GeForce GTX 750 Ti/GTX 750 新技術(shù)解析

作為Maxwell GPU的先鋒軍，由于工藝的限制，GeForce GTX 750 Ti和GTX 750并沒有使用20nm的工藝打造，而是較為保守的使用了成熟的28nm工藝。而在架構(gòu)方面，全新的Maxwell架構(gòu)經(jīng)過了全新的設(shè)計(jì)，計(jì)算單元組織方式進(jìn)化為SMM（Sreaming Multiprocessors Maxwell），降低了SM尺寸，提高了SM數(shù)量及調(diào)度邏輯單元數(shù)量，主打每瓦特性能。

Maxwell架構(gòu)首發(fā)的兩個(gè)型號(hào)產(chǎn)品GeForce GTX 750 Ti和GeForce GTX 750均使用了新的GM107核心。這次新核心產(chǎn)品的發(fā)布與之前略有不同，一方面是受20nm工藝拖累，首發(fā)的GM107是一顆偏低端的核心，一改之前首發(fā)旗艦級(jí)核心的做法。另一方面，這兩張新架構(gòu)、新核心的顯示卡也沒有使用全新的產(chǎn)品序列，仍然和Kepler架構(gòu)產(chǎn)品一起使用GeForce GTX 700系列的命名，這次英偉達(dá)的做法相比之前經(jīng)常舊瓶裝新酒的做法可謂非常厚道。

GeForce GTX 750 Ti和GeForce GTX 750均基于Maxwell架構(gòu)中低端的GM107核心，其中前者使用的是全規(guī)格的核心，擁有640個(gè)CUDA處理器，可搭配1GB或2GB的128bit GDDR5顯存，預(yù)設(shè)頻率1020～1085/5400MHz，官方TDP僅60W；而后者屏蔽了一組SMM，擁有512個(gè)CUDA處理器，搭配1GB 128bit GDDR5顯存，預(yù)設(shè)頻率1020～1085/5000MHz，官方TDP僅55W。為了凸顯低功耗特性，GeForce GTX 750 Ti和GeForce GTX 750公版顯示卡都僅使用了5.75英寸、單槽位的身型，并且更都采用無外接供電設(shè)計(jì)。

根據(jù)英偉達(dá)的說明，GeForce GTX 750 Ti和GeForce GTX 750兩款新品上市（參考售價(jià)999元和799元）后，將會(huì)取代GeForce GTX 650 Ti的地位，下承GeForce GTX 650，上接GeForce GTX 660（GeForce GTX 650 Ti Boost將逐漸退市），并與AMD的R7系列多款顯示卡展開競(jìng)爭(zhēng)。

全新的麥克斯韋1.0架構(gòu)

英偉達(dá)表示，Maxwell架構(gòu)將會(huì)有兩代，用在GeForce GTX 750 Ti和GeForce GTX 750上的GM107核心和只用于移動(dòng)版的GM108核心均采用的是第一代的Maxwell 1.0，以28nm工藝制造，主打低功耗。而Maxwell 2.0，或者是第二代，傳說將會(huì)使用20nm工藝打造，會(huì)晚些到來，主打高性能與發(fā)燒友市場(chǎng)。

Maxwell 1.0主打的將是能耗比或者是每瓦特性能，通過英偉達(dá)之前推出的Tegra處理器和游戲設(shè)備SHIELD就可以看出，英偉達(dá)在原有的傳統(tǒng)游戲PC、工作站及超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域外，開始拓展一些新的市場(chǎng)。注重低功耗和每瓦特性能的顯示卡，可以應(yīng)用于新晉的、以Mini-ITX為例的小型PC和以Steam Machines為例的游戲主機(jī)，在家庭娛樂市場(chǎng)上進(jìn)一步分一杯羹。

GM107的核心布局與上代相比變化其實(shí)并不大，定位偏低的GM107核心擁有一個(gè)GPC，兩個(gè)64bit顯存控制器及配套的2組ROP單元（每組8個(gè)，共計(jì)16個(gè)），外加二級(jí)高速緩存。GPC里仍舊包含一個(gè)光柵引擎（Raster Engine），SM單元的數(shù)量增加為5個(gè)，組織方式也使用了全新的設(shè)計(jì)。隨著Fermi、Kepler、Maxwell架構(gòu)的逐步進(jìn)化，GPC里的SM架構(gòu)組織方式也從SM變成了SMX，再變?yōu)槿碌腟MM（Sreaming Multiprocessors Maxwell）。

