 7800GTX全新的架构中VertexShader Unit（顶点渲染单元）的具体架构。

从直观上看，这一代的顶点管线的具体结构和上一代的GeForce 6800芯片的顶点渲染管线的大体结构是一样的。但是在细节上却有着不少改进。

1. 在程序流程管理方面进行了进一步优化，可以让Shader程序更加有效的运行，再加之无限长度的程序长度支持，让软件的运行更加自由。

2. MIMD（多指令多数据）的架构，两组并行的32位浮点单元可以同时处理标量数据和向量数据。

3 专门的分支结构处理单元，更快的决定程序的流程。

然后我们再来看看在GeForce 7800GTX图形芯片中像素渲染管线的具体架构。

GeForce 7800GTX的象素渲染管线比上一代的GeForce 6800要多50％，但是这并不仅仅是个数量上的升级，因为在每个单独的管线上都有着特别的改进。

1. 每个管线能够进行更快的运算，这得益于像素渲染管线增加了数学运算单元，可以进行更大计算量的操作。

2. 增强了高精度运算时的性能，在运算例如HDR效果等需要高精度浮点运算的时候，能够有更好的性能表现。

3. 对各向异性过滤性能有了更大的提升。

4. 提供了创新的超级抗锯齿功能，让透明贴图有了前所未有的画质体验。

那么经过这些改良的GeForce 7800GTX图形芯片的性能将有多大的性能提升呢？我们特别安排了专门针对Shader性能的测试，首先我们使用3DMark05中自带的测试功能对VertexShader的性能进行了测试：

简单测试

复杂测试

在这个测试中，测试的过程主要是考察处理顶点的能力，所以受分辨率的影响不是很大，通过测试我们也验证了这一点，所以我们仅仅用一个常用的分辨率来进行这个测试。

在对Vertex Shader进行了测试之后，我们再来看看Pixel Shader的性能测试。同样的，我们使用3DMark 05中所提供的测试选项进行测试。

和前面我们测试的VertexShader不同，PixelShader的性能很大程度上会受显示分辨率的影响，所以我们看到，不同的分辨率的性能也有着比较大的差异。

除了使用3DMark 05中自带的测试功能之外，我们还使用了更为专业的Shader测试软件进行测试，我们使用的是ShaderMark最新的2.1版。

ShaderMark Screenshot

ShaderMark是一个专门测试3D Shader性能的测试软件，这个测试软件其中自带了实现多种效果的Shader，通过运行这些Shader来测试显示芯片的性能。

ShaderMark Screenshot

ShaderMark 2.1 -
High-Dynamic-Range-Shader mit Fließkomma

在最新的2.1版本的ShaderMark中，支持最新的DirectX 9.0中的ShaderModel 3.0。ShaderMark 2.1能够很好的提供对SM3.0的支持，并且可以表现出ShaderModel 3在画质和性能上的优势。

Shader精度	RADEON X850XT	GeForce 6800 Ultra	GeForce 7800 GTX
Pixel Shader 1.1 完全精度	s16e7	s10e8	s10e6
Pixel Shader 1.4 完全精度	s16e7	s10e8	s10e6
Pixel Shader 2.0 完全精度	s16e7	s23e8	s23e8
Pixel Shader 2.0 局部精度	s16e7	s10e5	s10e5
Pixel Shader 3.0 完全精度	s0e0	s23e8	s23e8
Pixel Shader 3.0 局部精度	s0e0	s10e5	s10e5

这里特别说明一下，上表中“s10e6”代表10位底数6位指数的有符号数。

下面我们就来看看在ShaderMark 2.1中各种Shader的执行效率。ShaderMark中包含了各种各样的特效Shader一共24个，下面是我们的测试结果。

Shader种类	X850XT	6800U	7800GTX
Per Pixel Diffuse Lighting	964	898	1553
Per Pixel Directional Light Shader (Phong)	721	718	1316
Per Pixel Point Light Shader (Phong)	719	718	1316
Per Pixel Spot Light Shader (Phong)	596	658	1077
Per Pixel Anisotropic Lighting	721	718	1316
Per Pixel Fresnel Reflections	629	658	1196
Per Pixel Car Surface Shader	403	416	778
Per Pixel Environment Mapping	1205	1075	1674
Per Pixel Environment Bump Mapping	792	837	1316
Per Pixel Bump Mapping	671	703	1196
Per Pixel Shadowed Bump Mapping	245	459	702
Per Pixel Veined Marble Shader	347	419	778
Per Pixel Wood Shader	387	448	837
Per Pixel Tile Shader	284	325	568
Per Pixel Refraction and Reflection Shader with Phong Lighting	326	347	626
Per Pixel BRDF-Phong/Anisotropic Lighting	417	438	837
Fur Shader With Anisotropic Lighting	42	54	76
Combination Effect	137	178	311
Dual Layer 8x8 PCF Shadow Mapping without Flow Control	46	60	105
Dual Layer 8x8 PCF Shadow Mapping with Flow Control	不支持	88	101
High Dynamic Range Shader - low quality version without filtering	205	119	267
High Dynamic Range Shader - high quality with fp filtering	不支持	134	299
High Dynamic Range Shader - high quality without fp filtering	143	84	198
Per Pixel Edge Detection And Hatching Shader using 1 RT and 2 Passes	121	94	180

我们注意到在HDR特效上，X850XT有的项目不支持。在成绩方面，我们看到，GeForce 7800GTX的性能比前面的两块显卡高很多，基本上都是翻倍的提升，这证明GeForce 7800GTX在Shader的运行效率上的确有很大进步。

● 总结

GeForce 7800GTX图形处理器在架构上的改变是明显而且有效的，同时选择增加管线的数目和提升管线的能力是一个很好的主意，这样从两方面入手，使得在管线数目增加不到1倍的情况下实现了性能的翻倍。

0人已赞

[7800GTX专题]核心架构解析&专业测试

关注我们