本帖最后由 xeon_phi 于 2016-6-28 16:08 编辑
前言
2012年，NVIDIA首次推出28nm工艺的开普勒架构显卡GTX 680，连续三代旗舰游戏产品GTX 780Ti和GTX 980Ti坚持使用28nm工艺，虽然两家厂商都通过更换架构使显卡性能保持一定幅度的性能提升，但要想继续提高性能更换工艺制程已是迫在眉睫，可偏偏下一代20nm工艺难产，受到生产成本的考虑和多种因素的制约，NVIDIA和AMD都不约而同地放弃了20nm工艺转而把目光投在了1Xnm工艺上。如今随着台积电16nm FinFET的成熟，NVIDIA也终于顺势推出了新一代的帕斯卡旗舰游戏显卡GTX 1080，在同时更换工艺制程和架构的情况下，GTX 1080性能是否会突飞猛进，下面就来看看我们针对GTX 1080的详细测试吧。
深度解析帕斯卡架构
首先我们要说的是，就目前基于GP104确实非常强大，而帕斯卡架构看起来像是一个新与旧的混合体，它并没有革命性的变化，但却有着非常重要的改进。麦克斯韦这代架构让NVIDIA无论是消费领域还是专业领域都大获成功，帕斯卡作为架构的更新迭代，NVIDIA并没有做出任何根本性的改变，体系架构下的基本吞吐量一直没有改变，ALU、纹理单元、ROP，包括缓存的执行其实都和GM2xx的执行非常相似。NVIDIA在这代显卡上依靠大幅提升频率把计算总吞吐量提高至9TFLOPs，并且更新了内存的子系统以喂饱GP104这头野兽。
GP104核心拥有20组SM单元，每组SM单元有128个CUDA核心，而GP100核心中每组SM单元是64个CUDA核心，而GP104在这点上跟GM204、GM200核心是一样的，每个SM单元由4部分包含32个CUDA核心的小单元组成。
在时钟频率方面，提升到如此高的频率重要得益于16nm FinFET工艺，更先进的工艺使NVIDIA在314平方毫米里塞进了72亿个晶体管，而采用FinFET工艺的晶体管，也使NVIDIA在提高功耗和时钟频率的同时把实际功耗维持在一个非常可观的水平。
为了喂饱GTX 1080，NVIDIA做出了一些非常重要的变化，以提高其有效的内存带宽，第一个就是采用了GDDR5X显存，为GTX 1080带来了等效10Gbps的GDDR5X，单是理论带宽就有高达43%的提升，远超麦克斯韦上使用的等效7Gbps的传统GDDR5显存。其次就是第四代的Delta色彩压缩技术，新一代Delta色彩压缩技术可以更高效地实现2:1的压缩比，同时，全新的4:1、8：1高压缩比模式也已被GTX 1080所采用，这使得显存利用率再次达到一个新高度，相当于等效提升了对应比例的显存带宽，第四代delta色彩压缩技术同上代相比能够提高20%的有效带宽，或是减少17%的内存带宽需求。
帕斯卡虽然并不是NVIDIA在架构方面有重大革新的一代架构，但这不意味着没有新增功能。针对上一代麦克斯韦在异步运算下较弱的问题，帕斯卡引入了像素级的指令线程抢占技术，提供更快的指令线程切换能力，帕斯卡的抢占不仅能作用于图形任务，在计算任务中亦可，其工作原理类似。对于游戏来说，像素级抢占和线程级抢占相结合让帕斯卡架构GPU可以以极快的速度和最小的性能开销实现抢占，对于CUDA计算任务亦然。
除此以外，NVIDIA在前端的多边形引擎单元功能做了改进，引入了同步多投影引擎（SMP，Simultaneous Multi-Projection）技术，官方表示该技术可以大幅提升游戏特别是VR性能，依靠这项技术，多分辨率着色（Multi-Res Shader）性能可提升40%，VR性能可提升50%。
NVIDIA还设计了全新的SLI桥接器，传统的桥接器进行双卡互联时只需要连接每张卡上的一根SLI金手指即可，而这种全新的桥接器需要同时连接GTX 1080上的两根SLI金手指，以提高GPU之间的数据传输带宽。这个全新的SLI桥接器叫做“New SLI HB Bridge”，使用这个全新的桥接器时，GTX 1080的SLI接口运行在650MHz，而传统的桥接器搭配之前的GPU只能运行在400MHz。GTX 1080的全新SLI系统能够提供上代GPU SLI系统2倍的带宽，这对于4K这样的高分辨率及VR输出尤为重要。而且全新的桥接器可以实现更平滑的画面输出，在游戏中能够为玩家带来更顺畅的游戏体验。不过遗憾的是，由于全新的桥接器需要使用两根SLI金手指才能工作，因此使用New SLI HB Bridge的GTX 1080只能实现双卡SLI。
