NVIDIA Fermi要來(lái)了!GPU迎來(lái)二次革命
泡泡網(wǎng)顯卡頻道3月5日 “跳票”在IT業(yè)界指廠商不能夠按照ROADMAP計(jì)劃按期推出產(chǎn)品及宣布延期，而近年來(lái)，在硬件/數(shù)碼產(chǎn)品、游戲、電影等領(lǐng)域，“跳票”事件頻頻發(fā)生，似乎已經(jīng)成為了商家敷衍用戶的一種習(xí)慣！
游戲產(chǎn)業(yè)最具代表性的當(dāng)屬暴雪，《暗黑破壞神3》一次又一次的刺激著我們的神經(jīng)、《星際爭(zhēng)霸2》歷經(jīng)12年的等待之后，終于趕在2010年初向我們走來(lái)。而在顯卡產(chǎn)品領(lǐng)域，NVIDIA新一代顯示核心“Fermi”在半年的時(shí)間內(nèi)數(shù)次的調(diào)整發(fā)布時(shí)間，成為了2009年度顯卡產(chǎn)業(yè)的“跳票王”！
Fermi作為NVIDIA新一代DX11產(chǎn)品，被無(wú)數(shù)玩家寄予了厚望，在老對(duì)手AMD搶先推出DX11產(chǎn)品HD5000系列之后，F(xiàn)ermi的研發(fā)進(jìn)程就更受關(guān)注，任何一個(gè)關(guān)于Fermi的消息都將成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。年對(duì)這HD5000系列咄咄逼人的氣勢(shì)，F(xiàn)ermi卻遲遲不能上馬，這也上NVIDIA在整個(gè)產(chǎn)品線的布局上陷入了很大的被動(dòng)。
回想當(dāng)年DX10時(shí)代初期，偉大的GTX8800遠(yuǎn)遠(yuǎn)的將RV600甩到身后，但是，俗話說(shuō)“三十年河?xùn)|，三十年河西”，如今在向DX11時(shí)代邁進(jìn)的時(shí)候，NVIDIA卻放緩了腳步，被對(duì)手超越。面對(duì)如此窘?jīng)r，作為業(yè)內(nèi)“一哥”的NVIDIA自然不能容對(duì)手放肆，于是乎，F(xiàn)ermi將承載NVIDIA的希望，在DX11時(shí)代一掃陰霾，重建輝煌！
如今，F(xiàn)ermi的正式發(fā)售日期已經(jīng)確定，那么這款承載者無(wú)數(shù)人期望的產(chǎn)品，究竟能給我們帶來(lái)什么樣的驚喜？能否顛覆傳統(tǒng)顯卡的應(yīng)用理念？能否開(kāi)創(chuàng)一個(gè)屬于NVIDIA的DX11時(shí)代？這些都是我們所期待的。今天，我們?cè)贔ermi正式發(fā)售之前，根據(jù)各方面的信息匯總，一起回顧一下這款產(chǎn)品問(wèn)世的艱辛歷程；一起來(lái)看看Fermi將會(huì)帶給我們那些欣喜的東西！
●Fermi“處女秀”！NVIDIA GTC大會(huì)驚艷全場(chǎng)！
Fermi作為NVIDIA新一代顯示核心，在09年NVIDIA美國(guó)GTC大會(huì)之前，一直都屬于高度機(jī)密，不為人所知。美國(guó)舊金山當(dāng)?shù)貢r(shí)間2009年9月30日下午，NVIDIA在圣何塞當(dāng)?shù)嘏e辦的GTC大會(huì)上，有CEO黃仁勛親自向全球用戶展示了基于Fermi架構(gòu)的Tesla優(yōu)異產(chǎn)品，完成了Fermi的全球“處女秀”！
這次揭曉的Fermi顯示核心，作為NVIDIA目前的GPU產(chǎn)品中，最強(qiáng)悍的一款，它在緩存上再次為并行運(yùn)算進(jìn)行優(yōu)化。所有處理單元都可以共享緩存，并且增加了一級(jí)和二級(jí)緩存，這與以往都大大不同。盡管當(dāng)時(shí)Fermi展示的只是Tesla樣卡，但其巨大的魅力無(wú)不讓大家相信Fermi很快就會(huì)有對(duì)應(yīng)的GeForce產(chǎn)品問(wèn)世。
同時(shí)還針對(duì)NVIDIA GPU在娛樂(lè)級(jí)方面的成果分四點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹，它們分別是PhysX物理引擎、光線追蹤、3D Vision和DirectX 11，通過(guò)這次產(chǎn)品架構(gòu)的介紹，NVIDIA展示了自己不僅在科學(xué)計(jì)算上的實(shí)力，更突顯了NVIDIA在消費(fèi)級(jí)用戶日常應(yīng)用產(chǎn)品的拓展。
●NV首席科學(xué)家談Fermi背后的故事
