GPU能耗比记录刷新 GTX980/970首发测试

● 送测产品之耕升GTX980关羽

● 送测产品之耕升GTX970

● 送测产品之万丽GTX970嗜血

● 测试平台硬件环境一览

为保证测试能够发挥显卡的最佳性能，本次测试平台由Intel酷睿i7-3970X处理器、ANTEC H1200水冷散热器、技嘉X79芯片组主板、威刚4GB DDR3-1600×4四通道内存、ANTEC HCP-1300电源组建而成。详细硬件规格如下表所示：

测试平台软件环境一览

为保证系统平台具有最佳稳定性，本次产品测试所使用的操作系统为Microsoft Windows 7正版授权产品，除关闭自动休眠外，其余设置均保持默认，详细软件环境如下表所示。

在测试成绩方面，理论性能测试用得分来衡量性能，数值越高越好；游戏性能测试用游戏自带Benchmark来衡量性能，数值同样越高越好。

● 理论性能测试

于北京时间2013年2月5日推出的新3DMark，采用全新界面设计，除了测试分数，还会展现每个场景测试期间的实时曲线，全程记录帧率、CPU温度、GPU温度、CPU功耗。新3DMark取消了传统的E、P、X模式，取而代之的是根据负载不同所推出的三个场景，其中FireStrike专为基于DirectX 11显卡搭建的高端游戏平台，而CloudGate则支持基于DirectX 10环境的主流硬件，IceStorm则支持入门级DirectX 9设备、手机、平板电脑等等。

PC游戏随Windows 7的发布进入DirectX 11时代，众多DirectX 11显卡早已摩拳擦掌上阵厮杀，却迟迟没有一个权威性的基准测试软件来衡量游戏显卡DirectX 11性能的高低。终于，DirectX 11时代的3DMark 11来到大家面前。3DMark 11使用原生DirectX 11引擎，测试场景包括Tessellation曲面细分、Compute Shader以及多线程在内的大量DirectX 11特性。

GeForce GTX 980的理论测试结果超过了前代旗舰GeForce GTX 780Ti，不过领先幅度并不大。送测的非公版GeForce GTX 970的性能则略低于GeForce GTX 780GHz。

● 游戏性能测试之《孤岛危机2》

《孤岛危机2》是《孤岛危机》的续作，游戏采用CryENGINE 3引擎制作。《孤岛危机2》在游戏内容上与一代也有很大变化，已经从秘密的丛林作战转向了公开、大规模的现代城市战争。故事发生在距一代3年后的2023年，外星人在地球上的大片区域挑起了战争，各大城市都遭到攻击，人口锐减，玩家将要进行捍卫地球的末日战争。

与理论测试相同，GeForce GTX 980以微弱的优势战胜了前代旗舰GeForce GTX 780Ti，而非公版GeForce GTX 970则同样略低于GeForce GTX 780GHz。

● 游戏性能测试之《地铁：最后的曙光》

《地铁：最后的曙光》讲述一场为争夺足以毁灭人类的世界末日装置的内战。人类依旧苟活在地下等死，不同派系之间的战争还在继续，晚上依旧有各种变异生物潜伏在暗处。地面依旧是各种毒气，但有传言冰层开始融化，阳光开始穿透云层。

在地铁：最后的曙光当中，GeForce GTX 980在1920分辨率下终于获得了较为明显的领先优势，而非公版GeForce GTX 970则超越了GeForce GTX 780GHz。

● 游戏性能测试之《古墓丽影9》

《古墓丽影9》将讲述劳拉的首次冒险之旅，主角劳拉·克劳馥的年龄被设定在21岁，那时的她还只是一名刚出茅庐的新人，经验欠缺。随着游戏剧情的发展，玩家将与劳拉共同成长，获得新的武器和道具并习得新技能。在冒险的小岛上，玩家可以在营地对道具进行组合，有些特定区域就需要特定道具和技能才能通过。岛上的各个营地之间可以快捷传送，玩家无需长途跋涉。而除了劳拉外还将有其他角色出现在岛上。

古墓丽影不再是GeForce GTX 980的专场，GeForce GTX 780Ti/780GHz在这款游戏当中均保住了自己的面子。

● 游戏性能测试之《杀手：赦免》

《杀手：赦免》采用IO Interactive自主研发的冰川2（Glacier 2）引擎制作，游戏内容都是在引擎下实时进行反馈的，所有动作都是即时生成的。新作主要场景发生在芝加哥，名为代号47的主角在本作中将更加灵活，更好控制。他将可以攀在悬崖边，还可以保持平衡，游戏融入了掩护系统，挟持人持的功能回归。

