揭示显卡的秘密:探讨GPU能耗比之谜

时间:2022-10-21 16:42:02 公文范文 来源:网友投稿

随着显卡的更新,以及高性能为目标发展,GPU性能一直保持着极快的速度增长。其中,最巅峰时期在NVIDIA发布8800GTX,G80以双倍性能于对手1900XTX而“震惊”世人。当时,强悍的性能让人忘记了它打破的功耗纪录。

G80过分对性能追求,导致显卡功耗的不断攀升。这让人渐渐意识到其发热也不可小觑。因此在GTX280的时候,NV加入了动态节能技术。另一方面,AMD也在显示核心上采用了类似技术。当中,AMD更是可用软件控制,在HD6900中还引入了PowerTune功能。

当今GPU所采用的动态节能技术,无非就是根据负载动态地调节频率以及电压等。当然,这些技术都根据用户在2D应用切换到3D高负载的时候发生的。然而,还有一个工程上衡量硬件效率的指标,那就是能耗比。此概念最早是Intel在发布酷睿的时候提及,并且成为了工程上硬件发展的趋势。

当然,一般消费者的观念还停留在对性能的追求。然而,对于企业来说,能耗比的指标将更为关键。例如我们看到AMD采用良久的VLIW5架构,它优势就是在于性能单位面积比高(依赖程序以及编译器优化)。除此之外,还有我们曾经提及过的性能晶体管比,也就是说,实现同样的性能,晶体管使用的数量越少越优胜。当然这也是影响到制造成本以及功耗等。

然而,相对于消费者而言,功耗性能比却来得更实在。譬如,你得到同样的性能,却付出更少的能耗。这对普通用户来说,这是一种运行成本的节约。当然,对于企业来说,这是一种高效电路设计的体现,同时也顺应环保的潮流。

这里要注意一点,当性能提不上去谈能耗比是没意义的,就是首要满足的是人们对性能要求的情况下实现高的功耗比才有意义。下面我们通过一些详细测试来考量当下高端显卡的能耗比。

影响能耗比因子

制造工艺:不同的纳米工艺会导致不同的功耗,譬如40纳米的GPU一般比55纳米或65纳米更有优势。

渲染架构:架构的不同会导致效能的差异。譬如Cayman架构的GPU比Cypress的更为高效,而Cayman使用的VLIW4架构。

工艺的成熟程度:例如同是基于40纳米的工艺,GF110的效能比GF100有突飞猛进的提高。当然,这得益于制造工艺的优化。

我们独特的测试方法以及数值处理方式

我们运行每段测试的同时记录整机功耗,然后得出的数值用性能除以功耗。这里要说明,整机功耗并非GPU的直接功耗反映,其还有很大权重的CPU比例。也就是说实际应用计算出来的数值往往相对理论值有所减少。测试项目统一采用1920×1080,4倍抗锯齿设定。

测试中,功率仪记录的是千瓦时能耗,因此笔者换算为焦耳为单位,本次测试仪器的最小单位是360焦耳。因此,如果录得数值N,则实际消耗能量为N×360焦耳。

数值标准化:此数据处理是有助于数值之间的比较参考,就像把所有数据通过中间的参考系来比较。我们选取HD5870为参考数值。本次采用的标准化计算方法为:能耗比标准化数值=性能分值/能耗数值×(100/HD5870绝对能耗比),HD5870绝对能耗比=性能分值/能耗数值。

总结:综合来说,HD5870的标准值为900。当中,除GTX480以及GTX470低于此数值外,其他高端显卡均高于标准。当中,能耗比最差的是GTX470,它不但是测试中性能最低的显卡,同时效能也不高。

能耗比最高的显卡是基于Cayman的HD6950,标准能耗比达到1016。其次是GTX580,综合能耗达到984。从测试结果可以窥视AMD以及NVIDIA在高端旗舰上,均实现了更好的效能,在保证显卡性能提升的基础上,功耗得到控制。