自從GTC大會(huì)上展示了Fermi樣卡之后，這款產(chǎn)品便成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)，關(guān)于其產(chǎn)品的任何信息都得到了玩家極大地關(guān)注。下面，我們就來(lái)看看NVIDIA首席科學(xué)家如何解答全球媒體對(duì)Fermi提出的問(wèn)題。從而進(jìn)一步了解Fermi研發(fā)背后的一些故事。
Fermi究竟是那年開(kāi)始孕育的？
Bill Dally說(shuō)道，一個(gè)GPU的研發(fā)一般都是3~4年，F(xiàn)ermi產(chǎn)品最終功能、架構(gòu)定稿時(shí)間大概是在2年前。
來(lái)自亞太區(qū)的媒體問(wèn)道，“Fermi架構(gòu)的產(chǎn)品功能、性能已經(jīng)非常強(qiáng)勁，那么基于它的GeForce、Tesla和Quadro是否會(huì)系列模糊化，最后只有一個(gè)系列？”
“這個(gè)肯定是不會(huì)發(fā)生的！”Bill Dally說(shuō)道，因?yàn)?個(gè)系列都是針對(duì)不同領(lǐng)域設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，所以在功能以及設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)會(huì)有特定的設(shè)計(jì)，他們之間的不能在功能及性能上完全一樣?！?/P>
“Fermi是否是您認(rèn)為目前最完美的設(shè)計(jì)，如果您認(rèn)為不完美，是否有哪些遺憾？”
Bill Dally面露狡猾的笑容回答：“就目前來(lái)看，F(xiàn)ermi是我認(rèn)為最完美的設(shè)計(jì)，不過(guò)GPU未來(lái)發(fā)展還有很多未知數(shù)，而且Fermi還有很大提升空間?！?/P>
現(xiàn)在在GPU中加入了L2緩存設(shè)計(jì)，那么是否會(huì)像CPU一樣加入L3緩存設(shè)計(jì)？
談到這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，Bill Dally先生談了他的看法：“第一個(gè)問(wèn)題我認(rèn)為，CPU和GPU不一樣，因?yàn)镃PU是以順序計(jì)算為主，而GPU則是以并行計(jì)算為主，所以L2/L3緩存設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用用途會(huì)根據(jù)當(dāng)時(shí)應(yīng)用者是否需要才加入，但我們不否定未來(lái)會(huì)加入L3緩存。
規(guī)格的直接累加是增加效能的捷徑，那么為何NVIDIA不是在GT200架構(gòu)上累加規(guī)格，而是全新設(shè)計(jì)Fermi架構(gòu)呢？
Bill Dally答道：“確實(shí)是累加規(guī)格會(huì)增加舊架構(gòu)的性能，但是我們的GT200在已有架構(gòu)上性能已經(jīng)非常好，我們需要更多針對(duì)CUDA計(jì)算方面的GPU，所以得革新架構(gòu)，而且我們也不希望用老架構(gòu)增加性能計(jì)算以前的東西”。
從Bill Dally回答中，我們看到了他對(duì)NVIDIA和GPU未來(lái)的自信和憧憬，F(xiàn)ermi架構(gòu)將在大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算，通用計(jì)算領(lǐng)域等應(yīng)用方面達(dá)到了一個(gè)很高的水平。
●NV實(shí)驗(yàn)室探秘！Fermi是如何產(chǎn)生的？
前面，我們簡(jiǎn)單了解了Fermi的“前世今生”，那么對(duì)于這款新產(chǎn)品誕生的地方--NVIDIA仿真實(shí)驗(yàn)室，相信大家也是非常的感興趣，下面我們就來(lái)看看Fermi的誕生地。
NVIDIA實(shí)驗(yàn)室一景
這個(gè)標(biāo)示為Cadence的機(jī)器集群，就是Fermi最初的母親
據(jù)NVIDIA的工程師介紹，GPU的芯片設(shè)計(jì)，模擬環(huán)節(jié)很重要。而雖然一些芯片可以通過(guò)軟件模擬完成，但對(duì)于GPU來(lái)說(shuō)軟件模擬實(shí)在太慢，所以需要通過(guò)無(wú)數(shù)的設(shè)備進(jìn)行硬件模擬。