GeForce GTX 980在杀手：赦免当中的表现与分辨率关联，在1920分辨率下它战胜了自己要取代的对手，而高分辨率下GeForce GTX 780Ti则透过更大的显存带宽捍卫了自己的地位。非公版GeForce GTX 970则未能超越GeForce GTX 780GHz。

● 游戏性能测试之《尘埃3》

《尘埃3》是由Codemasters制作发行的一款赛车竞速单机游戏，《尘埃3》采用与《F1 2010》同样的Ego引擎，拥有更加拟真的天气系统及画面效果。游戏将包含冰雪场景、动态天气、经典的赛车、分屏对战、party模式、开放世界、更多真实世界中的赞助商和车手等特点。

在Dirt3当中，GeForce GTX 980/970实现了翻身，再次在全分辨率下实现了对各自要取代对象的超越。不过同样值得注意的是，这两款显卡的性能在这里已经绝对过剩了。

● 游戏性能测试之《蝙蝠侠：阿卡姆之城》

《蝙蝠侠：阿卡姆之城》（Batman: Arkham City）是2009年最佳动作游戏《蝙蝠侠：阿卡姆疯人院》的续作，由华纳兄弟出品，该作由Rocksteady工作室负责开发，世界架构仍然建立在《阿卡姆疯人院》的气氛上，不过这次上升至阿卡姆之城——高谭市内戒备森严的，关押了大量暴徒的监狱之中。新作汇集了众多明星参与的配音阵容以及蝙蝠侠中的极度凶残的恶棍，并改进和加强了一游戏特点，让玩家们拥有像《蝙蝠侠：黑暗骑士》一般的终极游戏体验。

与古墓丽影9相同，GeForce GTX 980/970在蝙蝠侠2当中一样未能战胜各自所要取代的对象。

● 游戏性能测试之《生化奇兵：无限》

《生化奇兵：无限》将玩家带往1912年，那是巨型飞艇和浮空飞行器的全盛时期，在此背景下诞生了海底销魂城的前辈，即天空之城“哥伦比亚”：这座远离美国海岸自成一体的空中城市在信众的欢呼声中扶摇直上，寄托了美利坚强国之梦，但因其不可告人的目的使其似锦前程不久便急转直下，武装到牙齿的狰狞面目把原本光荣正确伟大的阿波罗登月变成邪恶的死星计划，整座城市消失在云端中自此再无人知晓。

在游戏测试的最后部分，GeForce GTX 980/970再次以微弱的劣势负于了GeForce GTX 780Ti/780。但如果综合考虑性能功耗要素，我们认为这样的结果完全是可以接受的。

● 架构通用计算测试之Fluid simulation

与各种不明就里或者只知道跑理论吞吐测试的第三方测试软件不同，我们进行的DirectX SDK Simulation直接调用微软的DirectX API来完成测试，这些测试的对象和过程都是构成DirectX环境下图形与计算任务的基础，是最直接的针对GPU实际运算性能的测试。以此为基准取得的测试结果，才是真实的能够反映架构运算性能和效率的结果。

我们首先进行的DirectX SDK测试是使用Direct Compute完成的流体力学模拟——Fluid dynamics simulation。Fluid dynamics simulation基于弹性力/黏着力/重力为基础的颗粒碰撞模拟，每一个颗粒均拥有独立的力学参数。通过对颗粒本身在统一的重力参数作用下自有力学参数以及交互作用的计算，可以模拟大量颗粒的行为并达到模拟由它们构成的“流体”特性的目的。

Fluid dynamics simulation分别提供了对shared性能以及Grid性能的测试，力学计算本身需要应用包括矩阵运算在内的多种数学方法，颗粒之间的力学交互作用存在条件分支关系，因此该项测试可以全面考验不同构架对图形通用计算以及有针对性的物理特效计算的性能。

来自缓冲体系以及SMM的改进给GeForce GTX 980带来了优秀的运算效率，它在计算测试的开始阶段再次战胜了所有以往的旗舰级显卡。

● 架构通用计算测试之Cascaded Shadow Maps

Cascaded Shadow Maps（CSM）是一种基于阴影深度进行的阴影判断及快速操作模式，CSM通过将整个阴影划分成若干级的层次，以层次内部像素的深度来定义和快速判断阴影位置，并对近景阴影采取高精度贴图，远景阴影采用低精度贴图的方式来达到节约资源同时快速准确实现阴影贴图的目的。CSM可以极大地加快阴影操作的速度，同时避免大多数因为光源形态、阴影深度与像素尺寸差异所导致的阴影边缘及内部贴图错误。