在性能测试中, 我们可以看到Cayman的性能较为微弱的劣势,不过该芯片却以较低的绝对性能换取更高的能耗比。

因此,在能耗比的角度上看,GF100并非是一块渲染效能极高的芯片。如果要购入高端卡的读者,建议HD6900以及GTX500系列。随着显卡的更新,以及高性能为目标发展,GPU性能一直保持着极快的速度增长。其中,最巅峰时期在NVIDIA发布8800GTX,G80以双倍性能于对手1900XTX而“震惊”世人。当时,强悍的性能让人忘记了它打破的功耗纪录。

G80过分对性能追求,导致显卡功耗的不断攀升。这让人渐渐意识到其发热也不可小觑。因此在GTX280的时候,NV加入了动态节能技术。另一方面,AMD也在显示核心上采用了类似技术。当中,AMD更是可用软件控制,在HD6900中还引入了PowerTune功能。

当今GPU所采用的动态节能技术,无非就是根据负载动态地调节频率以及电压等。当然,这些技术都根据用户在2D应用切换到3D高负载的时候发生的。然而,还有一个工程上衡量硬件效率的指标,那就是能耗比。此概念最早是Intel在发布酷睿的时候提及,并且成为了工程上硬件发展的趋势。

当然,一般消费者的观念还停留在对性能的追求。然而,对于企业来说,能耗比的指标将更为关键。例如我们看到AMD采用良久的VLIW5架构,它优势就是在于性能单位面积比高(依赖程序以及编译器优化)。除此之外,还有我们曾经提及过的性能晶体管比,也就是说,实现同样的性能,晶体管使用的数量越少越优胜。当然这也是影响到制造成本以及功耗等。

然而,相对于消费者而言,功耗性能比却来得更实在。譬如,你得到同样的性能,却付出更少的能耗。这对普通用户来说,这是一种运行成本的节约。当然,对于企业来说,这是一种高效电路设计的体现,同时也顺应环保的潮流。

这里要注意一点,当性能提不上去谈能耗比是没意义的,就是首要满足的是人们对性能要求的情况下实现高的功耗比才有意义。下面我们通过一些详细测试来考量当下高端显卡的能耗比。

影响能耗比因子

制造工艺:不同的纳米工艺会导致不同的功耗,譬如40纳米的GPU一般比55纳米或65纳米更有优势。

渲染架构:架构的不同会导致效能的差异。譬如Cayman架构的GPU比Cypress的更为高效,而Cayman使用的VLIW4架构。

工艺的成熟程度:例如同是基于40纳米的工艺,GF110的效能比GF100有突飞猛进的提高。当然,这得益于制造工艺的优化。

我们独特的测试方法以及数值处理方式

我们运行每段测试的同时记录整机功耗,然后得出的数值用性能除以功耗。这里要说明,整机功耗并非GPU的直接功耗反映,其还有很大权重的CPU比例。也就是说实际应用计算出来的数值往往相对理论值有所减少。测试项目统一采用1920×1080,4倍抗锯齿设定。

测试中,功率仪记录的是千瓦时能耗,因此笔者换算为焦耳为单位,本次测试仪器的最小单位是360焦耳。因此,如果录得数值N,则实际消耗能量为N×360焦耳。

数值标准化:此数据处理是有助于数值之间的比较参考,就像把所有数据通过中间的参考系来比较。我们选取HD5870为参考数值。本次采用的标准化计算方法为:能耗比标准化数值=性能分值/能耗数值×(100/HD5870绝对能耗比),HD5870绝对能耗比=性能分值/能耗数值。

总结:综合来说,HD5870的标准值为900。当中,除GTX480以及GTX470低于此数值外,其他高端显卡均高于标准。当中,能耗比最差的是GTX470,它不但是测试中性能最低的显卡,同时效能也不高。

能耗比最高的显卡是基于Cayman的HD6950,标准能耗比达到1016。其次是GTX580,综合能耗达到984。从测试结果可以窥视AMD以及NVIDIA在高端旗舰上,均实现了更好的效能,在保证显卡性能提升的基础上,功耗得到控制。

