NVIDIA RTX 3080顯卡怎么樣 NVIDIA RTX 3080顯卡詳細(xì)評(píng)測(cè)

在9月2日的發(fā)布會(huì)中，黃仁勛先生不止一次強(qiáng)調(diào)了“這是有史以來最偉大性能提升”。而從發(fā)布會(huì)展示的效果來看，RTX 30系顯卡用雙倍加量不加價(jià)來形容都不為過。并且第二代RTX的Ampere架構(gòu)所帶來最直接的變化就是在性能方面暴漲，所以發(fā)布會(huì)前的種種煙霧彈也就顯而易見了，下面筆者就給大家?guī)鞱VIDIA GeForce RTX 3080的首發(fā)評(píng)測(cè)。

01?NVIDIA GeForce RTX 3080 外觀

下面我們先來看看這次NVIDIA RTX 3080 顯卡的外觀，首先在外包裝上，一向是NV的極簡(jiǎn)風(fēng)格，方方正正的硬紙盒子，主色調(diào)以黑色為主，輔以玫瑰金色紋路，而這次NVIDIA也罕見的沒有用綠色，整體看起來有點(diǎn)像Tesla V100。

外包裝與顯卡

入手顯卡之后，給人的第一感覺就是質(zhì)感極強(qiáng)，堪稱工業(yè)設(shè)計(jì)典范。在發(fā)布會(huì)當(dāng)中我們也看到此次的RTX 30系顯卡在外觀方面做了極大改變，卡身大面積被散熱鰭片覆蓋。

而在拿到顯卡后，我居然發(fā)現(xiàn)所有散熱鰭片上都有啞光涂層，所以觸感更偏溫潤(rùn)。而顯卡的外殼部分，采用了大面積的金屬包裹，表面為磨砂材質(zhì)。

散熱鰭片全部采用了啞光涂層

NVIDIA這款RTX 3080拿在手里給人的第一感覺就是——完美。這絕對(duì)是件藝術(shù)品，雖然以往在公版評(píng)測(cè)的時(shí)候我們都會(huì)驚嘆其做工精致，但像這次如此巧妙地將大面積的金屬融合在一起，形成剛?cè)岵?jì)，絕對(duì)在設(shè)計(jì)之初下了很大功夫，而這種效果弄不好就會(huì)成為一個(gè)“鐵疙瘩”。

GeForce RTX 3080外觀展示

之所以RTX 30系顯卡的外觀需要大改，是因?yàn)樵谏岱矫嫱瑯幼隽祟嵏残缘脑O(shè)計(jì)。它采用了雙軸流式設(shè)計(jì)，RTX 3080主動(dòng)散熱的風(fēng)扇為一前一后，根據(jù)官方數(shù)據(jù)，空氣流量相較于之前的設(shè)計(jì)增加55%，散熱效率提升30%，靜音效果提升至3倍。

散熱系統(tǒng)示意

具體的工作原理如上圖所示，這也是NVIDIA顯卡第一次將散熱系統(tǒng)與機(jī)箱整體散熱結(jié)合，形成協(xié)同工作。

散熱系統(tǒng)工作原理

新的散熱系統(tǒng)，可以吸入外部的冷空氣，流經(jīng)GPU，并將熱空氣直接從機(jī)箱背部排出。另一個(gè)背面拉動(dòng)式風(fēng)扇同樣吸入冷空氣，但流經(jīng)熱管上的散熱鰭片，并通過機(jī)箱整體的散熱系統(tǒng)引導(dǎo)至機(jī)箱背部排出。

PCB版對(duì)比

在顯卡內(nèi)部的PCB板上NVIDIA也做了非常大的調(diào)整，為了搭配新的散熱系統(tǒng)，此次采用了超高密度的PCB板設(shè)計(jì)，前端為“V”字造型，體積較之前縮小了50%。

從圖中可以看到板子上密密麻麻的元件排布，中間為RTX 3080的核心，四周分布10顆顯存顆粒，同時(shí)還有兩個(gè)空焊位置。

GeForce RTX 3080 PCB大圖

18相供電依次排列在芯片左右兩側(cè)，鉭電容分布在邊邊角角的位置。另外供電接口可以看到位于整塊板子的右上方，其空間也真的只能容納下單接口了，可以說整塊PCB板幾乎沒有任何富裕位置。

