完美性能: 隆重推出英伟达™ 精视™ (NVIDIA® GeForce®) GTX 690

2012 年 4 月 28 日

作者 James Wang

在英伟达四年多以前着手打造 Kepler GPU 架构时,首要的焦点是节能。我们发现,处理器越来越多地受限于功耗。提升性能的唯一方式是能够以同等的功耗完成更多工作。

Bjorn3D 是一家自从 Voodoo 时代就开始测试显卡的网站,该网站的文章这样总结道:「英伟达精视 GTX 680 不仅仅是最快的单 GPU 显卡,而且也是 Bjorn3D 测试过的最节能、最安静的高端旗舰显卡。」

节能性对高端显卡来说很重要,而对于打造双 GPU 显卡来说,节能性可以称得上十分关键。 在双 GPU 显卡中,两颗 GPU 必须争夺有限的功耗、散热和显卡空间。而这正是 Kepler 最值得称道之处。

全新的英伟达精视 GTX 690 是英伟达公司的旗舰显卡。该显卡采用两颗 Kepler GPU,不但在 3D 性能方面开创了纪录,而且其节能性令人难以置信。英伟达精视 GTX 690 的性能几乎等同于两块组成速力配置的英伟达精视 GTX 680,然而功耗和噪音却小得多。

我们的工程师并不满足于仅提供强劲的性能,他们又向前迈出了一步。从法拉利的 F12 Berlinetta 到 B&W 的 Nautilus 扬声器,任意一种旗舰级产品都是外形与功能并重。在英伟达精视 GTX 690 上,我们的工程师和工业设计师在视觉上运用全新的美感来表现 Kepler 双 GPU 显卡不折不扣的强劲性能。

工业设计

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英伟达精视 GTX 690 的工业设计直接反映出了隐藏在该显卡外表下的内容: 两颗 Kepler GPU、巨大的图形处理能力、超长的产品寿命。从视觉上看,强悍的金属外观和裸露的散热片犹如 F1 赛车的发动机缸体一般。

显卡的正面板由两种材料制成。 外框架由铸铝制成,采用三价铬电镀处理,令显卡坚固耐用、具有哑光效果。中央风扇外壳由镁合金注射成型。由于镁合金具有重量轻、散热快以及可抑制噪音的特性,因而在汽车与航空领域 (包括布加迪威龙跑车和 F-22 猛禽战机的引擎) 中应用广泛。为了打造出风扇外壳所需的复杂几何图形,我们运用了一种叫做触变成型的注射成型方法,将液态的镁合金注射到模具中。这种方法让我们能够打造出精美的几何图形以及实现完美的紧密配合。

散热与噪音

高性能显卡上的整体游戏体验在很大程度上受发热量与噪音的影响。理想的显卡虽然快,但是发热量小且运行安静。

英伟达精视 GTX 690 通过一对定制的均热 板散热片来实现冷却。不同于传统散热片所采用的传导散热方式,均热板利用导热性更胜一筹的蒸发散热方式。每一个均热板内部都含有少量的纯净水。随着 GPU 温度升高,水会蒸发,从而带走这一过程中的热量。蒸汽到达散热片顶端时,就会冷却,凝结成水,这一过程会不断地重复。这有点像微型的水冷系统,由于液体完全处于散热片之内,因此无需配管也没有机会漏液。

中置的轴流式风扇引导空气吹过散热片。气流越流畅,产生的噪音就越小。我们的工程师投入了巨大精力来优化散热片间距和气流吹进散热片的角度。风扇正下方区域刻有低矮的通道,以促进气流的流畅度。风扇下方的所有部件均设计为低矮型,这样就不会导致湍流或阻碍气流。我们的声学工程师还对风扇控制软件进行了微调,使风扇转速的变化呈循序渐进式,而非骤变。

所有这些措施不但降低了所产生的噪音,更令噪音变得不易察觉。由于消除了显卡杂波,因此消除了高频声。当你单单只听风扇时,它的声音干净而流畅。

性能

双 GPU 显卡类似于把双路英伟达速力配置浓缩到一块显卡当中。尽管过去双 GPU 显卡在性能上一直落后于同档的英伟达速力配置。当把两颗 GPU 放到同一块显卡上时,它们合在一起的发热量超出了最强散热器的负载范围,结果是必须降低时钟频率。例如,在上一代产品中,最快的单 GPU 显卡图形时钟频率为 722 MHz,而显存数据传输率是 4008MHz。在双 GPU 显卡上,图形时钟频率为 607 MHz,显存数据传输率是 3212MHz。