本次我们收到来自影驰送测的GTX 1080 Founders Edition，Founders Edition（暂译创始人版）是由NVIDIA设计、制作并面向市场分发，可以理解为公版，毕竟这个版本在以前多不进入流通市场。因此，Founders Edition在选料上更加考究，贴近原厂标准，最后运行起来会更加安静、性能更强、超频体质也更好。
概览
基本规格：
显示核心：NVIDIA GP104-400
流处理器：2560个
显存位宽：256bit
显存容量：8192MB GDDR5X
视频输出接口：3x DP、1x HDMI、1x DVI-I
默认频率：1607/1251 MHz
Boost频率：1734MHz
TDP：180W
外接供电：8 Pin
厚度：二槽
显卡的背面配备有全覆盖的金属背板，喷有黑色的磨砂漆，而且上面蚀刻有GeForce GTX 1080的Logo字样，背板在保护显卡背面元件的同时也有利于显卡的散热。
视频输出接口方面配备了三个Display Port接口，一个HDMI接口，一个DVI接口，这基本上已经成为目前主流显卡的标准输出接口配置。GTX 1080的视频输出接口支持的规格略有升级，HDMI支持到2.0b标准，DP接口完全支持DP 1.3标准。
散热器的顶部带有GeForce GTX系列的Logo，该Logo内部带有LED灯，通电后会有绿色的灯光效果，其实就是我们常说的信仰灯。
卡上带有的两根SLI金手指，我们在前面提到过，这是全新设计的SLI结构，增加的金手指能有效提高GPU之间的数据传输带宽。
得益于台积电的16nm FinFET工艺，GTX 1080对比上一代旗舰卡在性能暴涨的同时又降低了功耗，所以卡上的供电接口部分只用一个8Pin的辅助供电就足够了。
散热器的涡轮风扇，日常使用转速不高，非常安静。
散热器拆解与细节介绍
我们一步步拆解这款公版的显卡散热器，这里有一点我们要说的是这款公版散热器拆解略微复杂，可以看出NVIDIA这款公版散热器设计非常考究，用料与做工都很讲究，与非公版显卡的散热器相比各有优势和特点。这里我们先拆解了散热器的外壳，外壳采用六角头螺丝固定。
带有信仰灯的外壳部分，内部引出一条2pin的电源线，为LED灯供电。
被拔下“外衣”的GTX 1080，可以看到散热器在覆盖GPU核心部分的巨大散热片，这个就是Vapor Chamber真空腔均热板散热器，在NVIDIA公版散热器上较为常见。
拆下VC散热器让大家近距离观察，上面布满了密密麻麻的散热鳍片。
散热器的底座非常平整，采用了纯铜镀镍的设计。
把散热器剩余部分完全拆解完毕，除了涡轮风扇外散热器全部部件都采用金属材料，可谓是业界良心。
散热器框架的背面在对应显存以及供电元件部分位置都贴有导热贴。
PCB及供电设计介绍
拆掉散热器后的显卡本体，核心和显存在左边，供电在右边。
显卡背面依旧是密布的电器元件，而这张卡也把显卡的PWM芯片设计在了背面。
GP104-400核心的真面目，从上面的编号看这块核心是2016年第18周生产的。
来自美光的GDDR5X颗粒，与GDDR5相比频率不变但数据预读位宽翻倍，总带宽大幅提升，速率10Gbps，单颗容量1GB，总共8颗。
这张GTX 1080采用了5+1相的数字供电设计，其中5相为核心供电，1相为显存供电。
MOSFET是来自Alpha&Omega的AOE6930，采用上下桥一体封装，在Vgs=10V时内阻为4.3毫欧。
供电PWM控制芯片为uP9511P，这是一颗六相的PWM芯片，目前公版和非公版卡都采用这颗PWM芯片。
测试平台及GPU-Z识别显卡基本信息
CPU：Intel Core i7-6950X
主板：GIGABYTE X99-Ultra Gaming
内存：G.Skill TridentZ DDR4-3200 8GB*4
显卡：Galaxy GTX 1080 Founders Edition
