王者回归 七彩虹Geforce GTX280评测

cloudol

原文地址　http://www.enet.com.cn/article/2008/0701/A20080701310378.shtml

前言

　　2006年11月，NVIDIA发布了业界第一代DX10显卡GeForce 8800系列，这颗GPU凭借着MIMD、统一渲染架构等全新设计，带领业界掀开了新时代的一页。半年后，主要竞争对手AMD(ATI)与之相抗衡的同级产品R600不仅姗姗来迟，而且更令人大跌眼镜的是这颗原本备受期待的GPU竟然在游戏中的表现大败于半年前的G80，这种状况让NVIDIA的G80架构更加备受称赞，可同时也正是这种对比力量严重失衡的局面让显卡的发展进一步陷入泥沼～～～

　　3D加速卡的发展自其诞生到百家争鸣的战国时代，一直保持着高速发展的态势，后来进入NVIDIA/ATI两家争霸的局势之后，显卡的发展速度开始有些减缓，但是其速度仍远远高于CPU等其他PC部件。在NV40/R420之前基本上是每6～12个月便进行更新换代，当然这种更新换代的水分相对较大，往往架构的彻底更新需要一年以上。但是到了NV40/R420推出之后，由于GPU的设计越来越复杂，使得其发展开始受制于制造工艺的发展瓶颈，因此NV/ATI双双宣布显卡的换代期限延长至18个月。

　　然而到了G80/R600推出之后，情况更是进一步恶化，一方面由于AMD刚刚吸收了ATI同时又受到Intel的强力压迫，致使其表现疲软让G80在市场上独霸一方；另一方面G80接近7亿的晶体管数量几乎达到了90nm制程的极限；这种局势让NVIDIA好整以暇并不急于推陈出新，一年之后仅仅是推出了G80的65nm制程修正版G92，这颗芯片的架构几乎跟G80一致，仅仅在一些小地方做了修整。而相对应的AMD也稍微调整下R600的架构，推出了RV670，这颗GPU的推出让AMD在中低端市场上找到了一小块生存空间得以喘息。

　　NVIDIA在今年初又相继推出了基于G92芯片的所谓新一代高端GeForce 9800GTX/98GX2，但是让人啼笑皆非的是本应为新一代单芯王者的9800GTX竟然在某些场合下败给8800GTX，而98GX2也仅仅是变相SLI产品而已，玩家们渴望的是真正的新一代高性能产品。而此时大鳄Intel进军独立显卡市场的呼声也是一浪高过一浪，NVIDIA知道若想稳住军心与之对抗就必须拿出真正有力的产品。G80推出距今已经20个月，NVIDIA的新一代GT200 GPU其实早已蓄势待发！

理论部分如果玩家有兴趣可以参看　http://www.enet.com.cn/article/2008/0701/A20080701310378_2.shtml

GeFOrce GTX 280实物赏析

散热器所包裹，外观看上去比NVIDIA以往的任何一款桌面平台单GPU高端显卡产品都要豪华。

　　GeForce GTX280显卡的PCB长度仍为10.5英寸(约28cm)，与GeForce 9800GTX、GeForce 8800GTX/Ultra保持一致 。GeForce GTX280采用的P651 PCB与GeForce 8800GTX/Ultra采用的P355，各单元布局相似，但相同面积下P651容纳了更多电气元件。

芯片面积提高良率，GeForce GTX280采用了GeForce 8800GTX相同的做法，即把显示输出工作交给了NVIO2芯片负责，在靠近SLI MIO接口的地方预留了DisplayPort控制IC的位置。NVIO2-A2(ES版)芯片，NVIO芯片的功能是一个纯粹的显示输出芯片,内部集成了RAMDAC,视频解码等功能，这样可以让G200更加“专注”于进行3D/通用运算。

