高效能的秘密 NVIDIA原來有這樣的黑科技
不論CPU還是GPU，性能與功耗都存在糾結(jié)——用戶希望性能更強(qiáng)、功耗更低，但同工藝同架構(gòu)下，性能強(qiáng)就意味著功耗高，這也是廠商不斷研發(fā)新工藝、新架構(gòu)的原因。說到GPU性能與功耗，NVIDIA以前一直戴著高耗高能甚至高耗低能的帽子，有些玩家可能對Fermi及之前的大核心還有印象吧，但這幾代GPU架構(gòu)以來，特別是從Maxwell開始，NVIDIA顯卡在能耗比上簡直開掛，AMD的RX 480性能比GTX 970略高，但14nm工藝的它在功耗上也沒占到28nm Maxwell架構(gòu)多少便宜，而NVIDIA的16nm Pascal顯卡更甚，GPU頻率都要飆到2GHz了，但功耗控制依然出色，比AMD 14nm顯卡更好一些。
NVIDIA這次用了什么黑科技嗎？對于每代GPU架構(gòu)的變化，NVIDIA雖然會(huì)在白皮書中介紹新架構(gòu)的特點(diǎn)，但通常不會(huì)涉及太細(xì)節(jié)的技術(shù)，甚至某些情況下還會(huì)否認(rèn)GPU功能單元的一些變化。
不過RealworldTech網(wǎng)站不一樣，他們雖然一年都出不了幾篇文章，但一出手就必然是精品，這次他們公布了NVIDIA Maxwell及Pascal架構(gòu)的一個(gè)細(xì)節(jié)——這兩代架構(gòu)使用了傳統(tǒng)桌面GPU沒有的貼圖光柵化（Tile-based Rasterization，簡稱TBR）技術(shù)。
具體來說，NVIDIA所用的貼圖光柵器可以緩沖像素輸出，而非傳統(tǒng)上那樣全屏直接光柵化，為此他們還做了詳細(xì)的視頻，里面介紹了基本的3D渲染過程、DX渲染演示，還有就是對比了AMD、NVIDIA GPU架構(gòu)執(zhí)行代碼的行為，視頻地址在此，時(shí)長20分鐘，需要爬墻。
如果你對技術(shù)介紹不感興趣，那直接來看這么做的好處也行：
使用貼圖光柵化以及芯內(nèi)緩沖光柵化數(shù)據(jù)可以減少渲染時(shí)的內(nèi)存帶寬占用，提高性能及能效。與他們假設(shè)一致的是，他們的測試還證實(shí)了NVIDIA改變了貼圖大小以便光柵器輸出的像素能適應(yīng)緩存或者芯內(nèi)緩沖器的固定大小。
就整個(gè)顯卡行業(yè)來說，TBR貼圖光柵化技術(shù)并不是新玩意，PowerVR架構(gòu)從1990年代就在用TBDR（貼圖延遲渲染）技術(shù)了，ARM及高通的GPU也在使用各種類型的貼圖渲染技術(shù)，不過在桌面GPU上，貼圖渲染技術(shù)被認(rèn)為是失敗的。1990年代，Gigapixel開發(fā)了支持貼圖渲染的GP-1 GPU，后來該公司被3dfx收購了，3dfx又被NVIDIA收購了。
PowerVR曾經(jīng)也有桌面版，其Kyro顯卡發(fā)布于2001年，后來STMicro取消了這款產(chǎn)品。微軟也研究了各種貼圖技術(shù)，但是最后也被擱置了。值得一提的是，此前我們介紹DX11.1新技術(shù)中，里面就有TBDR渲染技術(shù)支持。
從以往歷史來看，移動(dòng)GPU的技術(shù)往往都是來源于桌面GPU，也就是說桌面GPU下放到移動(dòng)GPU上，比如可編程渲染器及GPGPU計(jì)算都是顯出現(xiàn)在桌面GPU上，之后才用于移動(dòng)GPU。但貼圖光柵化技術(shù)反過來了，首先用于移動(dòng)GPU，現(xiàn)在開始影響高性能桌面GPU了，這是一個(gè)值得興奮的轉(zhuǎn)折，未來是否還有其他移動(dòng)GPU技術(shù)被桌面GPU吸收也是值得關(guān)注的。■
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