CSM大量涉及矩阵运算及坐标判断，因此在DirectX 11环境下可以透过Compute Shader来进行。对CSM的性能测试，有助于我们了解构架的矩阵操作等通用计算性能。

尽管运算效率提升，但TMU总量的不足还是影响了GeForce GTX 980在CSM测试当中的表现，它并没有彻底战胜GK110。不过通过它与GeForce GTX 680的对比，我们仍旧能直观的看到Maxwell架构在运算效率上的巨大提升。

● 架构通用计算测试之OIT

半透明是3D图形中一种重要的特效，但传统的Alpha混合基本上无法完成对不同半透明物体以及同一物体不同半透明部分的层次判断，因此如果以Alpha操作来简单的实现半透明效果，很多时候获得结果都是错误的。所以在DirectX 11中，微软为我们引入了OIT（透明独立叠加）技术来解决这一问题。

在实现OIT技术的过程中，程序会将处于同一层次的部件所对应的线程/任务以Atomic(原子操作)的形式保护起来，使这些线程在被执行结束之前变成一个不可再分的整体。接下来这些Atomic会被放置在buffer中进行处理优先级的排序，通过这些操作，物体及部件所在的层次和正确的显示效果就被最终确定下来了。如果构架拥有cache等可读写近存近取缓冲，则可以极大地加快OIT的乱序操作过程。因此对OIT的性能测试，将可以让我们了解构架是否具有足够的灵活度、充足的缓冲密度以及完整的Atomic特性支持能力

毫无悬念，改进Cache体系并强化Shared的GeForce GTX 980在OIT测试当中占据了优势。

● 架构通用计算测试之nBody Gravity CS11

nBody Gravity的前身来自nBody仿真，nBody仿真的目的在于模拟一个多体系统的演化过程，该系统中的每个个体（Body）都会与周围的其他物体发生非接触力学吸引/排斥作用。通过nBody仿真，我们可以获得大量长程力作用的系统，比如小到范德华力作用下的原子/分子群或者大到万有引力作用下的星系之类各色场合的模拟结果。对于气流等稀薄流体的模拟同样可以归约成nBody仿真过程并予以解决。

nBody Gravity将场景设定为大量粒子在引力这一种基本长程力下高速运动作用形成的多体问题，尽管粒子间不考虑接触力学传递，但整体而言nBody Gravity模拟与我们前面进行的Fluid dynamics simulation测试一样，都需要大量应用到矩阵操作等大量常见的数学方法。在此基础上，由于长程力一次影响的对象远较流体模拟中弹性碰撞传递所能够影响的对象要多，其背后所对应的线程量非常庞大，因此nBody Gravity对于硬件构架的并行度有极高的要求。透过nBody Gravity的测试，我们可以了解到被测对象的吞吐能力、对基本条件分支的应对能力、并行处理能力以及对矩阵等常规数学方法的处理能力。这些能力，最终都将反映构架执行DirectX 11特性尤其是Compute Shader的效率。

GeForce GTX 980以明显领先的胜利结束了通用计算测试部分，NVIDIA对Maxwell架构进行的各项改进无疑是有效的，它们确实提升了Maxwell架构的运算效率。

● 功耗温度测试

在功耗及温度测试环节，我们继续采用Furmark满载的方式让显卡达到全负荷工作的方式，来收集GeForce GTX 980显卡的满载温度及平台功耗数据。

GeForce GTX 980的满载功耗可以说是本次测试最大的亮点，其性能较之GeForce GTX 780Ti基本相当的前提下满载功耗却下降了70W，相同工艺下达到这样的性能功耗比增幅，这不能不说是一个令人印象深刻的结果。在使用GeForce GTX 980时，玩家不会受到高热高耗等负面问题的困扰，也不用为采购大功率电源而煞费苦心，他们可以将更多的注意力放在游戏上，“还游戏以游戏，还显卡以显卡”。

● 测试总结——choice，chance

GeForce GTX 980/970的测试至此已经结束， 其性能以及各项特性相信屏幕前的诸位应该都有所认知了。从数据上看，基于Maxwell架构的新一代NVIDIA旗舰级显卡在绝对性能上与前代旗舰基本相当，但我们显然无法忽略这样的事实——这样的结果，是在使用相同工艺、芯片面积缩减近40%同时功耗下降近30%的前提下取得的。