誕生Fermi的仿真機(jī)器群
大的仿真器上的排線是通過(guò)剛才看到的模擬用的卡連接的，模擬卡可以被放到我們常用的PC的PCIE插槽上，而通過(guò)后端IO與排線與模擬設(shè)備連接。上圖看到繞著柱子一圈的機(jī)器就是Fermi的模擬器了。有了這套模擬器，在這個(gè)階段NVIDIA就可以給產(chǎn)品開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)和軟件運(yùn)行環(huán)境了，甚至還可以模擬真實(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境運(yùn)行。
擬器運(yùn)行速度大概要比對(duì)應(yīng)的真實(shí)GPU慢千倍，為什么還要用模擬器？因?yàn)橛布M比僅僅軟件模擬器而言快幾千倍，同時(shí)NVIDIA還可以在模擬的同時(shí)，同步研發(fā)驅(qū)動(dòng)和軟件配合。
●不斷跳票 Fermi真是“紙老虎”
看著對(duì)手的HD5000系列在DX11領(lǐng)域肆無(wú)忌憚的“囂張”，越來(lái)越多的玩家都迫不及待的想了解Fermi的參數(shù)規(guī)格以及性能表現(xiàn)。但Fermi的一次次跳票，讓不少玩家開(kāi)始玩起了數(shù)字游戲，從理論上來(lái)預(yù)估Fermi的性能。
稱Fermi為“Paper Dragon”
同時(shí)，F(xiàn)ermi的延期也給了對(duì)手以話柄，ATI就曾在官方文檔中將錨頭直接指向了Fermi，稱Fermi為“Paper Dragon”（紙龍、更形象一點(diǎn)也可以翻譯成紙老虎）。
盡管ATI講Fermi稱之為“紙老虎”，認(rèn)為在NVIDIA的Fermi發(fā)布之前，NVIDIA的做法只是虛張聲勢(shì)。但ATI似乎也感受Fermi上市時(shí)的強(qiáng)大沖擊力，為了萬(wàn)無(wú)一失的卻不其得之不易的性能之王寶座，ATI推出了殺手锏HD5900系列來(lái)備戰(zhàn)。
●架構(gòu)大改進(jìn)！核心特性、架構(gòu)解讀
面對(duì)著競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的巨大壓力和眾多用戶的深切期待，F(xiàn)ermi該如和走出困境，也成為關(guān)心這款產(chǎn)品的用戶所關(guān)注的。在年初的CES 2010展會(huì)上，NVIDIA終于首次公開(kāi)拿出了Fermi架構(gòu)高端型號(hào)GF100，展示立體多屏環(huán)繞技術(shù)3D Vision Surround的同時(shí)，NVIDIA用傳說(shuō)中的Fermi演示了DirectX 11 Benchmark程序，給不少玩家?guī)?lái)了驚喜！
隨后，NVIDIA又公開(kāi)了Fermi GF100在游戲架構(gòu)方面的諸多特性，讓玩家深入的了解了Fermi核心架構(gòu)和特色改進(jìn)。
● GF100架構(gòu)改進(jìn)要點(diǎn)預(yù)覽
如果說(shuō)Cypress是“雙核心”設(shè)計(jì)的話，那么GF100的流處理器部分就是“四核心”設(shè)計(jì)，因?yàn)槠鋜aster units（光柵化引擎）是以GPC（線程處理器簇）為單位的，一式四份。而raster units的功能就是以流水線的方式執(zhí)行邊緣/三角形設(shè)定(Edge/Triangle Setup)、光柵化(Rasterization)、Z軸壓縮(Z-Culling)等操作。上頁(yè)我們介紹過(guò)Cypress的Rasterizer和Hierarchial-Z雙份的，而GF100則是四份的，雖然命名有所不同但功能是相同的。
另外，GF100擁有更多的PolyMorph（多形體引擎），是以SM（流處理器）為單位分配的，擁有多達(dá)16組。多形體引擎則要負(fù)責(zé)頂點(diǎn)拾取(Vertex Fetch)、細(xì)分曲面(Tessellation)、視口轉(zhuǎn)換(Viewport Transform)、屬性設(shè)定(Attribute Setup)、流輸出(Stream Output)等五個(gè)方面的處理工作，DX11中最大的變化之一細(xì)分曲面單元(Tessellator)就在這里，因此GF100的理論Tessellation性能將會(huì)遠(yuǎn)超Cypress，因?yàn)镃ypress只有一個(gè)Tessellator單元。