Maxwell架構(gòu)的SMM，依然和SMX一樣，由PolyMorph引擎（2.0）、CUDA核心、Load/Store單元、SFU、Warp調(diào)度器和分發(fā)單元、Register File、紋理定址/拾取單元、紋理緩存、指令緩存等等組成。最主要的變化是，在PolyMorph引擎（2.0）和指令緩存區(qū)之下，Maxwell架構(gòu)將一個(gè)SM分為4個(gè)獨(dú)立的處理塊，每個(gè)獨(dú)立的處理塊擁有自己的指令緩沖區(qū)、調(diào)度器、32個(gè)CUDA核心，以及Load/Store和SFU單元。之前在Kepler架構(gòu)一個(gè)SMX里的紋理高速緩存和64KB共享顯存/一級(jí)高速顯存組合也發(fā)生了變化，由一對(duì)處理塊共享4個(gè)紋理過濾單元和一個(gè)紋理高速緩存，然后64KB共享顯存成為獨(dú)立單元，被4個(gè)塊共享。在SMM外，Maxwell架構(gòu)還將核心的二級(jí)高速緩存配置從GK107（同樣是一組GPC、兩組顯存控制器）的256KB大幅提升到了2 048KB，用以降低顯存帶寬需求。

除了全新的布局，控制邏輯分區(qū)、負(fù)荷均衡、時(shí)鐘門控粒度、編譯器調(diào)度、每時(shí)鐘周期發(fā)出指令條數(shù)等方面，Maxwell架構(gòu)也進(jìn)行了改進(jìn)。這樣Maxwell架構(gòu)，一改Kepler架構(gòu)的SMX主要大量堆CUDA計(jì)算核心，架構(gòu)效率會(huì)受到一定程度的影響的做法，核心降低了SM尺寸，提高SM數(shù)量及調(diào)度邏輯單元數(shù)量，以達(dá)到簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)與調(diào)度邏輯、節(jié)省了面積與功耗、降低計(jì)算延遲的目的。

除了架構(gòu)的革新，Maxwell還有幾點(diǎn)新的變化。首先，Maxwell改進(jìn)了在Kepler上加入的硬件H.264視頻編碼器NVENC，可以實(shí)現(xiàn)更快的編解碼速度（英偉達(dá)稱編碼速度可以提升1.5～2倍，解碼速度提升8～10倍），以服務(wù)于H.264視頻編解碼和自己的特色功能ShadowPlay，游戲視頻實(shí)時(shí)錄制。其次，Maxwell使用了全新的GC5功率狀態(tài)，能在視頻播放等輕載型使用場(chǎng)合降低GPU的功耗。除此之外，英偉達(dá)顯示卡一直以來的一些特性，比如支持PhysX、TXAA、GPU Boost、G-Sync、GeForce Experience等等，Maxwell核心、GeForce GTX 750 Ti和GeForce GTX 750都全部支持。

我們非常驚喜的看到，Maxwell所采用了的全新設(shè)計(jì)，一改之前Kepler使用龐大規(guī)模ALU設(shè)計(jì)的SMX，采用新的SMM，讓核心可以更有效的利用每一個(gè)計(jì)算單元，開始走上了追求效率之路。外加Maxwell架構(gòu)在編譯器調(diào)度、每時(shí)鐘周期發(fā)出指令條數(shù)等方面的改進(jìn)，以及容量更大的二級(jí)緩存等設(shè)計(jì)，使得每個(gè)計(jì)算核心的效率和每瓦特性能都有了顯著增長(zhǎng)。只是受到20nm制程工藝的拖累，我們暫時(shí)只能靠一顆偏低端的核心來嘗嘗鮮。不過對(duì)性能有較高要求用戶也無須著急，高性能Maxwell 2.0產(chǎn)品的出現(xiàn)只是時(shí)間問題。