圖形與計算那些事 AMD次世代架構(gòu)解析
G80的MIMD架構(gòu)開了一個好頭，128個流處理器雖然聽起來雖然沒有AMD 320個那么多，但這些流處理器是可以媲美真正的CPU核心，在執(zhí)行任何指令時都能發(fā)揮出接近理論值的性能，這樣高效率的核心如果只是用來玩游戲豈不太可惜了？
于是在游戲市場大獲全勝的NVIDIA并沒有止步于此，而是將目光放在了更長遠(yuǎn)的高性能計算領(lǐng)域，一邊著手開發(fā)基于GPU計算的應(yīng)用程序中間件，幫助程序員以更高效的方式開發(fā)基于GPU硬件加速的軟件，另一方面在G80的基礎(chǔ)上繼續(xù)優(yōu)化核心架構(gòu)，將MIMD架構(gòu)高效率的優(yōu)勢發(fā)揮到極致！
GT200核心：真正的并行計算架構(gòu)
G80依然只是為DX10 3D渲染而設(shè)計的，雖然MIMD架構(gòu)本身能夠勝任并行數(shù)據(jù)計算的需要，但NVIDIA發(fā)現(xiàn)圖形架構(gòu)還有繼續(xù)改進(jìn)的余地，只要在核心內(nèi)部設(shè)計全新的控制模塊，并對微架構(gòu)進(jìn)行專門的優(yōu)化，就能將GPU的圖形架構(gòu)改造成更加適合非圖形領(lǐng)域的并行數(shù)據(jù)處理架構(gòu)。
第一代統(tǒng)一渲染架構(gòu)的主要目的是把原本像素著色、頂點(diǎn)著色以及新增的幾何著色，統(tǒng)一交給流處理器來處理。而NVIDIA的GT200核心則被稱為第二代統(tǒng)一渲染架構(gòu)，其主要含義就是將圖形處理架構(gòu)和并行計算架構(gòu)完美的結(jié)合起來，成為一顆真正意義上的通用處理器，超越圖形處理器的概念！
GT200相對于G80，不止是把流處理器數(shù)量從128個擴(kuò)充到240個這么簡單，其實最關(guān)鍵之處是對TPC（線程處理器簇）和SM（流處理器簇）的改進(jìn)：
新增Atomic原子操作：透過原子操作，硬?；蟮木€程操作管理將更加有序和具體，這也就意味著像素或者其他類型如通用計算應(yīng)用的Thread的生成、仲裁、泵送、內(nèi)存位置確定和執(zhí)行過程都將變得更加精確和高效，Atomic單元和原子操作的引入也為未來NVIDIA構(gòu)架最終實現(xiàn)并行化設(shè)計起到了關(guān)鍵的先導(dǎo)作用。
每個SM可執(zhí)行線程上限提升：G80/G92核心每個SM（即不可拆分的8核心流處理器）最多可執(zhí)行768條線程，而GTX200核心的每個SM提升至1024條，而且GTX200擁有更多的SM，芯片實力達(dá)到原來的2.5倍！
每個SM的指令寄存器翻倍：GTX200與G80核心在SM結(jié)構(gòu)上基本相同的，但功能有所提升，在執(zhí)行線程數(shù)增多的同時，NVIDIA還將每個SM中間的Local Memory容量翻倍（從16K到32K）。Local Memory用于存儲SM即將執(zhí)行的上千條指令，容量增大意味著可以存儲更多的指令、超長的指令、或是各種復(fù)雜的混合式指令，這對于提高SM的執(zhí)行效能大有裨益。
DX10游戲會越來越多的使用復(fù)雜的混合式Shader指令，一旦排隊中的超長指令溢出或者在N個周期內(nèi)都排不上隊，那么就會造成效率下降的情況，此時雙倍寄存器容量的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。由于Local Memory并不會消耗太多晶體管，因此將其容量翻倍是很合算的。
紋理單元數(shù)量提升，比率下降，達(dá)到了ATI當(dāng)年鼓吹的3:1水平
其它改進(jìn)還有：幾何著色性能提升，提高雙指令執(zhí)行（Dual-Issue）效率，達(dá)到93%-94%之多，支持雙精度64Bit浮點(diǎn)運(yùn)算，運(yùn)算能力為單精度的1/8。
綜合來看，GT200除了流處理器、紋理單元、光柵單元這些硬貨數(shù)量增多對游戲性能大有裨益以外，其它細(xì)節(jié)部分的優(yōu)化跟游戲關(guān)系不大。因為GT200是為并行計算而設(shè)計的，從GT200開始，GPU計算變得更加實用和普及，NVIDIA的Tesla開始進(jìn)入科學(xué)實驗室，并殺進(jìn)超級計算機(jī)市場。
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