N卡號還是A卡好

N卡和A卡兩家架構(gòu)問題要深究就得寫一本書了。下面就簡單通俗的介紹一下，方便初學(xué)者理解。在DX9以前的時代，兩家的架構(gòu)主要由像素單元、頂點單元、紋理單元、光柵單元組成，一個渲染流程的所有單元綁在一起組成一條渲染管線，管線越多，性能就越強。而3D游戲的畫面以4D指令居多像素有RGBA，頂點有XYZW，這些單元就被設(shè)計成了一次能處理4D指令的處理器，屬于指令級并行架構(gòu)，對于當(dāng)時的游戲環(huán)境來說這種架構(gòu)效率很高。但到了DX9后期甚至DX10時代，游戲中的1D、2D、3D指令開始頻繁混合出現(xiàn)，像素與頂點的渲染比例也有了改變，原先的架構(gòu)就變得效率低下了，比如一個單元一次能處理4D運算，當(dāng)碰到1D運算時就只用到4/1的資源，剩下3/4的資源就閑置掉了，相當(dāng)于效率降低了4倍。而有些游戲的像素渲染量明顯多于頂點，那么這些數(shù)量比例固定的單元就效率低下了，比如像素單元吃力的時候，頂點可能比較空閑，非常浪費硬件資源。為了解決這個問題，NV和ATI就對各單元的數(shù)量比例進行了調(diào)整，但都治標(biāo)不治本。這時候重新設(shè)計新的架構(gòu)成為了必然。結(jié)果，從DX10時代起，兩家的架構(gòu)就起了翻天復(fù)地的變化。當(dāng)兩家DX10產(chǎn)品面市后，人們驚奇的發(fā)現(xiàn)，竟然是兩種不同的架構(gòu)。N卡的架構(gòu)思路很簡單，用強大的前端處理器把所有指令拆分成一個個1D指令，而下面所有運算單元都變成了1D單元流處理器，這些流處理器都能當(dāng)做像素和頂點單元來使用，這樣不管碰到什么類型的指令都能“一擁而上”，完全解決了DX9時代固定單元的弊端。為了保證指令分派的高效率，這些流處理器都分成幾大組管理，每一組都具備完整的前后端及緩存單元，每個流處理器都對應(yīng)獨立的控制單元，效率幾乎達到100%的理想程度，是標(biāo)準(zhǔn)的線程級并行架構(gòu)，也是追求高效率的理想架構(gòu)。N卡的架構(gòu)看上去很完美，但缺點也很明顯，要想增加運算單元，必需以組為單位進行擴充，這樣連帶的前后端控制單元、功能單元和緩存都會成正比增加，晶體管消耗嚴(yán)重，所以在相同晶體管數(shù)量的情況下，N卡能做的流處理器就相對少很多。在流處理器數(shù)量相對少的情況下，處理4D指令時又會顯得性能不足因為要耗費四個流處理器去處理一個指令，所以N卡的流處理器頻率都會比核心頻率高出一倍以上，以彌補數(shù)量上的缺陷，但高頻率帶來的翻倍流水線又再次消耗了大量晶體管，最終結(jié)果就是功耗巨大，制造難度極高?？偨Y(jié)，N卡架構(gòu)執(zhí)行效率硬件資源利用率極高，靈活性強，在實際應(yīng)用中容易發(fā)揮峰值性能。但運算單元較難堆砌，理論運算能力也受到較大限制。低良品率和功耗問題也一直如影隨形。A卡方面，也是采用通用的1D流處理器做為執(zhí)行單元，每5個流處理器為一組，每組一次最大可接收一條5D指令而N卡接收的是1D指令，在前端上就把所有指令打包成一個個5D指令發(fā)下去而N卡是拆分成一個個1D發(fā)下去，當(dāng)接到5D指令后，下面的5個流處理器就可以并行執(zhí)行，屬于指令級并行架構(gòu)，又被稱為5D架構(gòu)，這樣的設(shè)計可以實現(xiàn)高指令吞吐。