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NVIDIA GeForce RTX 30系列显示卡架构说明,单卡满足8K游戏需求

时间:2020-09-14来源:申博太阳城浏览次数:

GeForce RTX 30系列除了在显示卡塞入更多运算单元之外,也导入许多全新架构与技术,带来更加出色的游戏效能表现,就让我们一起来看看目前已经发表的GeForce RTX 3070、RTX 3080、RTX 3090等显示卡的规格与特色。

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3090不是2080 Ti加价,而是TITAN下凡

从产品的命名来看,可以很容易看出GeForce RTX 3070、RTX 3080分别就是要取代前代产品GeForce RTX 2070、RTX 2080,而且它们的官方定价也相同,因此并不会有产品定为混淆的问题。有趣的是GeForce RTX 3090这款新出现的型号,并没有直接对应的前代产品可以参考,因此引发玩家联想,它是否为GeForce RTX 2080 Ti的接班人。

但NVIDIA官方否定了这样的说法。官方将GeForce RTX 3090定义为BFGPU(Big Ferocious GPU,大型凶猛GPU),其产品定位与TITAN RTX相同,除了搭载更庞大的运算资源外,还具有24GB显示记忆体,除了能将游戏效能推向极致之外,也能协助AI程式开发者与数位媒体创作者更快速完成工作,同时具有顶极游戏卡与专业工作卡等双重身份。

GeForce RTX 30系列首波登场的产品为GeForce RTX 3070、RTX 3080、RTX 3090。

GeForce RTX 3070就是用来取代GeForce RTX 2070的升级版本,官方定价都设定在美金499元。

根据官方提供的数据,GeForce RTX 3070能在1440p解析度下带来1.6倍的效能提升。

相较于前代产品,GeForce RTX 3080无论在渲染器(Shader)与显示记忆体上都有所提升。

GeForce RTX 3080在4K解析度下的效能增益更是达到2倍。

GeForce RTX 3090的定位与TITAN RTX相同,而非取代GeForce RTX 2080 Ti。

GeForce RTX 3090除了能带来极致游戏效能外,也能在AI运算、多媒体创作等领域发挥长才。

更肥、更大,不过更安静

为了要压制GeForce RTX 30系列显示卡的温度,NVIDIA GeForce RTX 3080、RTX 3090等在采用了全新的散热设计,显示卡前端的风扇一样会将气流从挡板区域直接排出,而后端则采用「贯通式」设计,让气流直接穿透显示卡的散热鳍片,并将废热透过机壳上半部的风道排出(如电源供应器的风扇或处理器区域的风扇)。

为了要达到贯通气流的效果,显示卡的电路板也经过重新设计,在尾端留下V字型切角,以利气流通过。受益于全新的散热设计,GeForce RTX 3080、RTX 3090的运作温度与噪音比GeForce RTX 2080、TITAN RTX都来得更低。

需要注意的是,这样的设计是针对一般构造的机壳设计,像是有些强调视察展现的机壳会透过转向卡将显示卡旋转为直立摆放,就可能降低全新散热设计的功效,因此可能需要考虑其他板卡商所推出的自制卡。

GeForce RTX 30系列将原本以背板支撑的结构设计,改变为使用一体成型的外框(图中最下方的部分)承载显示卡的重量,搭配千斤顶或高科技竹筷就能有效分散承重。

此外GeForce RTX 3080、RTX 3090还进一步改变电路板设计,以利在显示卡尾端安装「贯通式」风扇。上图为GeForce RTX 2080 Super,下图为 GeForce RTX 3080。

前端的风扇能将废热直接由机壳后方排出,尾端的风扇则将废热吹至上方。

如此一来就能强化显示卡的散热能力。

根据官方提供的数据,在350W的功耗条件下,GeForce RTX 3090的温度比TITAN RTX低摄氏20度,噪音也少了20dBA(加权滤波分贝值)。

架构翻新,AI效能再提升

GeForce RTX 30系列想当然尔一定会比GeForce RTX 20系列更加庞大,具有更多运算单元。若以GeForce RTX 3080与GeForce RTX 2080 Super进行比较,可以发现它的SM从48增加到68组,并将资料宽度增加2倍,每个时脉周期可以进行128次FMA(乘积累加)运算,CUDA核心数更是从3072飙涨至8704个,成长幅度相当可观。

在光线追踪的运算部分,GeForce RTX 30也具有专属的硬体运算单元,透过硬体反复迭代的方式取代多次软体运算,藉以提升运算效率。此外它也导入时域多边型侦测单元,能侦测在极小时间差之内的多个画格中,多边型是否被光源碰触,来达成加速同时开启光线追踪与动态模糊时的效能表现,最大甚至可提升8倍光线追踪运算效能。

在负担AI方面运算的Tensor Core部分,虽然每个SM中Tensor Core的数量降为一半,但受益于能进行的FMA运算加倍与SM总数提升等因素,整体运算效能还是有所成长。

在显示记忆体方面,因为考量成本因素,GeForce RTX 30系列并未采用HBM记忆体,而是在GeForce RTX 3070搭载GDDR6,并在GeForce RTX 3080、RTX 3090搭载GDDR6X记忆体。后者能在传输过程中使用4种不同电压状态,进而在单一时脉周期传输更多资料。