在性能测试中, 我们可以看到Cayman的性能较为微弱的劣势,不过该芯片却以较低的绝对性能换取更高的能耗比。

因此,在能耗比的角度上看,GF100并非是一块渲染效能极高的芯片。如果要购入高端卡的读者,建议HD6900以及GTX500系列。随着显卡的更新,以及高性能为目标发展,GPU性能一直保持着极快的速度增长。其中,最巅峰时期在NVIDIA发布8800GTX,G80以双倍性能于对手1900XTX而“震惊”世人。当时,强悍的性能让人忘记了它打破的功耗纪录。

G80过分对性能追求,导致显卡功耗的不断攀升。这让人渐渐意识到其发热也不可小觑。因此在GTX280的时候,NV加入了动态节能技术。另一方面,AMD也在显示核心上采用了类似技术。当中,AMD更是可用软件控制,在HD6900中还引入了PowerTune功能。

当今GPU所采用的动态节能技术,无非就是根据负载动态地调节频率以及电压等。当然,这些技术都根据用户在2D应用切换到3D高负载的时候发生的。然而,还有一个工程上衡量硬件效率的指标,那就是能耗比。此概念最早是Intel在发布酷睿的时候提及,并且成为了工程上硬件发展的趋势。

当然,一般消费者的观念还停留在对性能的追求。然而,对于企业来说,能耗比的指标将更为关键。例如我们看到AMD采用良久的VLIW5架构,它优势就是在于性能单位面积比高(依赖程序以及编译器优化)。除此之外,还有我们曾经提及过的性能晶体管比,也就是说,实现同样的性能,晶体管使用的数量越少越优胜。当然这也是影响到制造成本以及功耗等。

然而,相对于消费者而言,功耗性能比却来得更实在。譬如,你得到同样的性能,却付出更少的能耗。这对普通用户来说,这是一种运行成本的节约。当然,对于企业来说,这是一种高效电路设计的体现,同时也顺应环保的潮流。

这里要注意一点,当性能提不上去谈能耗比是没意义的,就是首要满足的是人们对性能要求的情况下实现高的功耗比才有意义。下面我们通过一些详细测试来考量当下高端显卡的能耗比。

影响能耗比因子

制造工艺:不同的纳米工艺会导致不同的功耗,譬如40纳米的GPU一般比55纳米或65纳米更有优势。

渲染架构:架构的不同会导致效能的差异。譬如Cayman架构的GPU比Cypress的更为高效,而Cayman使用的VLIW4架构。

工艺的成熟程度:例如同是基于40纳米的工艺,GF110的效能比GF100有突飞猛进的提高。当然,这得益于制造工艺的优化。

我们独特的测试方法以及数值处理方式

我们运行每段测试的同时记录整机功耗,然后得出的数值用性能除以功耗。这里要说明,整机功耗并非GPU的直接功耗反映,其还有很大权重的CPU比例。也就是说实际应用计算出来的数值往往相对理论值有所减少。测试项目统一采用1920×1080,4倍抗锯齿设定。

测试中,功率仪记录的是千瓦时能耗,因此笔者换算为焦耳为单位,本次测试仪器的最小单位是360焦耳。因此,如果录得数值N,则实际消耗能量为N×360焦耳。

数值标准化:此数据处理是有助于数值之间的比较参考,就像把所有数据通过中间的参考系来比较。我们选取HD5870为参考数值。本次采用的标准化计算方法为:能耗比标准化数值=性能分值/能耗数值×(100/HD5870绝对能耗比),HD5870绝对能耗比=性能分值/能耗数值。

总结:综合来说,HD5870的标准值为900。当中,除GTX480以及GTX470低于此数值外,其他高端显卡均高于标准。当中,能耗比最差的是GTX470,它不但是测试中性能最低的显卡,同时效能也不高。

能耗比最高的显卡是基于Cayman的HD6950,标准能耗比达到1016。其次是GTX580,综合能耗达到984。从测试结果可以窥视AMD以及NVIDIA在高端旗舰上,均实现了更好的效能,在保证显卡性能提升的基础上,功耗得到控制。