　　PCB正反两面共16颗FBGA封装的Hynix(海力士)H5RS5223CFR-N2C GDDR3显存颗粒，单颗容量为64MB，速度为0.8ns，理论极限运行频率为2200Mhz，GeForce GTX280的显存位宽为512bit，64bitx8，对应8组ROPs Array。GeForce GTX280的供电单元堪称豪华，除了PCI-E辅助供电的高压滤波部分及风扇4pin接口的输入滤波部分，共采用了三颗三洋SMT贴片封装固态电容外，其余供电模块全部采用了MLCC陶瓷电容，核心/显存则采用了耦合电感+MLCC陶瓷电容的组合方式，构成5+2相核心/显存数字供电单元。

测试平台与测试说明

　　我们这次测试游戏选用了最具有代表性的DX9/DX10和OpenGL游戏作为基准测试项目，我们eNet认为3Dmark并不能真实代表游戏的实际性能，因此我们没有加入3Dmark测试。本次测试所有项目都强制关闭SYNC，所有测试软件也都采用的最新版本。由于购买GTX280的都是高端用户，因此本次测试基本都是采用的1920x1200分辨率。

OpenGL 敌占区:雷神战争

《敌占区:雷神战争》是我们这次测试选用的唯一的OpenGL游戏，其使用的是大幅改进的doom3引擎，并在还在游戏中首先使用了由John Carmack发展的Megatexture技术，起可以将大量图形和纹理转换为一个无缝连接的图片作为整体进行贴图(这个贴图尺寸可以高达32768x32768，本测试版的地图的材质文件容量高达400MB)，让场景过度更为平滑自然,并却有极其高的执行效率Megatexture技术带来的改变并不仅仅是画面上的，开发者还可以给不同材质设定不同的物理特性(如摩擦系数)，让载具驾驶的感觉更为真实。同时游戏包含动态光影，昼夜循环，天气，植被等一系列先进的效果。这些先进特性使得它在idtech 5的Rage出来前，其将是OpenGL游戏水平的最高代表。OpenGL一直是Nvidia的优势领域，本次测试也不例外,但GTX280在关闭AA的情况下，优势也并不明显。

DX9 上古卷轴4:湮灭

　　虽然《上古卷轴4:湮灭》是06年推出的DX9游戏，但其在加装Qual's Texture Pack 3后，其依然是对显存需求最高的游戏。在大量的4096x4096高分辨率贴图和复杂植被的折磨下，1920x1200 4X AA显存占用甚至会接近800MB，上代旗舰8800GTX也不能将其驾御，这样的游戏毫无疑问是体现Geforce GTX 280 1GB显存优势的最佳平台。虽然3870X2在实际有效显存仅有512MB，不过其显存管理技术更为高效，使得其性能并没有受到显存限制的太大影响。

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DX10 狂野西部

　　游戏大量使用各种的shader特效跟HDR光照再加上全景柔和阴影映射（soft shadow mapping）、2048x2048超高分辨率的纹理贴图使得系统要求颇高。《狂野西部》是我们唯一一个测试的ATI "GET in thE Game！"合作计划游戏，其也是ATI显卡优势最大的游戏。在这个测试中即使是GTX280也惜败于3870X2。

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DX10 失落的星球

　　PC版《失落的星球》用增强的画面与游戏性来弥补没有新增内容的遗憾。游戏支持DirectX 9与DirectX 10，所以游戏可以运行在Windows XP与Windows Vista系统上。游戏光影效果与各种其他效果看起来都美轮美奂，较Xbox 360版本游戏有大幅度提升，其中DX10特效包括更加精细准确的阴影、物体动态模糊、几何做色器生成的积雪以及皮毛shader等等。作为NVIDIA“The Way It's Meant To Be Played”列表中的一个，Capcom的游戏开发小组专门为NVIDIA显卡做游戏画面优化。ATI显卡在游戏推出初期表现很差，但经过ATI驱动团队的努力，性能有大幅提升。