GeForce RTX 3080的各项规格与GeForce RTX 2080 Super有着显著提升。

其中SM的资料宽度增加2倍,每个时脉周期可以进行128次FMA运算。

GeForce RTX 30系列的硬体光线追踪运算也最佳化整体绘图效能。

新导入的时域多边型侦测单元(图中的Interpolate tri position)能够在光线追踪搭配动态模糊时发挥效用。

在不使用动态模糊的情况下,光线追踪仅需计算光源是否「碰触」到单一指定多边型,而在启用动态模糊后,就需额外加入时间因素,计算是否会碰触到多个多边型。

从另一张图可以清楚看到,右方为启用动态模糊后,系统需计算在3个在极小时间差之内的同一多边型是否被光源碰触,运算量提升不少。

全新导入的动态模糊光线追踪硬体加速设计能够提升8倍光线追踪运算效能。

在Tensor Core运算单元部分,虽然每个SM分配的数量降为一半,但因每个单元的运算能力加倍,以及SM总数提升,因此运算效能还是有所成长。图中的效能测试为BERT语音辨识。

在整体效能提升的帮助下,GeForce RTX 30系列的电力效率较GeForce RTX 20系列高出1.9倍。

GeForce RTX 3080、RTX 3090搭载GDDR6X记忆体,因为具有4种不同的电压状态,因此在单一时脉周期中传输更多资料。

为了避免杂讯干扰,系统会透过MTA编码(Max Transition Avoidance Coding)限制电压状态一口气跳4阶。从图中可以看到电压从0跳到1或2,但不会跳到3,以确保讯号纯净。(注:图中的黑色的「眼」越清晰,代表讯号越纯净)

受益于新架构所带来的帮助,GeForce RTX 3080在多款不同的游戏与程式中有着比GeForce RTX 2080 Super高出1.5至2倍不等的效能表现。

DLSS助攻8K游戏

DLSS 1.0随GeForce RTX 20系列显示卡于2018年9月发表,在经过实验与改善后,NVIDIA于2020年4月推出DLSS 2.0,带来更理想的升频效果,在对效能影响有限的情况下,提升游戏画面表现。

以NVIDIA官方的说法,DLSS能带来比原生解析度更好的视觉体验,举例来说,绘制1080p画面透过DLSS升频至4K的效果,会比直接绘制4K好。对于这种说法,我们不妨将它归类为「行销话术」即可。

身为BFGPU定位的GeForce RTX 3090,当然也是剑指8K游戏,然而随着游戏画质不断提升,对显示卡效能的需求也越来越高,若还要开启光线追踪等特效的话,DLSS就是必要的妥协。DLSS 2.0支援将2K至4K解析度的画面升频至8K,如此一来便能在维持一定画质的前提下提升FPS,让玩家也能享受流畅的游戏体验。

解决了游戏解析度的问题之后,就是影像输出问题。目前已经发表的GeForce RTX 3070、RTX 3080、RTX 3090等显示卡都搭载HDMI 2.1端子,只需透过1条缆线就能传输8K、60FPS、HDR讯号,能够省下以往需要多条缆线的麻烦,也能避免因为将画面切割传输的不同步问题。在影片播放部分,上述3张显示卡也都支援8K、60FPS的AV1格式硬体解码,在AV1逐步建立生态系统并日渐普及的现在格外实用。

以《德军总部:血气方刚》为例,纯以渲染器绘制单张画面需要51ms,若加入RT Core与Tensor Core则可虽短至12ms,。

GeForce RTX 3080以纯软体方式进行光线追踪绘图,需要花费37ms,若以RT Core进行硬体光线追踪绘图,则可缩短至11ms。若再加入第二代协同运算,则可在DLSS的协助下再缩短至6.7ms。

换另一种比较方式,使用GeForce GTX 1080 Ti在关闭光线追踪纯以渲染器绘图的时间需要12ms,若以GeForce RTX 3080火力全开搭配DLSS的情况下,在开启光线追踪时还能将绘图时间缩短至6.7ms。

在8K游戏的应用中,能让显示卡仅绘制2K解析度画面,并透过DLSS将画面升频至8K。

DLSS为透过AI提升画质的技术,从《看门狗:自由军团》的范例中可以看到升频至8K解析度的效果相当出色。

GeForce RTX 3090能将许多游戏在8K原生解析度设定下推上FPS 60帧,比较吃效能的游戏也能在DLSS的助攻下达标,。

过去8K讯号都需透过多条缆线传输,HDMI 2.1则能透过单一缆线就能传输8K、60FPS、HDR讯号。

目前发表的GeForce RTX 30系列显示卡都搭载HDMI 2.1端子,并支援8K、60FPS格式的AV1影像硬体解码。

AV1能将影片容量压缩至H.264格式的一半,但解码需花费更大的运算资源,需仰赖显示卡的硬体解码功能方能流畅播放。现在以有多个影音平台与播放软体导入AV1。

对于想要体验8K游戏的玩家而言,虽然GeForce RTX 3090并不能满足所有游戏的效能需求,但在搭配DLSS之后,已能提供一定的流畅体验,另一方面现在也没有更强大的游戏显示卡可以选用,因此可以说是当下的首选。

realme Buds Q 真无线耳机开箱实测:轻量防泼水、亲民价八百元有找

 

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