GeForce GTX Titan显示卡与Radeon HD 7990显示卡对比测试

一直以来，英伟达和AMD旗舰级显示卡的龙争虎斗都会成为消费者讨论的焦点，本期CHIP就为大家带来两家最新的旗舰级显示卡产品的对比测试，为追求极致的发烧级玩家们提供参考。

去年，英伟达采用GK104核心的GeForce GTX 680和单卡双芯产品GeForce GTX 690凸显了其小核心战略的成功，原以为英伟达GeForce GTX 690顺利拿下单卡卡皇的宝座之后，下一代旗舰产品应该是GPU架构更新换代的小核心产品。但是考虑到这一代产品在性能尚不能完全甩开对手，因此英伟达在公司成立20周年之际，高调推出了由超级计算机领域直接“搬运”到桌面领域的GeForce GTX Titan这一超大核心的产品。这款产品一经推出便颠覆了高端显示卡市场Radeon HD 7970与GeForce GTX 680相对平衡的现状，一跃成为了目前性能最强的单芯旗舰产品，再加上之前就已存在的GeForce GTX 690，一时之间，骨灰级玩家在谈及旗舰级显示卡时厂商似乎只有N卡可选择。面对如此的状况，AMD自然不会坐以待毙，在Radeon HD 7970发布了一年多之后，AMD终于在4月下旬正式推出了官方版的单卡双芯产品Radeon HD 7990，它的诞生意味着AMD将停止目前在顶级显示卡市场碌碌无为的现状，重新披挂上阵征战旗舰级显示卡市场。

硬件规格：再创新高

英伟达GeForce GTX Titan采用的GK110核心架构与目前的GeForce GTX 680所采用的GK104核心很相似，如SMX单元包含192个CUDA核心和16个纹理单元，但是执行DP双精度的运算单元增加到了64个（GK104只有8个）。GK104具有35亿个晶体管、8组SMX单元、4组ROP管线及4组GDDR5控制器，而GK110完整版具有惊人的15组SMX单元、6组ROP管线以及6组GDDR5显存控制器，于是晶体管数量达到了71亿个，规模相比GK104几乎翻了一番。GeForce GTX Titan只使用了GK110核心15组SMX中的14组，不过保留了完整的6组GDDR5显存控制器和ROPs管线，于是它总计有2 688个CUDA核心、896个DP CUDA核心、224个纹理单元、384bit显存位宽、6GB显存容量和48组ROPs单元。频率方面，由于GeForce GTX Titan有如此巨大的核心规模，所以它的核心频率显然不可能像GeForce GTX 680那样轻松突破1GHz，其基础频率只有837MHz，Turbo频率为876MHz，比GeForce GTX 680的1 006MHz/1 058MHz（Turbo频率）低了不少，不过显存频率依然保留了GeForce GTX 680的水准为6 008MHz，显存带宽高达288.33GB/s。

AMD的Radeon HD 7990采用的两颗核心与Radeon HD 7970所采用的Tahiti XT相同，单颗Tahiti XT核心具有2048个流处理单元、128个纹理单元及32个光栅单元，晶体管数量达到了43.1亿个，并配备了3GB/384bit规格的GDDR5显存。于是Radeon HD 7990具有4 096个流处理器、256个纹理单元和64个光栅单元，晶体管数量也达到了86.2亿个。物理显存容量虽然翻倍，但是由于双卡同时渲染工作的原因，实际使用时等效显存容量不变，依然为3GB。频率方面，Radeon HD7990的默认核心/显存频率为1000MHz/6000MHz，显存带宽为288GB/s，与对手基本持平。

架构设计：各有特色

英伟达的GeForce GTX Titan之所以被命名为Titan，多半是因为英伟达对于目前世界上最快的超级计算机“Titan”的纪念。超级计算机“Titan”所采用的是目前世界上最快的专业级显示卡Tesla K20X，两者采用的都是同为2 688个CUDA核心的NVIDIA Kepler GK110核心，不同的只是两者的细节之处与面向的领域。

GeForce GTX Titan采用的GK110核心仍旧基于Kepler架构，从某种意义上来说，它并不能算是一款“革新”的产品。不过，虽然GK110核心与GTX680所采用的GK104核心同属Kepler架构范畴，但其相对后者GK110依然拥有不少的改变。从GK110核心SMX逻辑结构图中我们可以得知，虽然它与GK104的SMX具有相同的结构、相同的192个CUDA Core和相同的16个纹理单元，但是在CUDA Core的旁边，我们可以看到新加入了许多DP Unit单元，即Double Precision Float Unit，意为双精度浮点单元。一组SMX中就包含64个DP Unit，14组共包含896个。英伟达在GK110核心中加入如此之多的双精度浮点单元，目的就是为大幅增强GK110的双精度浮点运算能力以满足和对手竞争的需求。