DX10 英雄连

　　《英雄连》是Relic公司以二次世界大战为题材开发的一款即时战略游戏，该作采用了Relic自己开发的次世代‘Essence’引擎开发，并结合了‘Havok’物理引擎技术，所以游戏画面表现非常惊人，不管是细腻的战争场面、逼真的光影效果、细腻的人物与武器的3D模组、各种爆炸火光烟雾等效果，是一款非常有代表性的游戏。DX10版在特效有又有进一步的加强，如能够产生动态阴影的点光源和更为柔和真实的硬件百分比渐进式过滤阴影。GTX280在《英雄连》的测试中领先幅度较大。





DX10世界冲突

　　《世界冲突》(World in Conflict)是一款由曾经开发过《地面控制》系列的Massive小组制作的以虚拟的美苏大战为背景的即时战略游戏，其采用了大量先进技术，DirectX 10版《世界冲突》加入柔和粒子技术，来模拟游戏当中的爆炸产生的粒子效果。DX10版当中容积云彩是动态的，并且在地面投下动态阴影。云彩的形状、厚度和体积都将影响云彩的运动方式和所呈现的色彩。并且，地面战斗产生的烟雾云彩将融入体积云彩渲染系统。DX10版还引入了体积光照，也叫做”God光线“技术，它和云彩着色、全局光照都有很密切联系，因此阳光可以透过云层之间的缝隙照射下来，并和地面战斗产生的烟雾效果互相作用，产生真实世界当中的光线弥撒效果。




DX10 鱼雷快艇:海上骑士

　　《鱼雷快艇:海上骑士》也是最早公布支持DX10的游戏之一，但其一直犹抱琵琶半遮面，在推出个benchmark程序后就没有了消息。《鱼雷快艇》也是一个占用显存很高的游戏，大显存的GTX 280有比较明显的优势。





DX10 Crysis

　　作为“孤岛危机”游戏的中文名称的命名者，我们自然不会让Crysis在我们的测试中缺席。拥有“显卡危机”外号的CRYSIS已经成为任何显卡测试必不可少的游戏项目，自去年诞生以来，它已经斩杀无数高端显卡，而如今CRYSIS的也成了新一代高端显卡推陈出新的动力所在，能否驯服这个游戏已经成为衡量新一代高端显卡成功与否的主要评判标杆。那么GTX280能否让“显卡危机”成为历史？请看官自己看下面的数字。





PhysX测试


　　理论测试部分我们采用的是3Dmark Vantage的CPU Test 2，这是一个通过PhysX API模型飞机通过标识物的模拟物理测试，有大量的气流、烟雾、碰撞的物理特性的计算。这个测试场景的背景、模型、贴图都十分简单，也没有任何光影效果。这个性能测试的主要瓶颈就在于对物理特性的模拟，CPU test 2同时支持G92/GT200 GPU、AEGIA Physx PPU和CPU计算。测试结果GTX 280 GPU对PhysX处理速度达到PhysX卡的近七倍，而同3.6G的e6850相比更达到了其速度的近15倍。当然这个性能同实际游戏加速性能还是有很大的差别。


　　《虚幻竞技场3》的PhysX的1.1 MOD同样支持GPU、PPU和CPU加速，其更能代表真实的GPU Cuba PhysX性能。我们自己录制了一段包含龙卷风、可破坏场景和激烈战斗的Tornado PhysX CTF地图的Demo,然后用Fraps记录60秒时间的性能。从上图我们可以发现,GPU对UT3的加速效果略逊与PPU，但速度远远高于CPU的处理速度。虽然前面GPU在Vantage CPU Test 2中性能远胜于PPU，不过在实际游戏中,GPU需要分配更多的资源处理图像，使得其物理加速的性能大打折扣，但其性能还是远远高于单纯CPU的处理速度，对于大多没有物理加速卡的CUBA显卡用户而言，PhysX加速能力还是一份十分不错的免费大礼。



节能技术与温度测试

　　在NV40/G70时代，NVIDIA采用2D/3D模式下分频的技术来完成节能管理，但是到了G80/G92这种技术不复存在。GTX 280在节能技术上再次受到NV的重视，GT200的采用的节能技术相比NV40/G70的简单2D/3D分频要先进得多，其在2D/待机模式功耗仅为25W，高清硬解码模式也只有35W，这甚至低于Nvidia主流产品的待机功耗。不过GTX 280在3D游戏状态，满载的峰值功耗则高达236W。尽管GTX 280散热器同之前的散热器做了很大的改进，热管数从8800GTX的二根增加到了现在的八根，反面显存也加上了金属散热板，但依然不能驾御这个14亿晶体管的怪物.

