GeForce GTX 1080显卡同步评测,“10”全九美
GTX1080显卡在架构、工艺上的领先,强大的性能、优秀的温度、功耗控制以及值得期待的超频能力理应得到正视。...
2012年NVIDIA首次推出28nm工艺的Kepler架构显卡GTX 680,之后陆续有GTX 780、GTX 780 Ti、GTX 980及GTX 980 Ti等旗舰显卡问世,GTX Titan系列也推出了三款产品。这四年中NVIDIA大核心、小核心GPU交替升级,性能越来越强,能效也越来越好,玩家的认可度也越来越高,这四年也是NVIDIA在独显市场份额突飞猛进的四年。
GP104核心
GTX 1080显卡规格
详细的GTX 1080显卡规格如下:
GeForce GTX 1080显卡具体规格
·显卡的晶体管数量提升到72亿,但核心面积从前代398mm2降低到了314mm2。
·显卡核心频率非常高,起始频率就有1607MHz,加速频率1733MHz。
·显存容量翻倍,而且是GDDR5X显存,频率10Gbps。
·输出接口全面增强,支持HDMI 2.0b及DP 1.4。
·接口从双6pin变成了单8pin。
·TDP功耗180W,比GTX 980 Ti的250W低,比GTX 980略高。
·首次出现2个定价,但你别在意4599这个低价,只看5399元的就是了。
GeForce GTX 1080显卡技术:架构、工艺全面升级
我们早在2年前的GTC大会上就得知了Pascal显卡的路线图,NVIDIA当时公布的几大特性就是——NV Link、3D显存(即HBM 2)、模块化及FinFET高级工艺,不过前面两个新技术主要用在了GP100大核心上,NV Link对GTX 1080来说无用,HBM 2显存虽然让人心动,但目前的问题是产能低、成本高,没法在这么快就用在消费级显卡上,不过GTX 1080依然带来了全新的架构、16nm FinFET工艺、GDDR5X显存、散热器及3D渲染技术上等改进。
GTX 1080显卡主要改进
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。
Maxwell(左)架构与GP104核心的SM单元架构
GP100核心的SM单元不同,同时塞进了更多的DP双精度单元
GP104架构示意图
GM204架构示意图
显存方面,GP104也从GP100核心的HBM 2回归GDDR界面,不过这里有很大不同——GM204核心是4组64bit显存控制器,每组连接16个ROP单元和512KB L2缓存,而GP104核心是8组32bit显存控制器,每组连接8个ROP单元和256KB L2缓存。总位宽是256bit,ROP单元64个,L2缓存2048KB,这三点相比GM204核心并没有变化。
·16nm FinFET Plus工艺
早先公布路线图的时候,NVIDIA提到了Pascal会使用FinFET工艺,当时并没有明确具体工艺,因为存在着三星14nm FinFET及TSMC 16nm FinFET两种路线,期间也一度有传闻称NVIDIA也要转向三星代工,不过最终这事不了了之,NVIDIA使用的还是TSMC的16nm工艺,而且是其中的16nm FinFET Plus高性能工艺。
目前AMD及NVIDIA的GPU主要使用28nm HPM工艺,根据TSMC的说法,16nm FinFET Plus工艺相比28nm HPM提升了65%的性能或者减少了70%的能耗,同时晶体管密度翻倍,而GP104晶体管数量就从52亿提升到了72亿,但核心面积反而从398mm2减少到了314mm2。
更重要的是,GTX 1080显卡的核心频率大幅提升,此前GTX 980的加速频率是1216MHz,而GTX 1080可达1733Mhz,整整提升了42%,这些都要归功于先进工艺带来的改良。
·GDDR5X显存及更高级的内存压缩技术