公版GeForce GTX 980/970拥有巨大的功耗余量和工程设计余量，其最终性能是经过权衡之后加以限制甚至是克制的结果。这两款产品均未将绝对性能作为自己的首要诉求，而是在维持性能优秀的前提下以卓越的性能功耗比表现来作为最主要特点，客观来说，这样的选择同时混杂了积极与无奈。

得益于Maxwell架构的高效率，NVIDIA在未来的GeForce 900时代将会继续维持全线产品的高性能功耗比表现，所有基于Maxwell架构的公版产品都将会拥有比过去更好的功耗表现，而非公版以及超公版产品则拥有了更大的发挥空间和可利用余量，可以预见，基于Maxwell的非公版显卡的性能将会比过去更为“疯狂”。所以无论是常规的游戏用户，还是关注硬件可玩性和绝对性能的传统DIY，GeForce 900时代都将会值得期待。

尽管如此，我们仍旧无法忽略显而易见的无奈。以竞争态势而言，无论绝对性能还是性能功耗比，NVIDIA目前都已经处在游刃有余的状态，甚至可以用无竞争对手来形容了。无论Kepler还是Maxwell架构，它们较之竞争对手都拥有代差甚至两代差的整体优势，即便偶尔出现市场运作层面失误所带来的个别产品竞争失利，也无法改变这种整体竞争态势。NVIDIA现在处于工艺完全相同的前提下可以以对手甜点级产品（比如说9月初刚刚全新发布的某款产品）的芯片面积/规模以及功耗来实现超过对手旗舰级产品性能的状态，没有对手能够有效的给NVIDIA施加性能层面的压力，它只能自己跟自己竞争，这种状态对NVIDIA提升自己产品的绝对性能显然毫无助益。

同Intel一样，NVIDIA现在无法随意的甩开竞争对手自顾自的去全力推进产品线的绝对性能进步，竞争环境和其他非市场因素都决定了这种结果。不仅如此，NVIDIA自身也不希望太快更迭产品线的性能上限，这不仅会给自己带来更为沉重的压力，同时也违反利益最大化原则。虽然很无奈，但过舒坦日子是必然的选择，很少有人会给自己找麻烦……

所以，GeForce GTX 980并没有像以往那样飙高性能，而是选择了现在这样的主题——“还游戏以游戏，还显卡以显卡”。尽管这是个有意义的尝试，但对于性能控以及相当传统的那一群DIY玩家而言，没有刷新性能记录确实是个遗憾。

当然，Maxwell身上也有相当积极的进步意义。NVIDIA使用了新的ALU团簇和宏观并行结构，完善了缓冲体系，在GPU当中首次实现了规整的Unified cache体系，增大了部分后端规模并加入了多项新的细节技术，这一系列架构改进有效的提升了GPU芯片的性能功耗比。我们需要再次重申并强调，这种不依赖工艺制程，而是转向从逻辑结构合理性层面入手来寻求性能提升的方式，才是半导体逻辑电路进步的正确方向。尽管利益趋向、环境所指甚至是惰性都在干扰着NVIDIA，但它仍旧在正确的技术进步的道路上努力，不断增加着自己的技术储备并推进技术前沿，这无疑是积极正面的信号。

NVIDIA正在试图以自己的影响力来改变整个显卡市场的格局，将传统的性能导向转变成性能/使用感受双重导向。NVIDIA希望玩家能顾更加关注高性能与低功耗并重的产品，进一步降低显卡的使用负担并尽量让其变成可被忽略的“背景化”的存在。玩家无需关注噪音、高温、高能耗、视觉卡顿甚至游戏设置等等一系列繁琐却又被一部分传统DIY玩家视若某种象征的负面因素，可以将精力和注意力更多的集中到单纯的游戏和娱乐过程当中，这就是NVIDIA努力的方向，同时也是GeForce GTX 980/970想要达成的目标。这是一次大胆且有意义的尝试，同时也是一次机会，它可能会改变玩家对待和使用显卡的态度，进一步强调了显卡最本质的任务和意义，甚至可能会改变整个显卡业界前进的方向。以结果而言，这两款极具性能功耗比的产品可以算是达成了这样的目标，至于市场是否会认可并接受NVIDIA的努力，就只有时间能够回答了。