IT動態(tài)：NV卡皇 英偉達GTX Titan Z性能首發(fā)測試

5G已經片區(qū)使用，很多小伙伴對通信這塊還不熟系！越來越多的人開始對IT、5G信息方面產生興趣，近來NV卡皇 英偉達GTX Titan Z性能首發(fā)測試的話題也是引起了很多人的關注，那么既然現在大家都想要知道NV卡皇 英偉達GTX Titan Z性能首發(fā)測試，小編今天就來給大家針對NV卡皇 英偉達GTX Titan Z性能首發(fā)測試做個詳細介紹。

用先發(fā)后至和一波三折來形容Titan Z一點都不為過。高調的亮相并給人萬無一失的第一印象，之后卻晚于強大競爭對手發(fā)布，甚至還一度傳出了跳票以及cancel的傳言。盡管它最終還是來到了我們的面前，但這塊NVIDIA的新一代卡皇確實經歷了跌宕起伏的兩個月。

北京時間2014年5月28日21點，在GTC大會首次亮相近兩個月之后，NVIDIA終于在全球正式發(fā)布了Kepler架構的最終產品線，基于Kepler架構設計的本代雙芯旗艦——GeForce GTX Titan Z。與先前所發(fā)布的Radeon R9-295X2不同，GeForce GTX Titan Z除了能夠滿足以包括4K UltraHD分辨率及多屏拼接在內的各種高清/超清分辨率游戲應用場合之外，還附帶了完整的單節(jié)點級生產力屬性，可以讓用戶實現與GeForce GTX Titan類似的輕生產力部署能力。

▲GeForce GTX Titan Z

不得不承認的是，Radeon R9-295X2的出現為NVIDIA創(chuàng)造了一個壓力巨大的競爭環(huán)境，Radeon R9-295X2由兩顆頻率更高的全規(guī)格Radeon R9-290X核心打造，搭載風水冷一體式散熱器，采用了“非標準”的能夠提供最少450W功率的8pin+8pin外接供電接口，這一系列破釜沉舟的做法創(chuàng)造了一塊性能強大同時溫度噪音表現俱佳的旗艦卡皇。而這塊卡皇，正是擺在Titan Z面前的對手。

▲Radeon R9-295X2

比競爭對手更早曝光，同時采用了常規(guī)散熱布局，這兩點為Titan Z的最終表現埋下了伏筆。外界之所以會傳言Titan Z數次延期，大抵上也因這兩點而起。Titan Z的實際表現究竟如何？NVIDIA現在發(fā)布這款產品究竟是陣前慌亂還是厚積薄發(fā)的表現？它是否具備正面承受295X2沖擊的實力呢？就讓我們接下來的測試來告訴您答案吧。

1、GeForce GTX Titan Z規(guī)格一覽

●GeForce GTX Titan Z規(guī)格一覽

GeForce GTX Titan Z采用Kepler圖形架構，集成兩顆完整規(guī)格的GK110圖形芯片，擁有124億晶體管，其運算資源總量因為這種疊加而提升到5760個ALU，Texture Filter Unit增加到480個，構成后端的ROPs為96個，雙芯式設計也為其帶來了384Bit×2顯存控制單元及容量高達6144MB×2的顯存體系。

GeForce GTX Titan Z的默認核心及顯存運行頻率為706/7012MHz，官方Boost頻率為876/7012MHz，默認總Pixel Fillrate能力為76.8Gpixels/S，默認總Texture Fillrate能力為338.8G/S，有效顯存帶寬336.6GB/S。GeForce GTX 780Ti擁有4.06T×2 Flops/S的單精度浮點運算能力，由于其所處的特殊產品地位，GeForce GTX Titan Z同Titan一樣保留了1/3速DP的運算特征，因此其單卡總雙精度浮點運算能力達到了1.35T×2 Flops/S。

GeForce GTX Titan Z采用的GK110與其他GeForce顯卡所采用的GK110同屬Kepler架構，但GeForce GTX Titan Z開放了Kepler架構全部功能性設計和特點，這些特點主要由以下主要的部分組成：