GTX 1080显卡虽然没有用上HBM 2显存,不过显存方面也不是没变化,因为它用的是GDDR5X显存,是目前GDDR5显存的改良版,数据频率从目前的7Gbps提升到了10Gbps,所以说就算256bit位宽没变,但GTX 1080显卡的带宽也有320GB/s,比GTX 980显卡的224GB/s提升43%,差不多与384bit位宽的GTX 980 Ti的336GB/s带宽看齐了。
GTX 1080显卡率先使用了GDDR5X显存
·异步运算全面改进
AMD、NVIDIA对于异步运算(Asynchronous Compute)的支持程度曾经引爆双方的口水战,特别是在《奇点灰烬》、《杀手》等支持异步运算的游戏中。尽管后来有辟谣称Maxwell硬件是支持异步运算的,问题出在驱动上,但不论什么原因,在异步运算上,Maxwell及之前的显卡确实是落后于AMD的GCN架构的。
AMD非常强调异步运算的优势,不过NVIDIA现在也追回来了
·同步多投影引擎(Simultaneous Multi-Projection)
GP104核心虽然在SM单元架构上相比GM204核心变化不大,但前端的多边形引擎单元功能还是有改进的,主要是支持同步多投影引擎(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。
SMP技术可以大幅提升游戏及VR性能
·全新的VR音频及VR物理加速
VR是NVIDIA、AMD争夺的新市场,NVIDIA在发布会上也带来了新的VR技术,主要包括VR音频及VR用的PhsyX物理加速,这都有助于提升。
NVIDIA的VRWorks Audio音频
VR中也将支持PhysX加速
除了以上架构及技术更新,GTX 1080显卡还支持HDR、新的DP 1.4接口及8K分辨率输出、性能更好的垂直同步、更高级的SLI多卡互联、4K级别的视频解码等技术,亮点还是非常多的,限于篇幅就不一一列举了。
下面我们看下GTX 1080显卡真身。
GeForce GTX 1080显卡外观:从圆润到锋利
GTX 1080显卡目之所及的第一个变化是散热器,目前NVIDIA的公版显卡设计NVTTM源自黑泰坦显卡,之后在GTX 700/900系列显卡上都有使用,黑色logo字体+镁铝合金外壳+透明亚克力板的设计很漂亮。到了GTX 1080显卡上,NVIDIA推出了两个版本的GTX 1080显卡,其中的Founders Edition被人戏称为信仰版,其实就是NVIDIA的公版,我们测试的都是这个版本。
虽然是公版,不过NVIDIA这次调整了公版散热器设计,这一代的外观如下:
GTX 1080显卡(中)与GTX 980、GTX 980 Ti显卡对比
此外,GTX 1080显卡外观有些细调,logo字体从黑色变成了银色。第二,整个散热器的造型从之前的圆润变得有些锋利。
外观的改变对每个玩家来说很难有统一的评价,GTX 1080显卡的风格更加锋芒毕露,也可能更讨好游戏玩家一些,不过小编个人感觉GTX 980/980 Ti显卡的圆润外观看着更舒服一些。
GTX 1080显卡又多了金属背板
GTX 1080显卡背板
GTX 980显卡的金属背板
外观说完了,再来看下GTX 1080显卡的散热器及接口。
GTX 1080显卡散热器
早在GTX 1080还是各种曝光时期,大家就注意到了它使用的是Vapor Chamber真空腔均热板散热器,实际上NVIDIA公版散热器使用VC散热技术已经很久了,至少GTX 580显卡时代就有了。
GTX 1080显卡接口
SLI金手指
此外,发布会NVIDIA还宣布更有信仰的SLI HB桥,目前只有2-Way SLI。与之前的SLI桥相比,SLI HB桥的接口频率从之前的400MHz提高到了650MHz,可以支持5K或者环绕多屏了,听着很不错,问题是这个SLI HB桥要单独买,而且售价不会便宜,这简直是赚钱的新方式啊,信仰真的能卖钱了。