　　GTX 280的风扇是Protechnic生产，额定电流为0.48A。我们的测试方法是使用Rivatuner监视GTX 280核心频率、温度和风扇转数。我们测试的环境温度大概在28摄氏度左右，装在封闭的Antec P180机箱内。GTX 280平时待机情况转数为40% 750RPM，十分安静，温度仅为50度左右。当我们运行Crysis VHQ Benchmark一段时间后，最高温度大概在80度左右，还是比较让人满意的。另外还有点引起我们注意的是GTX 280的风扇转数不同于以前G8x/G9x简单的2D/3D转数分割，而是会依据核心温度做细微调节，即使在满载运行Crysis的时候，转速1100多转，在一般的环境也是比较难得察觉的。当然用户也可以使用Rivatuner将风扇速度手工调节，GTX 280的最高转数为1650RPM，在这样的情况噪音是不能接受的。

　　下图是我们从桌面待机到运行十几分钟CRYSIS的RivaTuner后台监测图：



后记

从我们的测试来看，GeForce GTX 280基本达到了当初NVIDIA工程师们的设计目标，在高分辨率高AAAF设置下超过上一代架构8800 GTX 50%～100%，特别是在高shader运算或高显存容量要求的游戏中其表现更是抢眼。但是我们也可以看到，如果不打开AA，那么即使是在高清分辨率下GTX 280的优势也不是特别明显，基本上显示器低于24寸的玩家只需要一张8800GTX即可满足95%的游戏需求了。比较遗憾的是，单张GTX 280仍然无法满足CRYSIS在高清分辨率下流畅运行，从我们的测试来看至少需要多加一张GTX 280才能达到基本流畅，很无奈CRYSIS“显卡危机”的称号将继续保持下去。而造成这种局面的罪魁祸首主要是高清显示器普及太快，但反过来也正是高清的快速普及才让高性能显卡有了市场需求，真可谓“成也高清，败也高清”！

　　文章开篇我们讲到当前GPU发展所遇到的壁垒之一是发展缓慢的制造工艺，但这只是技术方面的壁垒。在市场上，娱乐级高性能GPU面临着一个更大的危机，那就是其赖以生存的PC游戏市场正在萎缩！目前整个PC游戏行业在盗版与游戏机竞争等多方面因素的驱使下正逐渐走向下坡路，近两年由于高成本的PC游戏很难盈利，游戏开发商更热衷于开发全平台游戏或彻底放弃PC平台，而在这种背景下，画面出众、技术性强的PC游戏也越来越少，我们可以看到从05年至今，除了CRYSIS，其他大部分游戏在画面上进步并不大，这样也就导致了高性能显卡的需求不大，基本上过去两三年里玩家对于图形性能的需求增长主要靠大尺寸显示器的普及。

　　PC游戏市场萎靡在盗版与游戏机平台继续繁荣等因素的作用下，还将持续恶化，为了找到新的出路，NVIDIA开始大力发展游戏以外的市场，而CUDA正是当前高性能GPU的出路之一。随着GT200的发布，我们可以看到NVIDIA正竭尽全力推广CUDA，在这方面投入了大量的成本，除了配套软件之外，硬件上14亿个晶体管也有相当一部分是为了CUDA而生。从日常应用到高性能科学运算再到传统娱乐的PhysX，NVIDIA正从PC应用的四面八方推广自己的技术产品，试图拼杀出一番新的天地

iguana

no 3c no pct……