1、完整的單節(jié)點通用計算特性，包括全部雙精度運算能力。

2、單個GPU當中包含5單元的宏觀并行結構，15組SMX單元被分為5個GPC，每個GPC包含3組SMX。

3、15組包含了幾何引擎、光柵化引擎以及線程仲裁管理機制的SMX單元。每個SMX單元的細節(jié)同GK104完全相同，均包含一組改進型的負責處理幾何任務需求的PolyMorph Engine，192個負責處理運算任務及Pixel Shader的ALU，16個負責處理材質以及特種運算任務如卷積、快速傅里葉變換等的Texture Array，二級線程管理機制以及與它們對應的shared+unified cache等緩沖體系。

4、基于Dynamic Parallelism的全新本地任務管控機制，以及由此帶來的更高的單元復用率。

5、調節(jié)粒度更細同時頻率控制范圍更大的新一代GPU Boost。

6、由GPU Boost 2.0發(fā)展而來的新一代Power Balance功能。

▲GK110核心照片

Kepler構架曾經是一個充滿了神秘感的存在，伴隨著GK104以及GK110的陸續(xù)發(fā)布，我們在過去的兩年多里曾經對它的各種細節(jié)，諸如ALU團簇單元、Cache、線程仲裁機制、動態(tài)頻率調節(jié)體系等等進行過透徹的相關分析。作為Kepler架構的最終產品線，單卡雙芯的TitanZ給了我們再一次回顧和總結Kepler架構的機會。

2、再讀GK110的宏觀并行體系

●再讀GK110的宏觀并行體系

NVIDIA于Fermi架構中首次引入了宏觀并行結構設計，它將若干組ALU團簇綁定為一個GPC，并輔以完整的幾何處理及光柵化流水線，這讓每個GPC因此成了與傳統(tǒng)GPU同等級的存在。在執(zhí)行符合DirectX 11特征的程序時，一級任務管理機制只需將Kernel并行的發(fā)放給不同的GPC，即可達成整個架構的并行kernel處理過程。因此這種設計不僅可以比較直接的為架構帶來更好的幾何和光柵化處理能力，同時還可以提升任務的執(zhí)行效率。

與去年發(fā)布的GK104不同，NVIDIA在GK110架構中使用了新的宏觀并行結構。GK104的8組SMX單元被兩兩分組結合成一個GPC，整個架構的8組SMX單元被劃分成了4 GPC并行的形式。而GK110則是將15組SMX單元以三組為單位結合成一個GPC，整個架構被劃分成了5 GPC并行的形式。

▲完整規(guī)格GK110架構圖

由于NVIDIA采用了Setup以及Rasterizer同GPC綁定的方案，因此GK110架構可以實現單周期輸出5多邊形，在同頻下擁有了比GK104多20%的多邊形輸出能力以及光柵化處理能力。

宏觀并行度的進一步提升有助于體系在處理并行Kernel時的效率，但從外表上來看GK110對于宏觀并行度的提升與其運算單元（SMX/ALU）規(guī)模的提升并不成比例，單個GPC的規(guī)模較之GK104提升了50%，這樣的做法給人一種整個架構開始偏重于吞吐而非強調任務效率以及單元復用率的感覺。這是否意味著NVIDIA打算放棄堅持了多年的既有設計思路，開始放棄效率并轉向提升架構的吞吐能力了呢？

恐怖的規(guī)格和吞吐能力是否意味著GK110的效率會下降呢？

事實并非如此，因為NVIDIA在GK110中為我們帶來了另外兩個重要的特性——Dynamic Parallelism和Hyper-Q，這兩個特性不僅極大地提升了整個架構的任務效率/密集度，同時將單元復用率以及整個Kepler架構的意義提升到了一個全新的高度。