不过NVIDIA并不会限制传统的SLI桥,只不过接口频率就只能用之前的400MHz了。
视频输出接口
在这一点上,NVIDIA又领先了一点点,AMD新一代Polaris显卡确定支持HDMI 2.0及DP 1.3,不过没有NVIDIA这么激进。
供电接口
GeForce GTX 1080显卡PCB:5+1相供电
现在再来看下GTX 1080显卡的PCB供电设计。
GTX 1080显卡的PCB设计
GTX 980 Ti显卡的PCB设计
GTX 980显卡的PCB设计
不过跟GTX 980显卡类似,GTX 1080显卡也留下了空焊位,核心供电显然是可以做到6相的,MOSFET芯片也可以更多。
另外,整个PCB的布局并不是那么紧凑,多余的空间还是挺多的,其实GTX 1080显卡完全可以把PCB做的更小,整个显卡的长度也能缩小一圈,但NVIDIA并没有这么做,可能是为了兼容现有的散热器吧。
背部PCB设计
PCB供电设计
供电用料
8pin电源接口
PWM主控芯片,而且PWM主控部门不再是单独的PCB了
GTX 980及GTX 980 Ti使用的是安森美的NCP81174 PWM主控,支持3/4相供电管理,GTX 1080显卡上使用的则是uP9511P主控,台湾力智半导体出品,资料不明。
GP104-400核心
美光GDDR5X显存
GTX 1080显卡虽然没用上HBM 2显存,不过它用的也不是普通GDDR5显存,而是美光的GDDR5X显存,我们之前介绍过GDDR5X的特色,它是GDDR5显存的改良版,没有提高实际运行频率,但数据预读位宽翻倍,总带宽大幅提升。
目前目前量产的GDDR5X显存编号是MT58K256M32,速率10Gbps,电压1.35V,核心容量8Gb(1GB),GTX 1080只需要8颗就能实现8GB大容量。
测试平台及说明
测试平台的硬件及软件配置如下:GeForce GTX 1080 vs.GTX 980:1080p及4K性能
从血统上来看,GTX 1080显卡要取代的目标是GTX 980显卡,后者发布于2年前了,基于Maxwell架构的GM204核心。作为新一代产品,GTX 1080显卡无论频率还是CUDA核心数都碾压GTX 980显卡,1080p及4K下性能提升57%、61%,这个增幅在这几代NVIDIA显卡升级中已经很惊人了。
1080p分辨率性能
4K分辨率性能对比
GeForce GTX 1080 vs.GTX 980 Ti:1080p及4K性能
GTX 1080性能碾压GTX 980其实毫不让人意外,因为它虽然披着GP104的皮,但价位上已经看齐了GTX 980 Ti这种GM200大核心的产品。在GTX 1080发布会上,NVIDIA用来对比的也多是GTX 980 Ti显卡,号称(VR)性能、效率是GTX 980 Ti显卡的2倍、3倍。
这个梗我们之前解释过了,虽然GTX 1080显卡的性能决不可能达到GTX 980 Ti的2倍甚至3倍,但它也确实比GTX 980 Ti显卡更强一些,大部分游戏中领先的幅度都在20-30%之间,算下来平均领先25%左右。
值得注意的是,游戏性能之外的计算性能中,Computemark提升明显,但Luxmark 2.0中提升不大,不论是对GTX 980还是GTX 980 Ti来说都是如此,这意味着显卡的双精度浮点设计变化并不大,有机会的话我们后续还会针对显卡的计算性能做单独测试。
1080p分辨率游戏性能对比
4K分辨率性能对比
GeForce GTX 1080 vs.Fury X:1080p及4K性能
对AMD来说,他们今年的重点并不在旗舰级显卡上,目前的旗舰主力还是去年的Fury X显卡,而上个月发布的Radeon Pro Duo依然是目前最强大的显卡,但与GTX 1080显卡也不在一个级别上,NVIDIA对付Fury X显卡的话用GTX 980 Ti就足够了,现在GTX 1080显卡出马,只不过是把差距拉得更大而已。