內(nèi)附的供電轉(zhuǎn)接線

由于本次公版顯卡采用了單12pin的供電接口，為了方便適配玩家現(xiàn)有的電源，包裝內(nèi)還附帶了一根轉(zhuǎn)接線，可以將單12pin專為8+8pin，不過由于接口的方向設(shè)計(jì)，會(huì)正好擋住“GeForce RTX”的信仰logo，略微有些瑕疵。

02?NVIDIA Ampere架構(gòu)帶來的變化

下面我們就來看看，“有史以來最偉大性能提升”相比第一代的RTX Turing架構(gòu)，NVIDIA Ampere會(huì)有哪些變化吧。

第一代RTX架構(gòu) Turing

第二代RTX架構(gòu) Ampere

首先來簡(jiǎn)單回顧一下在9月2日發(fā)布會(huì)的PPT上我們都看到了什么，相較于初代的Turing RTX架構(gòu)，NVIDIA?Ampere架構(gòu)在算力上有著成倍的增長(zhǎng)，每個(gè)時(shí)鐘執(zhí)行2次著色器運(yùn)算，而Turing為1次，著色器性能達(dá)到30 TFLOPS單精度性能，而Turing為11?TFLOPS。

NVIDIA?Ampere架構(gòu)翻倍了光線與三角形的相交吞吐量，RT Core達(dá)到58 RT?TFLOPS，而Turing為34?RT TFLOPS。

另外在全新的Tensor Core中，可自動(dòng)識(shí)別并消除不太重要的DNN權(quán)重，處理稀疏網(wǎng)絡(luò)的速率是Turing的兩倍，算力高達(dá)238 Tensor?TFLOPS，而Turing為89 Tensor?TFLOPS。

芯片說明

全新的NVIDIA?Ampere GPU核心擁有280億個(gè)晶體管，628平方毫米的面積，基于三星的8nm NVIDIA定制工藝，來自美光的GDDR6X顯存，以及我們上面說的，三大處理核心均為初代Turing的兩倍速率，構(gòu)成了有史以來性能最強(qiáng)大的Ampere。

而NVIDIA?Ampere架構(gòu)的強(qiáng)大性能并不是NVIDIA一蹴而就，可以說在20系顯卡中所采用的Turing架構(gòu)功不可沒，下面我們先來看看完整的GA102核心。

完整的GA102核心

完整的GA102 GPU包含7個(gè)GPC（圖形處理集群）42個(gè)TPC（紋理處理集群）以及84個(gè)SM（流處理器）組成。GPC是占據(jù)主導(dǎo)地位的高級(jí)模塊，擁有所有的關(guān)鍵圖形處理單元，每個(gè)GPC包含一個(gè)專用光柵引擎。在新的NVIDIA Ampere架構(gòu)中，每個(gè)GPC還包含了兩個(gè)ROP分區(qū)，每個(gè)分區(qū)包含8個(gè)ROP單元。下面我們來看看每個(gè)SM單元的變化。

SM詳解

在每個(gè)SM中，包含四個(gè)大的處理分區(qū)共128個(gè)CUDA核心，4個(gè)第三代Tensor Core，1個(gè)第二代RT Core，1個(gè)256 KB的緩存文件，1個(gè)128 KB的L1緩存，這個(gè)L1緩存可以根據(jù)不同的工作需求來調(diào)配緩存，工作效率發(fā)揮至最大。

另外大家都知道本次RTX 3080的CUDA數(shù)量暴增至8704個(gè)，而RTX 3090的CUDA數(shù)量更是達(dá)到了驚人的10496個(gè)，但是大家要知道專業(yè)計(jì)算卡Tesla A100的GA100核心，擁有更大的核心面積，更多的晶體管數(shù)量，理論上只有8192個(gè)CUDA，那RTX 3080又是如何達(dá)到這種效果的呢？

其實(shí)是因?yàn)楸敬蜰VIDIA?Ampere的SM在Turing基礎(chǔ)上增加了一倍的FP32運(yùn)算單元，這就使得每個(gè)SM的FP32運(yùn)算單元數(shù)量提高了一倍。