Kepler 全力专注节能性的做法在这方面带来的回报最为可观。英伟达精视 GTX 690 上的 GPU 动态提速频率为 1019 MHz,仅比英伟达精视 GTX 680 的 1058 MHz 低一点点 (2.8%)。而且,所有其它技术参数都相同: 两款显卡在核心数量、显存速度、每颗 GPU 的显存带宽等方面均相同。

这意味着,英伟达精视 GTX 690 的性能就像两块英伟达精视 GTX 680 组成速力配置一样,两颗 Kepler GPU 置于同一块显卡上与单 GPU 显卡相比几乎没有任何折中。

英伟达精视 GTX 690 规格参数

CUDA 核心数量 3072
基础频率 915 MHz
动态提速频率 1019 MHz
显存配置 4GB / 512 位 GDDR5
显存速度 6.0 Gbps
电源连接器 8针 + 8针
热设计功率 300W
输出端口 3 个双链路 DVI
迷你 Displayport 1.2
总线接口 PCI Express 3.0

在游戏性能方面,英伟达精视 GTX 690 十分惊人,它能够毫不费力地以最高设置运行几乎所有的当今游戏。为了真正发挥它的性能,玩家可以连接三台显示器,在英伟达环绕模式下以 5760 x 1080 分辨率畅玩自己钟爱的游戏,玩家甚至能够采用英伟达 3D 立体幻镜环绕模式来运行游戏。



在上述游戏中,英伟达精视 GTX 690 平均比英伟达精视 GTX 680 快 75%。

更光滑的边缘和更流畅的帧速率

FXAA 和英伟达自适应垂直同步是我们在英伟达精视 GTX 680 发布之时推出的两种技术,这两种技术在英伟达精视 GTX 690 上则更加有用。

以高分辨率运行游戏时,尤其是以环绕模式运行时,会占用大量的显存。传统的 MSAA 一般会占用四倍显存,通常导致该抗锯齿技术运用起来不切实际。另一方面,FXAA 技术并不额外占用显存,但是却能够实现同等甚至更好的抗锯齿效果,从而让玩家能够在启用抗锯齿的情况下以超大分辨率运行游戏。



「传送门 2 (Portal 2)」中的 FXAA。 点此 查看 4xMSAA 与 FXAA 之间的缩放对比。

与之类似,自适应垂直同步技术能够根据帧速率情况来启用和关闭垂直同步,因而自然是英伟达精视 GTX 690 的伙伴。在极高的帧速率下,帧撕裂的情况很严重,不只是撕裂成两半,而是撕裂成多个独立的带状。启用自适应垂直同步后,可以在消除撕裂效果的情况下保持稳定的 60 FPS。假如帧速率降至 60 以下,该技术会动态地关闭垂直同步,以防止出现画面迟滞情形。

改进的帧速率测量

Kepler 采用了基于硬件的帧速率测量技术,该技术有助于最大限度减少画面迟滞现象。在英伟达速力模式下,两颗 GPU 通过处理依次接连的帧而达到分担工作负荷的目的,一颗 GPU 处理当前帧,而另一颗 GPU 则处理下一帧。然而因为每一帧的工作负荷不尽相同,两颗 GPU 完成处理所用的时间也会不同。如果以不同的间隔将这些帧发送至显示器,就会导致画面迟滞。

英伟达精视 GTX 690 采用测量机制 (类似于高速公路入口的交通测量仪) 来控制帧流量。 通过监控发送至显示器的帧以及对不一致的情形进行调整,帧速率就能够更加流畅和始终如一。

结束语

将两颗完全独立的 GPU 设计到一块显卡上是一个巨大的工程挑战。性能、功耗、发热量以及噪音之间的协调始终是一种此消彼长的情形。最终结果几乎总是要有所折中。

然而英伟达精视 GTX 690 也许是首款以全规格的形式出现且没有折中的双 GPU 显卡。它是大幅超越竞争对手的全球最快显卡。它比上一款产品运行起来更安静、功率更低。它囊括了诸多特性,可消除锯齿现象、保持流畅的帧速率。为了使其达到登峰造极的水准,该显卡采用了最好的材料,经专家设计,外观直接体现了内在的强劲性能。

该显卡专为真正的发烧友而设计,厂商建议零售价为 999 美元。有些发烧友追求极致性能,有些玩家需要历经数代却不过时的显卡,对于他们来说,英伟达精视 GTX 690 代表了英伟达顶级游戏体验。

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