DX11性价比之王！GTX460双雄权威评测

第二章 GF104核心架构全解析

第二章/第一节 GF104核心SM架构的改进

    相信细心的读者已经看出来了，GF104相比GF100，最主要改变就是GPC（图形处理器集群）从4个减至2个，显存控制器从6个64bit（共384bit）减至4个64bit（共256bit），而最最重要的改变就是——

● 每组SM当中的CUDA核心数量从32个增至48个

    按照常理来说，对于SM（流处理器簇）这一级的模块，已经没必要再重新设计或者进行调整了，直接保留GF100的设计，然后根据需要复制出一定的规模，新的核心就诞生了。但是在规格直接减半之后，虽然晶体管数和核心面积都会减半（参照Cypress与Juniper），但性能也会损失近50%，NVIDIA认为这并不是非常好的的方案。

    那该怎么办呢？我们知道，对GPU性能影响最大的模块就是流处理器（CUDA核心），如果能在GPU内部尽可能多的塞入CUDA核心的话，性能方面就会有很大的提升。但是CUDA核心也会消耗不少的晶体管，如果晶体管数太过庞大的话，GPU制造成本、良品率、功耗、发热也会受到较大影响。

    那有没有两全其美的方法呢？大家可以注意看GF100芯片透视图，其中间位置有1/3的面积，这些是GF100一体式的二级缓存。NVIDIA为了提升GPU并行计算的效率，像CPU那样不惜成本的设计了大容量L2。L2对于性能的贡献主要集中在密集型计算任务当中，而对于普通的图形渲染来说，贡献就非常小了。那么如果将这些L2的容量进一步压缩，把节约出来的晶体管都变成CUDA核心的话，那么图形渲染性能将会得到显著提升。

GF104的SM要比GF100“胖”一些，CUDA核心横向扩张

    于是，拥有较小L2、较多CUDA核心的GF104就诞生了，新核心每组SM中包含CUDA核心的数量从32个增至48个，增加了50%，流处理器总数达到了384个。NVIDIA在晶体管数一定的情况下，通过优化核心与缓存的配比，制造出了一颗实力超乎预期的核心。

● 每组SM当中的纹理单元数量从4个增至8个

    当然，NVIDIA也没有单纯增加CUDA核心的数量，针对GF100核心的不足之处也做了较大的改进——纹理单元数量加倍！

纹理单元数量加倍

    GF100核心的每组SM当中拥有32个CUDA核心，还包括了4个纹理单元，这样GF100总共就拥有64个纹理单元（GTX480屏蔽了一组是60个），远少于Cypress的80个纹理单元。较少的纹理单元使得GTX400系列在大量使用了纹理贴图的游戏中表现不佳，最有代表性的游戏就是《孤岛危机》。

    GF104核心只有8组SM，如果还是保持GF100的设计不变，那么纹理单元将只有32个，还没有HD5770多（40个）。所以NVIDIA对纹理单元部分也做了改良，每组SM中的数量直接加倍，最终GF104拥有64个纹理单元，与GF100相等！

    CUDA核心数量增加了50%，而纹理单元增加了100%，改进意图显而易见。