GPU的实力之谜浅标台式机和笔记本显卡的性能差异

2019-10-30

电脑爱好者 2019年4期

同芯不同“命”

帕斯卡架构是英伟达于2016年发布的GPU架构，它旗下的GTX10也是我们最为熟悉的显卡。和英伟达早期划分桌面/移动显卡的策略不同，这一代显卡无论是桌面版还是移动版，它们的GPU核心、流处理器、光栅和纹理单元数量基本一致，在核心/Boost频率和流处理器的数量上，有些移动版显卡甚至还略有优势（表1、表2）。但是，从跑分和实际的游戏体验来看，搭載相同GPU的台式机和笔记本之间仍然存在差距。

性能差异有多大

为了让大家更加直观地了解相同GPU的桌面/移动版之间的差距，笔者整理了从MX150移动显卡（对应GT1030）到GTX1080不同档次显卡间的理论测试成绩对比。需要注意的是，桌面显卡还存在一些非公版/超频版，笔记本领域根据散热设计的不同，相同GPU也会存在一定的性能波动，针对超轻薄游戏本定制的Max-Q显卡的性能更是有着进一步的缩水。因此，以下数据仅供大家参考。

MX150 PK GTX1030

GeForce MX150是轻薄本的最佳独显搭档（图2），其常见于4500元起步的轻薄本阵营。而GT1030则是英伟达桌面显卡中定位最低的存在，市场均价约为499元。就3DMark跑分软件的测试成绩而言（仅取测试项目中的GPU子项分数，下同），GT1030的性能较MX150有着6%左右的优势（表3），基本可以忽略不计。换句话说，如今绝大多数武装MX150独显的轻薄本，都已经具备了安装GT1030独显台式机的性能动力。

GTX1050的对决

GTX1050是“游戏本”专用显卡的最低下限，它常见于5000元左右的游戏本阵营中。GTX1050桌面显卡根据显存容量和频率的不同，售价处于700元到1000元的价位区间。就性能而言，桌面版的GTX1050较移动版有着10%到16%左右的增幅（表4），比GT1030相较MX150提升得更加明显。

GTX1050 Ti的比拼

GTX1050Ti是游戏本可以“流畅吃鸡”的基本保证，它常见于6000元起步的游戏本，而该显卡的桌面版售价介于800元到1400元的价位区间。令人欣喜的是，GTX1050Ti的移动版性能较桌面版仅落后3%到5%（表5），基本属于同一个档次的存在。没错，如果你的游戏本用上了GTX1050Ti，那就没有必要羡慕武装这块显卡的台式机了。

GTX1060的较量

GTX1060是游戏本迈入高端阵营的标志，武装它的产品大都售价为7000元左右。这款显卡的桌面版根据定位还被细分为3GB版（1400元左右起）和6GB版（1700元左右起），前者将流处理器数量从1280削减到了1152个，因此在性能上会有一定的缩水。但即便如此，3GB版的桌面GTX1060显卡也要明显领先于移动版，6GB版本的桌面显卡更是有着10%以上的性能领先优势（表6）。也是从GTX1060开始，台式机的性价比就开始逐渐显露出来了（5000元就能DIY一台配置均衡的GTX1060主机）。

GTX1070的碰撞

GTX1070的移动版是个颇为“奇葩”的存在，它的流处理器数量比桌面版的还要多出128个，从1920增加到了2048个（图3），因此它具备反超桌面版显卡的机会。市面上武装GTX1070的游戏本基本都是万元起步，而其桌面版显卡的售价则多是2899元起步，DIY攒机的方式依旧更具性价比。当游戏本的散热足够好时，GTX1070移动版的性能确实会出现小幅领先桌面版（公版）显卡的情况（表7），但是桌面显卡中不乏OC超频版，以及定位更高的GTX1070Ti，所以武装GTX1070显卡台式机的综合实力还是更强一些。

GTX1080的决战

能用上GTX1080移动版的游戏本至少是1.5万元起步的“贵族”，而这款显卡的桌面版也接近4000元大关，注定只是极少数玩家的专利。GTX1080移动版和桌面版显卡的性能差异也不大，基本处于同一个性能档次（表8）。换句话说，GTX1080台式机能玩的游戏，GTX1080游戏本也毫无压力！

差异源于散热设计

看到这里，估计不少读者朋友都会心存遗憾——笔记本专用的GPU依旧不如桌面版本！实际上，帕斯卡架构的GTX10显卡已经极具“诚意”了，哪怕是性能差距最大的GTX1050，其移动和桌面版也不过相差15%左右而已。要知道，在费米和开普勒时代，相同GPU的移动和桌面版显卡性能差距可是要在30%到50%之间的。

之所以移动显卡始终无法追平桌面显卡，通过它们的形态结构我们不难找出答案。高端桌面显卡独享一整块PCB主板（图4），其中还嵌满了各种供电元器件，再加上超豪华的散热模块，高端大气上档次。而移动显卡大都采用BGA封装的方式，将CPU和显存芯片都直接固化在笔记本主板上和CPU做邻居（图5），而超薄的散热模组也尽显寒酸。

没错，笔记本的散热设计，就是移动显卡始终无法战胜同级别桌面显卡的核心问题之一，笔记本的散热模块需要同时照顾到CPU、GPU、显存和周边的发热元件，容易引起热量的堆叠（图6）。为了确保安全以及用户的体验，OEM厂商都会给GPU设定一个名为“温度墙”的阈值，一旦GPU在高负荷运行时温度达到了这个阈值就会触发降频机制，而这也是游戏本即使跑分和桌面显卡接近，但长时间运行游戏的过程中却可能存在间歇性卡顿（降频）现象的原因。

都是武装GTX1060独显的游戏本，最便宜的可能只要6500元，但最贵的则接近万元，后者的散热模块设计和用料自然要比前者更好。其跑分成绩也更加接近同级别的桌面显卡。在桌面显卡中，性能大幅领先公版显卡的OC型号也并不鲜见，关于这一点我们需要做到心里有数。

功耗墙是背后黑手

和“温度墙”相比。“功耗墙”同样是影响移动显卡性能发挥的梦魔。早在开普勒架构的时代，英伟达就引入了“Boost频率”的概念，允许显卡的核心可运行在更高的频率上，从而实现短时间内的性能提速。到了帕斯卡架构时代，动态超频也已经升级到了Boost3.0版本（图7），它最大的特色就是频率提升的幅度更为夸张。以GTX1060为例，在没有强制限制频率的状态下，当其核心电压升至安全电压上限时，频率可从1405MHz提升到1911MHz！换句话说，只要GPU的温度和当前功耗没有超过系统限制，频率就能超到天际，进而获得瞬间的极限性能。

笔记本往往就没有这个福利，虽然最新的移动版帕斯卡显卡也支持Boost 3.0，但受制于相对孱弱的散热模块设计，以及标配电源适配器的最高功率（图8），很难触发显卡运行在Boost 3.0的极限频率上。很多游戏本换一个功率更高的适配器就能跑出更高的分数（图9），玩同样的游戏帧数更高，其背后就是功耗墻的制约。