在性能测试中, 我们可以看到Cayman的性能较为微弱的劣势,不过该芯片却以较低的绝对性能换取更高的能耗比。

因此,在能耗比的角度上看,GF100并非是一块渲染效能极高的芯片。如果要购入高端卡的读者,建议HD6900以及GTX500系列。随着显卡的更新,以及高性能为目标发展,GPU性能一直保持着极快的速度增长。其中,最巅峰时期在NVIDIA发布8800GTX,G80以双倍性能于对手1900XTX而“震惊”世人。当时,强悍的性能让人忘记了它打破的功耗纪录。

G80过分对性能追求,导致显卡功耗的不断攀升。这让人渐渐意识到其发热也不可小觑。因此在GTX280的时候,NV加入了动态节能技术。另一方面,AMD也在显示核心上采用了类似技术。当中,AMD更是可用软件控制,在HD6900中还引入了PowerTune功能。

当今GPU所采用的动态节能技术,无非就是根据负载动态地调节频率以及电压等。当然,这些技术都根据用户在2D应用切换到3D高负载的时候发生的。然而,还有一个工程上衡量硬件效率的指标,那就是能耗比。此概念最早是Intel在发布酷睿的时候提及,并且成为了工程上硬件发展的趋势。

当然,一般消费者的观念还停留在对性能的追求。然而,对于企业来说,能耗比的指标将更为关键。例如我们看到AMD采用良久的VLIW5架构,它优势就是在于性能单位面积比高(依赖程序以及编译器优化)。除此之外,还有我们曾经提及过的性能晶体管比,也就是说,实现同样的性能,晶体管使用的数量越少越优胜。当然这也是影响到制造成本以及功耗等。

然而,相对于消费者而言,功耗性能比却来得更实在。譬如,你得到同样的性能,却付出更少的能耗。这对普通用户来说,这是一种运行成本的节约。当然,对于企业来说,这是一种高效电路设计的体现,同时也顺应环保的潮流。

这里要注意一点,当性能提不上去谈能耗比是没意义的,就是首要满足的是人们对性能要求的情况下实现高的功耗比才有意义。下面我们通过一些详细测试来考量当下高端显卡的能耗比。

影响能耗比因子

制造工艺:不同的纳米工艺会导致不同的功耗,譬如40纳米的GPU一般比55纳米或65纳米更有优势。

渲染架构:架构的不同会导致效能的差异。譬如Cayman架构的GPU比Cypress的更为高效,而Cayman使用的VLIW4架构。

工艺的成熟程度:例如同是基于40纳米的工艺,GF110的效能比GF100有突飞猛进的提高。当然,这得益于制造工艺的优化。

我们独特的测试方法以及数值处理方式

我们运行每段测试的同时记录整机功耗,然后得出的数值用性能除以功耗。这里要说明,整机功耗并非GPU的直接功耗反映,其还有很大权重的CPU比例。也就是说实际应用计算出来的数值往往相对理论值有所减少。测试项目统一采用1920×1080,4倍抗锯齿设定。

测试中,功率仪记录的是千瓦时能耗,因此笔者换算为焦耳为单位,本次测试仪器的最小单位是360焦耳。因此,如果录得数值N,则实际消耗能量为N×360焦耳。

数值标准化:此数据处理是有助于数值之间的比较参考,就像把所有数据通过中间的参考系来比较。我们选取HD5870为参考数值。本次采用的标准化计算方法为:能耗比标准化数值=性能分值/能耗数值×(100/HD5870绝对能耗比),HD5870绝对能耗比=性能分值/能耗数值。

总结:综合来说,HD5870的标准值为900。当中,除GTX480以及GTX470低于此数值外,其他高端显卡均高于标准。当中,能耗比最差的是GTX470,它不但是测试中性能最低的显卡,同时效能也不高。

能耗比最高的显卡是基于Cayman的HD6950,标准能耗比达到1016。其次是GTX580,综合能耗达到984。从测试结果可以窥视AMD以及NVIDIA在高端旗舰上,均实现了更好的效能,在保证显卡性能提升的基础上,功耗得到控制。

在性能测试中, 我们可以看到Cayman的性能较为微弱的劣势,不过该芯片却以较低的绝对性能换取更高的能耗比。

因此,在能耗比的角度上看,GF100并非是一块渲染效能极高的芯片。如果要购入高端卡的读者,建议HD6900以及GTX500系列。

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