3、最重要特性——Dynamic Parallelism

●最重要特性——Dynamic Parallelism

在GK110架構中，NVIDIA在傳統(tǒng)的二級仲裁機制CWD（CUDA Work Distributor，CUDA分配器）之外加入了全新的GMU（Grid Management Unit，Grid管理單元），GMU可以對CWD收到的Grid進行啟停管理、回收、判斷、掛起以及重排序等操作，令其以更加靈活的方式在必要時進入執(zhí)行單元，這避免了Grid像過去那樣以缺乏排序的順序模式被送入SM，而且一旦進入SM之后就只能等到全部執(zhí)行結束才能出來。

▲Dynamic Parallelism特性

GMU的引入為動態(tài)片上創(chuàng)建Kernel提供了條件，所以NVIDIA在GK110中引入了全新的Dynamic Parallelism（動態(tài)并行）特性，該特性允許GPU根據需要直接對Grid的結果進行判斷并在本地創(chuàng)建新的Kernel，這與傳統(tǒng)的Kernel執(zhí)行完畢之后由CPU進行回收判斷并創(chuàng)建新的Kernel再行發(fā)放有了很大的不同。

▲Dynamic Parallelism帶來的變化（傳統(tǒng)模式VS Dynamic Parallelism）

Dynamic Parallelism減少了GPU同CPU之間的通訊需求，減輕了與CPU頻繁通訊所帶來的等待周期產生的延遲影響，提升了GPU內部的Kernel密度和執(zhí)行連貫度，對于低負載高密集任務中單元復用率改善有不小的幫助。

4、再議Kepler架構的目的和意義

●再議Kepler架構的目的和意義

通過GK110的“送出去，請進來”，我們已經可以明確的掌握Kepler架構的目的和意義了——Kepler架構的目的在于在NVIDIA從G80一直延伸到Maxwell及其后架構的路線圖中扮演承前啟后的角色，它嘗試著將一部分邏輯判斷性任務交給通用處理器執(zhí)行，同時將一部分不適合通用處理器執(zhí)行的控制性工作轉移到對應的專用單元來處理，以厘清任務執(zhí)行地點和執(zhí)行特征、優(yōu)化任務處理對象的選定、積累通用處理器使用經驗以及收集執(zhí)行過程中的能耗比特征等一系列手段，為未來Maxwell融合架構中最終接納ARM架構通用處理器打下了必要的基礎。

▲Maxwell的后續(xù)——Echelon架構細節(jié)

而Kepler架構的意義則更加單純，那就是強調性能功耗比屬性。讓合適的單元以盡可能合適的功耗去完成盡可能合適它們完成的任務，進而讓整個架構以更小的功耗達成更大的性能輸出能力，這就是Kepler架構最突出的特征和意義。我們在過去一年間面對的以及等待的各色“黑科技”，包括高效的register體系、新Scheduling過程、GPU Boost以及Dynamic Parallelism等等，全部都是為這一意義而存在的。

通過調節(jié)SMX結構提升體系的吞吐能力，同時以優(yōu)秀的緩沖體系、合理的仲裁和任務管理機制以及各種全新的技術來保證體系的單元復用率以及執(zhí)行效率，這種平衡的理念賦予了Kepler架構強大的性能和成熟穩(wěn)健的性能功耗表現。Kepler架構的注意力并沒有片面的集中在某些特性或者單純運算能力的提升上，它對任務分派管理機制的調整和改進屬于最底層的架構效率優(yōu)化，正是這種能夠讓所有架構中運行的任務，無論是運算任務還是圖形任務均能受益的改動，為Kepler帶來了令人難忘的表現。

▲G80~GF100架構發(fā)展示意（圖片引自后藤弘茂先生博客）

當然，我們同樣不能忘記那些站在Kepler背后的英雄們，Kepler之前諸架構對于任務管理體系的不斷完善，寄存器及寄存器溢出緩沖體系使用經驗的積累，架構設計理念的逐步驗證、檢討和補充修正同樣是造就Kepler架構的成功的重要因素，而正確平衡成本關系并在DirectX 11時代的起點劃下了空間充分的D線，又在可制造型層面為Kepler架構的最終實現奠定了最根本的基礎。NVIDIA充分的計劃性和推進這些計劃的執(zhí)行力，逐漸將這些積累轉化成了實際的架構和產品，并最終帶來了今天我們所見到的基于GK110架構的產品。

