Fermi未来的性能亮点与优势

    ● Fermi未来的性能亮点与优势

    Fermi架构不能说不优秀，因为它的设计方向已经发生了巨大转变，同时它将GPU定义为大规模并行处理器，说明Fermi架构在面对复杂指令时能够表现出非常强劲的处理能力，而我们在针对Fermi架构目前的测试中，确实发现了一些问题值得探讨。这些问题的特点非常明显：如果解决好，它们将成为Fermi架构发挥优势的重要筹码；如果解决不好，Fermi架构在日后的表现将会快速增长。

    就目前Fermi架构GTX470/GTX480产品所表现出的各种特性来看，我认为有以下几把双刃剑悬在NVIDIA头上迟迟不能解决：

    1、大容量可读写缓存架构对GPU性能和功耗的影响

    Fermi有768KB的统一的L2缓存，可以支持所有的存取和纹理操作。L2缓存和所有的SM都想通。L2提供有效和高速的数据支持。有些算法不能在运行前就确定下来，像一些物理问题，光线跟踪，稀疏矩阵乘法，尤其需要缓存的支持。过滤器和转换器需要所有的SM都去读取相同数据的时候，缓存一样会有很大的帮助。

Intel利用晶体管睡眠技术分区管理SRAM缓存功耗

    缓存的可读写性带来了很多问题，它包括缓存一致性协议，缓存的命中率等问题，这些问题每年要消耗Intel和AMD等CPU制造公司很多研发力量，而费米的诞生，只能把NVIDIA也牵连进来。同时缓存所面临的另外一个问题就是功耗难以控制，SRAM电路不像其他逻辑电路设计，一旦通电就会全速运行功耗也达到最大值。目前Intel和AMD所使用的都是分块管理缓存，针对这一部分电路并没有非常好的功率控制方式。

    Cache引入后，驱动就变得更加重要或者说是极端重要。首先，开发一种任何游戏几乎都能受益的全局优化算法对NVIDIA来说太难了，同时如果针对某个游戏优化，那就不可避免的会出现其他游戏不合口味的问题。Cache的引入是良好的开端，但我更希望这个开端由Intel来做。毕竟NVIDIA从未涉及过大容量全局缓存的开发工作，所以做这项工作还是不够稳妥的。

    2、纹理单元配置的冒险性

    基于全新DirectX 11技术的GTX 480在拥有前面两个介绍的引擎之后，对于诸如Tessellation曲面细分等技术的支持自然优异。但是对于传统GPU显示核心而言，最为基本的TA和TF资源也不能或缺。GF100核心每个SM单元内包含四个纹理单元，GTX 480共拥有4组GPC即16个SM单元，简单计算可知在GTX 480内共有64个Texture Units纹理单元，与GT200架构中的80个纹理单元相比似乎有所减少。

GF100架构的一个SM内部纹理单元配置

    更为重要的是GF100的TA纹理寻址单元数量为64个，而TF纹理过滤单元则达到了256个，在G80架构中TA与TF之比为1:2，而后期改进的G92核心中NVIDIA出于无奈，将TA与TF之比恢复为1:1，若GF100的TA、TF数量的确为64/256，那么这个比例将达到前所未有的1:4。和传统的1:1配置相比，GF100的纹理定址能力明显减弱。拾取单元需要定址之后才能动作的，定址单元不够的情况下，在大多数3D应用中光有拾取是完全靠不住的。

    但是NVIDIA坚持认为TA与TF单元的比率，是根据大量的模拟结果，由构架团队决定的，影响最终架构的有模拟结果，以及对未来发展趋势的预测，当然也外带情报，最终Fermi架构GF100芯片的纹理单元配置是取合适比例的结果。