硬盘：OCZ TR150 480GB
电源：SilverStone 850W
散热器：Corsair H105
OS：Windows 10
Driver：ForceWare 368.39
GPU-Z 0.8.8只能识别该显卡的大部分信息，显卡ASIC无法检测，而且显存超频后也不能正确显示当前的频率，核心最大Boost频率达到1873MHz，电压为1.05V。
性能测试数据汇总及分析
此次测试我们采用全新的游戏及测试程序，重新推倒之前的测试体系，加入大量DX12的测试项目，以体现当前显卡的目前主流游戏和未来主流游戏里的准确性能参考，所以我们在这次评测的对比样本采用了AMD的R9 Fury，经过我们适当幅度的超频后，性能已超过R9 Fury X，姑且当作R9 Fury X的替代品。
从测试结果可以看出GTX 1080怪兽一般的性能，全面碾压AMD的R9 Fury，我们特别要强调这张R9 Fury超频后的性能高出公版R9 Fury X大概10%左右，即便如此，在强大的GTX 1080面前根本没有任何还手之力，无论是在2K分辨率下还是在4K分辨率下，GTX 1080大幅领先，何况GTX 1080尚未搭配之前传闻的HBM2显存，AMD要想与之竞争，恐怕只能寄望于下半年发布的织女星（Vega)系列显卡了。除此以外，我们也可以看到GTX 1080凭借16nm FinFET工艺的优势，和28nm工艺的R9 Fury相比，3DMark和Furmark两个场景下的功耗都比后者要少100W以上，真可谓提升性能和降低功耗两不误。
我们还加入了一项VR性能的测试，使用Steam上提供的SteamVR性能测试来对设备评分，SteamVR 性能测试将通过一段 2 分钟由 Valve 所制作的 《光圈科技机器人维修 VR 展示》来评估您计算机的渲染力。在收集相关数据后，它将判断您所使用的系统能否维持在 90 fps 的帧率运作以及 VR 内容的视觉保真能否够校调至推荐的水平标准。测试结果显示了GTX 1080能够非常平滑流畅的运行VR程序，而R9 Fury虽然也达到流畅的标准，但保真度的曲线不如GTX 1080那样平滑。
满载温度、功耗及超频测试
在室温28度、裸机条件下，我们运行Furmark测试，显卡最高温度为86度，风扇转速2849RPM左右，有轻微噪声。我们发现这时候GPU核心频率出现明显降频，只能维持在1645MHz左右，连Boost频率都已经被限制，虽然我们已经使用Afterburner把TDP限制拉高到120%，但GPU-Z里PerfCap Reason显示Pwr，这说明TDP限制严重不够用。
在运行Furmark时，用热成像仪扫描显卡的正面、顶部露出的供电元件以及背面的供电部分温度情况，正面53.4度对应为核心部分周围的散热片，顶部部分最高温度为71.4度，背面部分在无背板的情况下最高温度为83.2度。
超频方面，我们手里的这张GTX 1080体质较为一般，经过多次超频测试之后，最后可在核心频率1807MHz，最大Boost频率2088MHz，显存频率1474MHz时通过3DMark FireStrike Ultra测试，拿下5807分，比默认成绩提升12.8%。
总结
作为近年来首次工艺和架构同时更换的新一代旗舰显卡，GTX 1080没有辜负大家的期望，其基于16nm制造工艺的帕斯卡GP104核心以及GDDR5X显存带来的性能提升，对比上代旗舰卡至少强30%的性能，GTX 1080毫无疑问是当今地球上最强的显卡，没有之一。
影驰GTX 1080 Founders Edition定位高端的旗舰游戏显卡，采用NVIDIA的公版设计，做工扎实，用料上乘，公版散热器材料全部采用铝合金材质，外壳经过重新设计后多了不少棱角，显得更硬派时尚，涡轮风扇兼具了高效散热和低噪音的特性，加上大家喜闻乐见的信仰灯，确实很讨喜。显卡出厂预设了高达1607MHz的核心频率，最大Boost频率更是达到了1873MHz，为显卡的高性能提供了保障。
目前这张显卡在京东商城的报价是5399元，感兴趣的玩家可以关注一下。
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