从图灵架构发布看未来显卡发展之势

　　“图灵架构是NVIDIA近十年来最伟大的发明之一”这是老黄在发布会上给我印象最深的一句话，而上周中关村在线显卡频道也参加了Quadro RTX在北京举办的媒体发布会，NVIDIA Proviz亚太区业务主管沈威同样也强调了这句话。这就有意思了，让我不免打起了图灵架构的主意。

NVIDIA Proviz亚太区业务主管沈威

　　那么图灵架构是什么？图灵诞生对NVIDIA有什么样的意义？为什么老黄会在发布会上说“图灵是近十年来最伟大的GPU架构”？这些问题一直在我的脑子里打转转，久久不能挥散。经过几天的冥思苦想我也是终于想通了几点，遂分享出来，个中曲直供大家把玩评说。

什么是图灵架构？

　　要解决这个问题，我们首先要弄明白什么是架构。其实架构用大众理解的话来说可以等效为一种工作模式。举个例子，我们都知道汽车的装配模式目前最科学最有效率的是流水线化作业，这就是汽车制造业的“架构”。而显卡架构的革新和优化，对整个工作单元的产出和效率提升有着决定性的作用。

Turing架构

　　那么什么是图灵架构呢？图灵架构除了常规的GPC（图形处理簇，Graphics Processing Clusters）、TPC（纹理处理簇，Texture Processing Clusters）、SM（流多处理器，Stream Multiprocessors）以及内存控制器以外，还加入了RT 核心、Tensor 核心。总的来说这两个核心的加入首先使画面加入真实的实时光影成为可能，又可以把图形因角度或分辨率等因素产生的误差通过深度学习进行优化，可谓是一大进步。

什么是RT?什么是Tensor？

　　RT 核心和Tensor 核心是这次图灵架构新加入的两个重要核心，前者负责实时光线追踪技术（RayTracing 简称RTX），后者负责深度学习。

当“Cornell Box”有了RTX

　　RT 核心的加入使游戏场景的光影类似电影渲染出的质感成为可能。我们要知道原来游戏中的光影处理是真假结合，即一个场景制作一些假阴影外加一小部分实时计算真光线来模拟出环境光。但是事实是光源毕竟有很大一部分是假的，所以会让人们产生“现在的游戏还是不能和真实世界相提并论”的感觉。而当光影都能够实时的计算并且反馈在我们的显示器上时，无疑会大大加强临场感和逼真感，使游戏也能够拥有电影级的光效。

DLSS抗锯齿与TAA在4K分辨率下的差距还是非常明显的

　　而Tensor 核心在人工智能上的应用反映到图像处理最典型的一个例子就是DLSS抗锯齿。AI通过深度学习，将物体或图形因分辨率，位移或镜头方向转移而发生的边缘形变进行计算而减小或规避。

为什么做图灵？

　　在说这个之前，我们需要知道一个名词：渲染农场。你可以将其理解为一个庞大的数据处理中心，其计算单元为CPU，主要是为现在的特效电影类似《复仇者联盟》等做光效渲染。

渲染农场一角

　　那么图灵显卡和渲染农场比效率几何呢？我们不妨举一个例子：一个传统的渲染农场单元，如果其含有240块双12核SkyLake平台的CPU，那么无论是机柜的占地面积、电力花费都是巨大的，并且成本大约在200万美元左右。

　　而当使用NVIDIA Quadro RTX系列显卡时，渲染农场只需要1个机柜（4个GPU图形工作站），50万美金就可以了，相当于用四分之一的成本，十分之一的占地面积和十一分之一的电力消耗换来同等的渲染速率，这对于企业来说诱惑力无疑是巨大的。

在渲染场景中可以实时做到改变光线颜色、角度

　　而且这还不是全部，要知道图灵显卡可是实时的。想象一下，如果我们把渲染做好了，却发现某些地方的色彩和光影不协调，需要修改，那放在原来这可是非常耗费时间的，而现在只需要输入数据就能实时看到影响，这不得不说是一件非常高效率的事情。