除此Dynamic Parallelism之外，GK110架構還將更多更新的技術引入到了體系當中，其中最典型的就是全新的GPU Boost——GPU Boost 2.0。

5、GPU Boost 2.0+G-SYNC

●GPU Boost 2.0+G-SYNC

GPU Boost是NVIDIA在GK104中首先引入的動態(tài)功耗/性能平衡調節(jié)機制，它可以動態(tài)游戲及應用負載，并將負載同設計功耗上限進行比較，接著將實際負載同設計功耗上限之間的差值轉化成實時頻率的提升，同時還能根據用戶自定義的游戲幀數上限來判斷性能需求，進而將多余的性能以降頻的形式予以消去，并最終讓用戶獲得更低的使用能耗。

▲GPU Boost 2.0

伴隨著GK110架構的到來，NVIDIA將GPU Boost從1.0升級到了全新的2.0版本，新版本GPU Boost支持以下新特性：

• 更細膩和敏感的頻率調節(jié)段位。 • 溫度監(jiān)控出現在控制要素中。 • 更加集中于“常規(guī)使用溫度區(qū)間”的性能調節(jié)區(qū)間。 • 擁有更大的電壓調節(jié)上限。 • 支持全新的電壓上限/溫度聯動調節(jié)功能，GPU溫度越低，可用的電壓上限就越高。 • 支持溫度目標值設定及對應的自動調節(jié)頻率功能。 • 更多可調節(jié)選項。 • 顯示器刷新率調節(jié)功能。

▲GPU Boost 2.0提供了更豐富的可調選項

GPU Boost 2.0比1.0版本更加敏感，可以更加積極的完成功耗和性能之間的互換，其調節(jié)模式也發(fā)生了變化，監(jiān)控機制對GPU頻率的調節(jié)判斷機制將不僅限于功耗數值，溫度因素現在也已經被納入到了判斷機制當中。在GPU Boost 2.0默認控制下，GK110架構將會在更多的時間里處于80度附近這樣一個小范圍的溫度區(qū)間中。玩家現在除了可以通過限定自定義幀數上限來達到節(jié)能降耗的目的之外，還能通過設定任意的自定義溫度上限來達到相同的目的。

▲GPU Boost 2.0特性

▲GPU Boost 2.0特性

除了加入溫度要素之外，GPU Boost 2.0還開放了電壓控制的上限，玩家在進行超頻時可以擁有更大的電壓可調空間。另外，電壓上限還可以與溫度因素進行聯動，如果玩家有能力改造散熱并達到更低的使用溫度，那么在GPU Boost 2.0中將可以獲得比常規(guī)散熱更多地電壓上限空間。

▲G-SYNC技術

GPU Boost 2.0引入的最后一個值得注意的變化來自全新的顯示器刷新率調節(jié)能力，該能力目前已經演化成了更為完善的G-SYNC技術，這項NVIDIA于2013年蒙特利爾媒體日上發(fā)布的全新技術從根本上解決了畫面的卡頓及撕裂問題。我們會在未來展開針對該項特性的專門解析和測試，敬請期待。

6、精彩的分享——ShadowPlay

●精彩的分享——ShadowPlay

作為NVIDIA全新推出的游戲分享技術，ShadowPlay并非GeForce GTX Titan Z的專屬新特性，但它在后者的服役生涯中同樣會扮演重要的角色。該技術由Kepler GPU以及GFE軟件兩部分所組成，其作用在于以近乎無損性能的方式在游戲過程當中實時完成高清游戲視頻的截取，同時完成近乎實時的上傳分享。

▲全新游戲視頻截取技術——ShadowPlay

ShadowPlay的視頻截取過程可以充分GK110 GPU的硬件來完成視頻編碼過程，整個過程不會占用額外的CPU以及其他系統(tǒng)資源，因此對實際游戲幀數影響甚小。根據大會現場NVIDIA所演示的游戲實況，ShadowPlay即便是在進行1080P分辨率視頻的實時錄制時，對游戲的幀數影響也可以控制在1~2幀左右，幾乎達到了無損的程度。