1080p分辨率性能对比
4K分辨率性能对比
散热及噪音测试:还是熟悉的味道
GTX 1080显卡散热器换了风格,不过散热结构并没有变化,而且整个显卡的温控策略实际上跟GTX 980/980 Ti显卡也是基本一致的,依然是我们熟悉的那个味道。
温度测试在室内空调环境下测得,室温24-25°C左右,裸机测试。
GTX 1080显卡温度及风扇转速
温度方面,待机温度32°C,与GTX 980、GTX 980 Ti显卡基本没差,风扇转速也只有1100RPM左右,相当安静,其实NVIDIA公版显卡也可以引入GTX 950那样的低负载风扇停转技术了。
Heaven 4.0测试中,GTX 1080显卡温度达到了82°C左右,风扇转速在2100RPM,整体温度与GTX 980 Ti差不多,比GTX 980略高。
Furmark拷机时除了Fury X之外的所有显卡都会开启降频保护,GTX 1080显卡从1.8GHz降频到1.5GHz,温度维持在83°C左右,风扇转速也是2100RPM左右。
总之,与NVIDIA自家显卡相比,GTX 1080的温度策略相似,最高温度在80-83°C左右,风扇转速在2100RPM左右,与GTX 980差不多,但低于GTX 980 Ti,所以噪音方面也要比GTX 980 Ti低,最高负载下也只有轻微的风扇声,而GTX 980 Ti的风扇声已经有些吵了。
与对手相比,AMD的公版卡使用的是一体式水冷散热器,在温控方面有先天优势,在这一点上纯风冷的GTX 1080是无法相提并论的。
整机功耗测试:新架构、新工艺的实力证明
每次显卡架构升级,我们除了期待性能提升之外,也希望显卡的功耗进一步降低,特别是这次的GTX 1080显卡制程从28nm提升到了16nm FinFET工艺,跨越了2个等级,再加上Pascal架构的改进,功耗是最值得大家期待的亮点之一。
GTX 1080显卡整机功耗测试
Heaven 4.0负载下,GTX 1080显卡在1.8GHz的频率下整机功耗约为241W,比GTX 980 Ti的272W低了31W,比GTX 980显卡的209W整机功耗高了32W,可以说是介于二者之间。
Furmark拷机时,显卡多数会降频保护,因此功耗只做参考,Fury X因为降频较少甚至不降频,所以在这里会吃亏一些。GTX 1080显卡在降频到1.5GHz左右之后整机功耗与GTX 980显卡差不多,要比降频到873MHz的GTX 980 Ti更低。
总之,GTX 1080显卡的TDP功耗是180W,介于165W的GTX 980及250W的GTX 980 Ti之间,其实际功耗也是如此表现,站在GTX 980继任者的角度来看,其功耗是有一定增加的,但这么对比显然不公平,因为GTX 1080显卡在性能超过了GTX 980 Ti的情况下功耗其实比后者还要低了,这才是Pascal架构及16nm工艺应有的表现。
GTX 1080显卡超频测试:2GHz已经不是事儿了
早在28nm Kepler架构的GTX 680发布时,当时超频玩家挑战的一个极限目标就是2GHz频率,后来多次尝试之后终于有超频玩家实现这个目标了。极限超频破2GHz对普通玩家来说没什么用,因为我们不可能拥有那样的超频条件,但在GTX 1080显卡上,风冷2GHz已经变得轻松如常了。
从之前GP100核心发布之时,小编就惊讶16nm GPU的频率可以如此之高,Tesla P100这样的高性能加速卡频率都有1480MHz,而GTX 1080显卡基础频率就有1607MHz,加速频率1733MHz,实际运行中频率基本上维持在1800MHz了,比GTX 980显卡至少提升了500MHz。
那么留给玩家的超频空间还有多少呢?