虽然AMD的Radeon HD 7990使用的依然是AMD在一年多以前发布的Tahiti核心，但是现在看来它所使用的GCN架构依然非常先进。在GCN阵列微观结构中，每个GCN阵列里有4组SIMD单元，每组SIMD单元里面包括16个流处理器，我们可以发现GCN架构已经完全抛弃了此前4D+1D流处理器VLIW的超长指令架构限制，不存在原有架构指令打包-派发-解包的问题，所有流处理器以16个为一组的SIMD阵列完成指令调度。虽然每次只能执行1个ALU操作，但是4组SIMD能保证执行4条线程，利用率接近100%。整个架构从最基层开始就为更灵活地运算优化，架构中层的运算单元在并行效率上也有针对性地改进，整个GCN架构更加面向“通用计算就是图形计算”的未来趋势。

技术比拼

英伟达在GeForce GTX 680发布时引入了一种新的GPU动态超频技术——GPU Boost，与CPU处理器中的Turbo Boost动态加速类似，都是在处理器允许的范围内动态调节核心频率。在GeForce GTX Titan显示卡中，GPU Boost加速技术也升级到了第二代。GPU Boost 2.0放宽了电压的限制，在GPU温度控制上考虑了更多，因为相比高电压带来的危害，日常应用中GPU长时间处于高温状态更可能会损坏芯片。本次测试中GeForce GTX Titan公版显示卡的Boost频率能达到995MHz，相比默认的837MHz提升了18.6%，比上一代公版GeForce GTX 680常见的10%要高一些，可以带来更多的性能提升。

除此之外，GeForce GTX Titan还具有英伟达独有的TXAA技术，这是一大杀手锏。该技术类似在动画、电影、游戏CG中所采用的复杂高画质过滤器，可以减少因为锯齿导致画面出现撕裂和闪动等问题，画质比MSAA、FXAA以及CSAA更高，而且消耗资源较少。

AMD方面，在画面渲染也有独到的优势。一直以来，人类头发在游戏中的实时精确渲染是游戏里最为复杂、最具挑战性的项目，成千上万、各自独立的微小细丝都是半透明的，而且都有复杂的阴影，这对GPU来说是非常巨大的负担。而Radeon HD 7990采用的TressFX Hair渲染技术，使用了DirectCompute编程语言，结合AMD GCN架构的强大并行计算能力，将头发渲染的工作部分转到了后期处理中。这不仅大大提高了运算效率，还让重力、风雨、头部运动等因素都被列入考虑的范围智能，因此能以更真实的方式描绘头发，让头发更加自然和逼真。

除此之外，Radeon HD 7990集成了两个Tahiti XT核心，通过重新设计的4个Mini Display Port+1个DVI的输出接口，它原生即可支持5连屏的EYEFINITY应用。此外，Radeon HD 7990也继承了Radeon HD 7970的智能核心休眠技术ZeroCorePower，显示卡在空闲时可让一颗核心处于休眠状态，最大限度地降低显示卡功耗、发热和噪音。

性能、功耗互有胜负

无论两款产品的设计和采用的技术如何，对于游戏玩家来说显示卡的性能表现才是最重要的。在分别测试显示卡理论DirectX 11图形性能和曲面细分性能的3DMark 11和Unigine Heaven Benchmark 4.0测试中，Radeon HD 7990均取得了不错的成绩，以较明显的优势取得领先。在随后的多款不同分辨率设置的热门游戏测试中，Radeon HD 7990单卡双芯的劣势逐渐显露出来，在《刺客的信条3》、《上古卷轴5》中的成绩明显反常，想要在性能方面完胜对手，AMD在驱动方面还需要下不少功夫。不过整体看来，在游戏性能这一环节，Radeon HD 7990还是略胜一筹。

在显示卡高负载功耗测试中，由于如今的高端显示卡均具备了功耗保护功能，在使用Furmark等严酷的烤机软件进行测试时，显示卡会自动降低频率来保护自己不会损坏。这导致我们无法通过常用烤机软件来得到其准确的最大功耗，所以我们选择了用3DMark 11测试程序来测试整个平台的整体功耗（不含显示器）。在待机功耗方面，GeForce GTX Titan所在的平台整体待机功耗仅为68W，Radeon HD 7990的平台整机功耗略高，为91W。高负载状态下GeForce GTX Titan平台的最高功耗为380W，相比之下双芯的Radeon HD 7990平台最高功耗为460W。因此在功耗表现方面，GeForce GTX Titan完胜。

总结：

通过此次旗舰级产品的碰撞，AMD又一次通过“1+1>2”的方式取得了胜利，重新夺回了单卡旗舰的宝座。虽然两者在零售价格方面都是7 999元，不过采用单芯设计的GeForce GTX Titan在成本方面有着明显的优势，AMD为了夺回这个宝座可谓杀敌一千自损八百。

作为两家显示卡厂商在旗舰级产品上的扛鼎之作，在性能方面，两款产品可谓诚意十足，几乎所有的游戏在2560×1440分辨率的高画质设置下都可以流畅运行。虽然两者在性能方面有些差距，但是并不十分明显，不过AMD向来在后续驱动优化方面表现非常不错，因此Radeon HD 7990在性能方面还有不少优化的余地。从目前的信息看来，英伟达的下一代旗舰GeForce GTX 780的性能并不如目前的GeForce GTX Titan，AMD自家的Radeon HD 8000系列显示卡上市也仍需时日，因此Radeon HD 7990自然是当今追求极致性能玩家的不二之选。