▲ShadowPlay可實現多種分辨率視頻截取

ShadowPlay同時支持從普通的480/720P一直到Full HD的1080P在內的多種不同分辨率的視頻錄制，同時還可以通過GFE軟件簡單實時地完成視頻分享過程，視頻上傳到網絡中的整體延遲僅為當前畫面后2~3秒左右，這幾乎等同于現場直播你的游戲過程。借由GeForce GTX TitanZ來實現實時的將逼真的高清分辨率游戲過程進行分享的感受，這是傳統(tǒng)硬件以及其他解決方案無法提供的。

7、GeForce GTX Titan Z細節(jié)

●GeForce GTX Titan Z細節(jié)

▲GeForce GTX Titan Z

▲GeForce GTX Titan Z

▲GeForce GTX Titan Z

▲GeForce GTX Titan Z

▲GeForce GTX Titan Z PCB

▲GeForce GTX Titan Z

▲GeForce GTX Titan Z散熱方案

▲GeForce GTX Titan Z散熱方案

▲GeForce GTX Titan Z

8、測試平臺硬件環(huán)境一覽

●測試平臺硬件環(huán)境一覽

為保證測試能夠發(fā)揮顯卡的最佳性能，本次測試平臺由Intel酷睿i7-3970X處理器、ANTEC H650水冷散熱器、技嘉X79芯片組主板、威剛4GB DDR3-1600×4四通道內存、影馳戰(zhàn)將240GB固態(tài)硬盤、ANTEC 1300W白金牌電源組建而成。詳細硬件規(guī)格如下表所示：

●測試平臺軟件環(huán)境一覽

為保證系統(tǒng)平臺具有最佳穩(wěn)定性，本次產品測試所使用的操作系統(tǒng)為Microsoft Windows 7正版授權產品，除關閉自動休眠外，其余設置均保持默認，詳細軟件環(huán)境如下表所示。

在測試成績方面，理論性能測試用得分來衡量性能，數值越高越好；游戲性能測試用游戲自帶Benchmark記錄平均幀數來衡量性能，數值同樣越高越好。

9、理論性能測試之3DMark FireStrike

●理論性能測試之3DMark FireStrike

于北京時間2013年2月5日推出的新3DMark，采用全新界面設計，除了測試分數，還會展現每個場景測試期間的實時曲線，全程記錄幀率、CPU溫度、GPU溫度、CPU功耗。新3DMark取消了傳統(tǒng)的E、P、X模式，取而代之的是根據負載不同所推出的三個場景，其中FireStrike專為基于DirectX 11顯卡搭建的高端游戲平臺，而CloudGate則支持基于DirectX 10環(huán)境的主流硬件，IceStorm則支持入門級DirectX 9設備、手機、平板電腦等等。

▲3DMark FireStrike

▲GeForce GTX Titan Z測試成績

驅動問題給我們的測試帶來了一個不算太好的開端，無論是最終的跑分成績，還是相對于其他GK110架構單芯顯卡的提升幅度，TitanZ在新3Dmark當中的表現都談不上優(yōu)秀，但愿這種現象能夠在后續(xù)的驅動當中得到緩解。

10、理論性能測試之3DMark 11

●理論性能測試之3DMark 11

PC游戲隨Windows 7的發(fā)布進入DirectX 11時代，眾多DirectX 11顯卡早已摩拳擦掌上陣廝殺，卻遲遲沒有一個權威性的基準測試軟件來衡量游戲顯卡DirectX 11性能的高低。終于，DirectX 11時代的3DMark 11來到大家面前。3DMark 11使用原生DirectX 11引擎，測試場景包括Tessellation曲面細分、Compute Shader以及多線程在內的大量DirectX 11特性。