同時控制單元與運算單元可做到分離，流處理器的增加不會牽動其它單元，晶體管消耗較少，所以A卡的流處理器數(shù)量一般都能做到N卡的4-5倍，芯片面積反而較小，理論運算能力也遠強于N卡，功耗也相對要低一些。但是，A卡架構(gòu)的缺點也很明顯，雖然理論計算性能強大，但較少的控制單元限制了其指令調(diào)度效率，下面流處理器越多，前端壓力就越大。一旦碰到混合指令或條件指令的時候，前端就很難實現(xiàn)完整的5D打包，往往變成3D、2D、1D的發(fā)下去了，造成每組流處理器只有3、2甚至1個在工作，幾乎一半的單元浪費掉了，再加上每個5D包里面可能存在最糟糕的組合比如有先后關(guān)系的指令被包到了一起，常常導(dǎo)致部分指令被踢出去再走一次打包運算的流程。程序要想針對這種架構(gòu)優(yōu)化，必需減少混合、條件指令的出現(xiàn)需要耗費程序員的大量精力，或杜絕這是不可能的。所以在軟件優(yōu)化度上A卡也是處于劣勢的，常常無法發(fā)揮應(yīng)有性能?？偨Y(jié)，A卡架構(gòu)優(yōu)勢在于可以方便的擴充運算單元，實現(xiàn)強大的理論運算能力，晶體管消耗較少，功耗容易控制。但流處理器擴充得越多，效率就越低下，對于復(fù)雜多變的任務(wù)種類適應(yīng)性不強，如果沒有軟件上的支持，常常無法發(fā)揮應(yīng)有性能。所以A卡除了需要游戲廠商的支持外，自己也要常常發(fā)布針對某款游戲優(yōu)化的驅(qū)動補丁造成A卡發(fā)布半年后，還可通過驅(qū)動提升性能的現(xiàn)象。小節(jié):兩家在DX10架構(gòu)上走上了完全相反的設(shè)計路線，而且都走得很極端。NV選擇的線程級并行路線在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出了良好的性能，但這類架構(gòu)的弊端就是龐大的晶體管規(guī)模和制造難度，功耗也很難控制。而AMD對指令級并行架構(gòu)的信心來自于DX9時代的輝煌，畢竟3D游戲中的4D指令還是占了較大比例，其龐大的運算單元有著很大發(fā)揮空間，但指令調(diào)度限制較大，效率低下的問日趨嚴(yán)重。如果兩家都沒有解決自身缺點的辦法，那么終有一天會撞到南墻果然，在DX11后就同時撞上了在物理加速技術(shù)方面，全球主流的是Havok技術(shù)，目前為INTEL所有，平臺支持度高，各領(lǐng)域巨頭包括AMD也都默認(rèn)對其支持，可以說是最通用的技術(shù)，在游戲支持度上占了60%以上市場份額。但該技術(shù)偏重CPU處理少部分可由A卡協(xié)處理，性能比較有限，可展現(xiàn)的效果規(guī)模較小。而物理技術(shù)的另一股新勢力就是AGEIA公司的PhysX技術(shù)，硬件上以獨立的加速卡形式存在，性能專一且強勁，能夠展現(xiàn)更復(fù)雜的物理效果，但該技術(shù)并不開放，需要購買加速卡才能實現(xiàn)，限制了其支持度。自08年NV收購AGEIA公司后，PhysX技術(shù)就變成N卡專屬，在DX10以后的N卡中都集成了PhysX物理引擎，但封閉的策略還是沒變，要想實現(xiàn)PhysX物理效果，用戶必需擁有一塊DX10以上級別的N卡，這對于游戲廠商來說是比較冒險的，如果“性能足夠”的N卡硬件用戶量不足，那么軟件廠商就虧大了，加上這類只能由特定硬件實現(xiàn)的技術(shù)很難用在多人對戰(zhàn)游戲上因為游戲中所有玩家互動結(jié)果和視覺障礙都要絕對一至，所以采用PhysX技術(shù)的游戲數(shù)量至今也沒占到主流，很多廠商寧可對N卡優(yōu)化，也不支持PhysX技術(shù)。