　　这样来说的话NVIDIA做图灵的意图就非常明显了，就是要靠图灵架构GPU在消费级行业继续带来更加逼真画面的同时挑战传统的光线渲染行业，扩大自己的产品覆盖面积，以进行产品线的拓宽。

图灵将会带来什么样的改变？

　　在企业级领域，图灵架构GPU的加入会把目前渲染行业整体靠CPU渲染农场向GPU渲染农场方向转化，并且能够在较为简单的场景下提供实时的光线追踪，这样客户就可以实时看到因光影变化产生的影响。无论是在速度、效率还是金钱方面对于企业级的诱惑都是相当大的。

互动电影类游戏可能会更加受欢迎（图源：《底特律变人》）

　　而在消费级领域，除了我们可以玩到拥有更加逼真画面的游戏以外，可能还会有新的游戏模式被开发。还记得《GTA5》里的导演模式吗？想象一下，当RTX系列显卡到来之后，这些场景就拥有了实时的光线渲染，再加上AI的智能优化，拍出自己心中的大片将没有任何画面表现上的壁垒。互动电影类游戏也将拥有更加逼真的画面。

定价为什么如此高昂？

　　下面我们来讨论一下最实际的问题：价格。任何技术无论在消费者面前如何高科，消费者买得起才是关键。而我们看到这次的消费级显卡：GeForce RTX 2080/2080Ti的价格还是非常高昂的，NVIDIA公版卡2080:6499元、2080Ti甚至到了惊人的9999元，真的是想说一句：打扰了。

这次20系显卡售价偏高

　　那么从价格定位我们就可以推断出来，这次的20系显卡关系是和10系显卡共存的，并不像10系和9系那样是替代的关系，未来市场上的10系显卡还会存在相当一段时间。RTX 2080的实时光线追踪技术更像是为玩家们准备的一道精美甜点，喜欢的人必定爱不释手，但是不会到没有20系显卡就玩不了的地步。

　　至于10系显卡价格浮动到底会怎样目前来说还没有定数。按照市场规律的话10系卡降价是没跑的了，毕竟20系显卡已出。但是前两天有报道称因为汇率影响的关系10系显卡会升值，而且从目前的CPU和内存等市场来看确实有这回事。那么到底是要买10系显卡还是观望一阵就仁者见仁，智者见智了，这里不过多评价。

NVIDIA的野心

　　一直以来，谈到GPU，我们总会提到两家厂商：NVIDIA和AMD。AMD前两年凭借VEGA系列显卡抢走了一部分NVIDIA的市场占比，并且屋漏偏逢连夜雨，Intel也宣布将在2020年发布自己的第一块显卡（RGB三色巨头齐聚 成了！）。

A/N卡之战

未分胜负还加了个“第三者”

　　那这样就会带来一个问题，我们要知道现在的AMD显卡方面也是非常强的，而且红蓝两厂还有体量非常大的CPU产品线（体量不是NVIDIA的Tegra能够抗衡的），这对于NVIDIA就非常危险了。如果以后Intel和AMD在自家平台上推出了CPU加GPU的套装（或集成）并且性能还不错的话，我相信NVIDIA的核心业务：GPU的市场将会大量萎缩。

　　那么如果你是老黄你会怎么办？在CPU行业上肯定是不能和这两大巨头抗衡的，那么不如“曲线救国”：研究一个行业标准，将这条标准加入到以后GPU的“必修课程”里。从1999年发布第一块GPU至今，NVIDIA不可能没有自己的技术底蕴，由此RTX：实时光线追踪技术应运而生。而且前文我们还说过Quadro RTX系列显卡在企业级上是可以改变目前渲染农场只能靠CPU的格局，可谓是一石二鸟，这才是为什么老黄在发布会上强调图灵是“近十年来最伟大的GPU架构”，这也是NVIDIA的野心。

　　总结：其实不管是NVIDIA开发新标准也好，还是AMD、Intel和NVIDIA形成三足鼎立之势也罢，归根结底还是技术的革新与产业的变革。无论以后GPU行业发展如何，技术总是在不断地发展和进步。而站在我们消费者的角度上来看，这无疑才是最好的结果。

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