RTX20系显卡值不值得买 RTX2080和RTX2080Ti详细评测

二、架构解析之全新内核体系

既然是一个全新设计的架构，我们就要好好看一看这个以计算机科学之父、人工智能之父艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing)命名的Turing图灵新架构到底有哪些过人之处，不过硬件架构总是伴随各种高深晦涩的技术名词、技术原理，即便专业人士也得好好研究才行，所以这里我们仅从高级层面，介绍一下新架构的大致设计、技术概况，以及能带来的实际好处。

在以往，NVIDIA为专业级计算卡、消费级游戏卡设计的都是统一架构，只是具体内部模块布局、技术支持、核心大小不同。好处是可以统一开发，降低成本，坏处是缺乏针对性，技术资源要么浪费要么不够。

这一次，NVIDIA选择了分而治之。针对高性能计算、图形渲染、人工智能、深度学习等专业应用的是Volta伏特架构，目前只有一个超大核心GV100，是迄今为止GPU历史上最大的核心，台积电12nm工艺制造，集成多达210亿个晶体管，核心面积达815平方毫米，妥妥的怪物级核弹。

而针对游戏显卡的就是Turing图灵架构，也是台积电12nm(有说法称最初计划使用三星10nm)，其中最大的核心TU102集成189亿个晶体管，核心面积754平方毫米，是仅次于GV100的史上第二大GPU核心。

相比上代Pascal帕斯卡家族的大核心GP102，它的晶体管数量增加了55％，面积则增大了60％，甚至是次级新核心TU104都超越了GF102，拥有136亿个晶体管、545平方毫米面积。

新架构核心之所以如此庞大，除了CUDA核心规模继续增大、升级Shading着色渲染之外，更关键的是RT Core光线追踪核心、Tensor Core人工智能核心的加入，这也是新架构革命性变化的根本支撑。

拥有全新着色性能的SM CUDA核心阵列、支持高达每秒100亿条光线计算的RT光线追踪核心、为实时游戏画面导入AI人工智能加速的Tensor核心，三者就构成了图灵架构的三大支柱，各自有不同分工又互相协作，共同实现新的游戏渲染画面。

同时，NVIDIA强调新架构的单个CUDA核心着色渲染性能是帕斯卡架构的1.5倍，第一次可以在4K分辨率、HDR开启的情况下，提供流畅的游戏体验，真正开启4K时代。

按照NVIDIA的说法，RTX 2080就能基本实现4K分辨率下60FPS的游戏帧率，RTX 2080 Ti更是能够达到70-80FPS。当然具体还要看游戏需求，以及游戏设置，特别是某些高要求的技术特性，光线追踪打开后别说4K了，就连1080p就比较吃力。

图灵架构的基本组成单元之一还是CUDA核心与SM流处理器阵列，这也是2006年的G80以来NVIDIA GPU的基石。

事实上，图灵架构的SM阵列也融合了伏特架构的不少特性，相比帕斯卡架构差别还是挺大的，比如每一组TPC里的SM阵列由一个增至两个，同时SM内部的组成方式也截然不同。

帕斯卡架构每个SM阵列集成128个FP32浮点单元，图灵架构则改成了2个FP64双精度浮点单元、64个FP32单精度浮点单元、64个INT32整数单元、8个Tensor核心、一个RT核心。支持浮点和整数并发操作，并有新的执行数据路径，类似伏特架构汇总的独立线程调度。

按照NVIDIA的统计，每执行100个浮点指令，平均会有36个整数指令，两种指令可以并发执行。

如此一来，帕斯卡架构的整数和浮点计算就可以分配得更加均衡，并与新的Tensor、RT核心相配合，更合理、高效地完成各种负载。

整体而言，图灵核心的CUDA阵列可以每秒执行14万亿次FP32浮点操作、14万亿次INT32整数操作。

缓存架构也彻底变化，由两个载入/存储单元牵头，一级缓存和共享缓存整合在一起，而且容量灵活可变，可以是64KB+32KB，也可以是32KB+64KB，大大降低了延迟，带宽也翻了一番。

二级缓存容量则从3MB翻倍到6MB。

NVIDIA宣称，新架构每个CUDA核心的着色渲染性能比上代平均提升50％，部分游戏可达70％左右，VRMark虚拟现实测试成绩甚至翻了一番还多。

当然这只是基础理论上的数字，实际性能还要看其他部分和整体指标。

图灵架构还首发搭配新一代GDDR6显存，目前业界最快，等效频率高达14GHz，搭配352-bit位宽可以带来616GB/s的惊人带宽，相比于GTX 1080 Ti在位宽不变的情况下提升了27％，也比用了2048-bit HBM2高带宽显存的AMD RX Vega 64高了27％。

而且关键是，GDDR6的成本比HBM2低得多。

另外，NVIDIA还对新显存进行了各种优化，信号窜扰降低了40％，更利于运行稳定和进一步超频。

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