索泰的新版FireStorm超频软件
功能方面,索泰FireStorm支持核心频率、电压、显存窜率、TDP功耗、温度上限及显示频率调节,但是GTX 1080的电压是不可调的,考虑到NVIDIA越来越苛刻的限制,以后恐怕也是不会开放电压调节的,除非硬改。
GTX 1080显卡的超频结果(点击放大)
3DMark FireStrike Ultra总分从之前的4987分提高到了5511分,GPU分数从4967提高到了5532分,分别提升10.5%、11.1%。
这次的超频超频还只是初步的,考虑到散热及供电的限制(超频软件解锁温度到92°C了,但监测最高还是83°C),非公版上市之后GTX 1080显卡的超频潜力还可以更高,预计水冷以及液氮环境中还能创造更高的记录。
GeForce GTX 1080:新王者来了,但更贵了GTX 1080显卡是一次架构、工艺全面升级,那么它到底给我们带来了什么升级呢?
·全新的散热器外观,金属背板回归,锋芒毕露,更讨游戏玩家喜欢。
·更强大的游戏性能,比GTX 980显卡提升60%,比GTX 980 Ti提升25%。
·更高的8GB显存,而且是GDDR5X显存,带宽提升40%。
·更低的功耗,性能比GTX 980 Ti强的同时功耗更低。
·温控表现优异,最高温度维持在83°C,但噪音比GTX 980 Ti更低。
·极强的超频能力,风冷2GHz已经是小菜一碟。
GTX 1080显卡在性能、功耗、静音、超频等方面全面进步
对玩家来说,我们更要关注的是伺候一位新王者所需要付出的代价——GTX 1080显卡的价格已经公布了,普通版是4599元,NVIDIA的Founders Edition,也就是公版是5399元,这价格直逼目前非公版GTX 980 Ti显卡,显然不便宜,不过我们对比下Kepler以来历代NVIDIA旗舰显卡的定价再来说:这里以GTX 680显卡的性能作为基准(为便于表格观看,基准设置在1000点上),对比了GTX 680、GTX 780、GTX 780 Ti、GTX 980、GTX 1080显卡的建议价,除了GTX 680和GTX 980是GK104、GM204小核心之外,GTX 780/780 Ti/980 Ti这种大核心GPU显卡的价格都不低,而GTX 1080显卡则是以GP204小核心站上了大核心显卡的档次。
所以你说GTX 1080显卡贵吗?不仅贵,而且相当贵,公版就要5399元了,这是有史以来非Ti后缀显卡中售价最高的一款了,其定位将直接取代GTX 980 Ti显卡,因为价格相近的情况下GTX 1080显卡在性能、功耗、噪音及超频上全面领先,消费者根本没必要再选GTX 980 Ti显卡了。
还有一个疑问就是4599元的GTX 1080显卡的命运如何,因为NVIDIA这一次的策略很奇怪——Founders Edition版给人的预期本来是加强版,但实际上是公版,而4599元的价格是给非公版的,但是非公版GTX 1080在供电用料、散热器以及频率参数上显然是要高过公版的,厂商不可能把定价低于公版的5399元,所以这就可能导致一个尴尬的问题——尽管NVIDIA给出了4599元的价格,但自己和厂商开卖的价格都不会低于5399元,只可能更高,这个4599元的GTX 1080显卡更像是个镜中花水中月,你看得到,但得不到。
很多人还在期待AMD的爆发吧,不过可惜的是AMD今年的Polaris显卡定位不是GTX 1080级别的,二者并不在一条战线上,Polaris显卡无论性能或者能效多优秀,很难说能影响到NVIDIA降价。虽然除了NVIDIA之外没人希望看到这样的结果,但下半年的格局恐怕就是这样了,除非AMD真的能提前推出HBM 2显存的Vega 10显卡。
GeForce GTX 1080显卡获得了超能网2016推荐奖
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