不過NV通過強勢的營銷策略，甚至有些時候是“非常規(guī)”的營銷，為人所知，市場前景也是被看好的?？偨Y(jié):在物理加速技術(shù)上NV屬于劍走偏鋒型，企圖利用封閉的技術(shù)搞壟斷排擠與索尼的儲存卡記憶棒有點相似，但要排擠主流的INTEL、AMD陣營是極其困難的，畢竟在硬件占有率上INTEL、AMD的CPU就占了97%以上市場，即使是顯卡市場也是INTEL占了大頭，這種壟斷地位極難攀越。結(jié)局是否和索尼一樣我們不得而知。目前來看，支持PhysX技術(shù)的游戲只相當(dāng)于Havok的三成左右，數(shù)量不占優(yōu)勢，而很多初學(xué)者把支持物理加速技術(shù)和游戲優(yōu)化的概念搞混了，以為針對N卡優(yōu)化的游戲就采用PhysX技術(shù)，其實這兩者沒有什么關(guān)系，針對N卡優(yōu)化的游戲雖然較多，但采用PhysX物理技術(shù)的游戲是比較少的。這方面兩家算是不分勝負(fù)，不過在選購上N卡又多了個籌碼。高清解碼方面，自藍光戰(zhàn)勝HD-DVD后，市場上高清片源開始增多，但高清影片播放時的解碼任務(wù)對當(dāng)時的雙核CPU來說是非常吃力的，中端以下CPU全線投降，這時候NV和AMD適時的在DX10架構(gòu)中加入了高清解碼功能，分擔(dān)幾乎所有的CPU工作，讓低端CPU也能流暢的播放高清電影。當(dāng)時高清格式主要有三種，奇怪的是N卡只支持一種格式的完全解碼，這就導(dǎo)致N卡玩家在播放別的格式高清影片時CPU還是非常吃力，甚至卡頓；而A卡則支持了雙格式解碼剩下一種格式運算量不大，CPU能搞定，這樣A卡用戶即使在入門級的CPU下也可以流暢播放高清了，CPU還有大量余力干別的事。從此A卡適合看電影的說法就流傳下來了。不過N卡到了DX11架構(gòu)后也支持了雙格式解碼，解碼能力終于可以向AMD看齊，不過這時候CPU已經(jīng)發(fā)展了三四代，入門級CPU都可以應(yīng)付高清播放，顯卡的解碼能力已經(jīng)沒那么亮眼了?？偟膩碚f，A卡和N卡在游戲中的表現(xiàn)是各有優(yōu)劣，在多數(shù)游戲測試中都是互有勝負(fù)，可以說是平分秋色。而“N卡玩游戲好，A卡看電影好”這種中國式謬論我們還是少聽少說為好，否則會極大的限制你技術(shù)水平的長進。N卡和A卡雖然架構(gòu)有別，但為了與各類軟硬件兼容，都是遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，所以在性能的實現(xiàn)上都是一樣的。而單機游戲廠商每一款大作的推出，都是里程碑式的宣傳效應(yīng)，單機游戲廠商的支持傾向也成為了兩家必爭之地，所以我們常常會在單機游戲大作中輪番看到兩家品牌標(biāo)志。而這個現(xiàn)象則導(dǎo)致了相當(dāng)數(shù)量的初學(xué)者進入了一個誤區(qū):誰家支持的游戲多，誰的顯卡就好。其實事實并沒有這么簡單，每個賣游戲的廠商眼中永遠只有玩家數(shù)量，不會傻到為了某一家而放棄另一家，所以即使宣稱專為某家顯卡優(yōu)化的游戲，也會給另一家顯卡留下相當(dāng)程度的后路，所以在多數(shù)游戲測試中即使兩家顯卡互有勝負(fù)，其差距也不大。而網(wǎng)絡(luò)游戲方面，玩家數(shù)量就是游戲商的生命，巴不得老爺機的玩家都能玩自己的游戲，所以除了對硬件要求較低以外，對兩家顯卡的支持更不會有什么區(qū)別。