▲3DMark 11

▲GeForce GTX Titan Z測試成績

與新3Dmark一樣，3Dmark 11的測試同樣受到了來自驅動的困擾。如果想讓TitanZ獲得更好的表現，NVIDIA還需要在驅動上下一番功夫。

11、滿載溫度測試

●滿載溫度測試

在溫度及功耗測試環(huán)節(jié)，我們繼續(xù)采用Furmark滿載的方式讓顯卡達到全負荷工作，以此收集GeForce GTX Titan Z顯卡的滿載溫度。

▲GeForce GTX Titan Z滿載溫度

Furmark應用測試可以完美支持GeForce GTX Titan Z的兩顆核心同時運行，通過測試可以看出，GPU Boost在這類測試當中發(fā)揮了明顯地作用，GeForce GTX Titan Z在風冷環(huán)境下的滿載溫度同其他GK110相當，均在80度附近。

12、全文總結：有生產力的游戲卡皇

●全文總結：有生產力的游戲卡皇

更低的功耗，更高的溫度，更昂貴的價格，和Titan一樣完整的生產力屬性及使用方式，和競爭對手一樣“強大但嚴重依賴驅動”的游戲性能表現，這就是GeForce GTX Titan Z留給我們的印象。以一份稍顯遲到了的作業(yè)而言，這結果應該算是意料之中，談不上驚喜。

當然，有一點需要注意的是，我們所獲得的Titan Z樣卡以及驅動均為早期版本，隨著NVIDIA的后續(xù)進行的調整，Titan Z的表現應該還有進一步提升的空間。

▲GeForce GTX Titan Z

與Titan一樣，Titan Z并不是一塊單純的游戲顯卡，它確實具有強大的游戲性能，但以個人為目標的通用計算/開發(fā)/生產環(huán)境，包括低強度個人節(jié)點超級運算、HPC相關程序開發(fā)及快速調試、低密度大規(guī)模并行計算功能體驗等場合才是更適合它的歸宿。另外，說到生產力，值得注意的是在生產力屬性的開放層面上NVIDIA一如既往的小心謹慎——Titan Z并沒有因為單卡雙芯的存在形態(tài)而開放跨節(jié)點互聯并行工作的指令集，換個直白的說法，就是它在生產力屬性場合僅僅是兩顆連接在一起但獨立工作的Titan/TitanBE，同Titan/TitanBE一樣無法形成雙節(jié)點或者多卡多節(jié)點并行部署能力。

▲GeForce GTX Titan Z

未采用水冷雖然是一個“正?！钡倪x擇，但由于Radeon R9-295X2的出現，這一正常的選擇未必會為輿論以及部分玩家所接受。GeForce GTX Titan Z雖然功耗更低，但風冷所帶來的高溫和無法回避的噪音確實無法與競爭對手的水冷方案相提并論。盡管水冷方案并不是一個理智且值得鼓勵的選擇，甚至可以說是開了一個極壞的頭，但在競爭終極卡皇的過程中沒有預估到競爭對手的決心和行動力，最后不得不以兩顆風冷低頻版Titan BE去應對對手的兩顆液冷高頻版R9-290X，這的確是NVIDIA的失誤。

當然，你也可以說Titan Z“并不是顯卡”，NVIDIA還有諸如GTX790之類的后手，但在Kepler架構已經問世50個月以上，Maxwell都已經登場數月的今天，繼續(xù)去部署GTX790這樣的顯卡，真的還是一件有什么積極意義的事么……

▲還會有GeForce GTX 790么？

整體而言，Titan Z確實是一塊游戲性能強大的顯卡，足以問鼎當今顯卡業(yè)界的翹楚之位，它同時還能提供較為完整的個人超級計算體驗，并能在一定程度上形成生產力，但它身上的所有特征和優(yōu)勢幾乎都是幾十個月之前就已經注定了的，所以并沒有給我們帶來太多值得回味的激蕩或者觸動。至于這樣的顯卡是否會滿足您的需求，后續(xù)還會不會有游戲性能更加出色同時更加便宜的無生產力屬性版本單卡雙芯，也就是GeForce GTX 790之類顯卡的出現，就交給屏幕前的諸位自行判斷吧。