至于流處理器核心部分，則是經(jīng)過(guò)了重新設(shè)計(jì)，與GT200/G92/G80相比是煥然一新，因此NVIDIA將其稱為CUDA核心而不再是流處理器。
GF100的512個(gè)CUDA核心都符合IEEE 754-2008浮點(diǎn)算法(Cypress也是如此)和完整的32位整數(shù)算法，而后者在過(guò)去只是模擬的，事實(shí)上僅能計(jì)算24-bit整數(shù)乘法；同時(shí)全面引入的還有積和熔加運(yùn)算(Fused Multiply-Add/FMA)。此外雙精度浮點(diǎn)(FP64)性能大大提升，峰值執(zhí)行率可以達(dá)到單精度浮點(diǎn)(FP32)的1/2，而過(guò)去只有1/8，AMD從R600開(kāi)始到現(xiàn)在的Cypress核心都是1/5，沒(méi)有做任何變化。
至于顯存控制器方面的改進(jìn)，還有顯存ECC等外圍功能就不多做介紹了?？偠灾?，GF100核心是GPU自從進(jìn)入DX10時(shí)代以來(lái)，架構(gòu)變化最大的一次，在GPU圖形架構(gòu)和并行計(jì)算架構(gòu)方面都有了革命性的進(jìn)步，因此備受玩家和業(yè)界期待。
●跳過(guò)GTX300！Fermi命名最終確定
由于Fermi架構(gòu)的高端產(chǎn)品還沒(méi)有正式的投放市場(chǎng)，關(guān)于NVIDIA高端系列的顯卡一直都是謠言不斷，之前有消息稱，產(chǎn)品有可能會(huì)被命名為GeForce GTX 380/360，但也有消息稱NVIDIA打算放棄字母標(biāo)識(shí)。
直到2月初，NVIDIA終于公布了Fermi新架構(gòu)顯卡的型號(hào)命名“GeForce GTX 480/470”，出乎意料地直接邁入了GeForce 400系列。
之前談?wù)撦^多的名字當(dāng)然是“GeForce GTX 380/360”，這也是延續(xù)上代產(chǎn)品的合理命名，不過(guò)因?yàn)镹VIDIA在OEM領(lǐng)域推出了GeForce 310/305等型號(hào)相近但規(guī)格迥異的產(chǎn)品，如果都?xì)w入GeForce 300系列必然會(huì)造成嚴(yán)重的混亂，這樣一來(lái)新架構(gòu)產(chǎn)品跨入GeForce 400系列也就合情合理了。
● 塵埃落定！Fermi定于3月底震撼登場(chǎng)
經(jīng)過(guò)近半年之久的艱辛歷程，NVIDIA終于放出確定的消息，將在3月26號(hào)正式發(fā)布Fermi。不過(guò)，在近日的Cebit 2010展會(huì)上，已經(jīng)有不少品牌展示了基于Fermi架構(gòu)的GTX480（核心代號(hào)GF100）顯卡，讓玩家提前一飽眼福。
Geforce GTX480的裸照
關(guān)于GTX480的核心、顯存頻率至今仍然是個(gè)未知數(shù)，從目前掌握的情況可以直到，顯卡GPU內(nèi)含512個(gè)CUDA核心；顯卡正面配有12塊GDDR5顯存（顯存位寬384bit），總?cè)萘繛?536MB；并設(shè)有6pin+8pin外接電源接頭（意味著顯卡的最大功耗在225W-300W之間）；顯卡并配置了4熱管雙槽散熱器。
GTX470樣卡
另外，GF100的閹割版GTX470據(jù)傳也將和GTX480同時(shí)發(fā)布，關(guān)于GTX470的細(xì)節(jié)目前還沒(méi)有確定，不過(guò)有傳言稱會(huì)擁有448個(gè)流處理器和320Bit顯存控制器，而GTX480擁有512個(gè)流處理器和384Bit顯存控制器。
上面，我們回顧了Fermi自首次曝光之后，一直到確定發(fā)售日期這段時(shí)間所經(jīng)歷的艱辛歷程，從中我們了解了Fermi研發(fā)背后的故事、Fermi在新架構(gòu)下?lián)碛械奶厣夹g(shù)、Fermi最新的產(chǎn)品參數(shù)規(guī)格，讓我們對(duì)這款產(chǎn)品有了更多的認(rèn)識(shí)和期待。接下來(lái)，我們所要做的就是等待，等待3月26日Fermi的正式發(fā)售。
“天將降大任于斯人也，必先苦其心智、勞其筋骨”，F(xiàn)ermi經(jīng)歷了如此之多的坎坷之后，終將誕生。在DX11的時(shí)代，F(xiàn)ermi能否力挽狂瀾，絕境重生，給我們帶來(lái)意想不到的驚喜？■<
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