完整的GeForce RTX 3080核心

而通常我們計(jì)算顯卡的CUDA數(shù)量，并不是把SM中的所有單元加起來計(jì)數(shù)，而是只統(tǒng)計(jì)FP32單元的數(shù)量，所以這樣一來答案就顯而易見了，SM中的FP32 : INT32 從 1:1 變?yōu)?2:1，如RTX 3080的8704個(gè)CUDA，其實(shí)它只有4352個(gè)INT32單元，但由于內(nèi)部的FP32數(shù)量翻了一倍，所以最終實(shí)現(xiàn)了8704這個(gè)驚人的數(shù)字。

不過這樣究竟算不算“虛標(biāo)”？其實(shí)對(duì)于現(xiàn)在的游戲來說，浮點(diǎn)運(yùn)算相比整數(shù)計(jì)算要常用的多，所以翻倍的FP32真的能帶來性能翻倍的提升。

光追工作原理示意

在此次的NVIDIA?Ampere架構(gòu)中，NVIDIA官方宣布為第二代RT Core，它和第一代有什么不同呢。首先要知道RT Core的工作原理是，著色器發(fā)出光線追蹤的請(qǐng)求，交給RT Core來處理，它將進(jìn)行兩種測(cè)試，分別為邊界交叉測(cè)試（Box Intersection testing）和三角形交叉測(cè)試（Triangle Intersection?testing）。基于BVH算法來判斷，如果是方形，那么就返回縮小范圍繼續(xù)測(cè)試，如果是三角形，則反饋結(jié)果進(jìn)行渲染。

而光線追蹤最耗時(shí)的正是求交計(jì)算，因此，要提升光線追蹤性能，主要是對(duì)兩種求交（BVH/三角形求交）進(jìn)行加速。

RT Core的變化

在Turing的RT Core中，可以每個(gè)周期完成5次BVH遍歷、4次BVH求交以及一次三角形求交，在第二代RT Core 里，NVIDIA增加了一個(gè)新的三角形位置插值模塊以及一個(gè)的額外的三角形求交模塊，這樣做的目的是為了提升諸如運(yùn)動(dòng)模糊特效時(shí)候的光線追蹤性能。

運(yùn)動(dòng)模糊渲染原理

第二代RT Core可以讓光線追蹤與著色同時(shí)進(jìn)行，進(jìn)行的光線追蹤越多，加速就越快，它將光線相交的處理性能提升了一倍，在渲染有動(dòng)態(tài)模糊的影像時(shí)，按照NVIDIA自己的實(shí)測(cè)，比Turing快8倍。

稀疏深度學(xué)習(xí)

除了光線追蹤的強(qiáng)化，Ampere架構(gòu)的Tensor Core也得到了極大地加強(qiáng)，在第三代Tensor Core中，NVIDIA引入了稀疏化加速，可自動(dòng)識(shí)別并消除不太重要的DNN（深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）權(quán)重，同時(shí)依然能保持不錯(cuò)的精度。

首先原始的密集矩陣會(huì)經(jīng)過訓(xùn)練，刪除掉稀疏矩陣，再經(jīng)過訓(xùn)練稀疏矩陣，從而實(shí)現(xiàn)稀疏優(yōu)化，進(jìn)而提高Tensor Core的性能。

第三代Tensor Core的處理能力大大提升

所以最終的結(jié)果就是Tensor Core在處理稀疏網(wǎng)絡(luò)的速率是Turing的兩倍，算力高達(dá)238 Tensor?TFLOPS，而Turing為89 Tensor?TFLOPS。

同時(shí)在發(fā)布會(huì)中，黃仁勛還提到了一項(xiàng)新技術(shù)——RTX IO。目前很多游戲動(dòng)輒幾十G甚至百G的安裝空間，對(duì)于存儲(chǔ)空間的負(fù)擔(dān)暫且不提，但存放在硬盤中的數(shù)據(jù)，如果顯卡想要讀取到，需要先由CPU從硬盤中讀取壓縮過的數(shù)據(jù)，經(jīng)過解壓縮再發(fā)送到顯存中。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換

在這個(gè)過程中，會(huì)占用多個(gè)CPU核心，壓力急劇增大，占用較多的內(nèi)存，而此時(shí)其實(shí)GPU是處于閑置狀態(tài)的。RTX IO的作用就是越過CPU解壓再傳輸數(shù)據(jù)這一步，直接從PCIE總線讀取硬盤上經(jīng)過壓縮的數(shù)據(jù)，并且完成解壓，降低CPU占用，變向提升了性能。

RTX IO可以極大解放CPU負(fù)擔(dān)

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