A N SP流处理器之争

Dealolin

AMD-ATI显卡（以下简称A卡）和NVIDIA（以下简称N卡）在流处理器数量上的巨大差异给Tommy造成的困惑相信许多读者也有。其实，这个情况和不同厂商、相近行能的GPU的二级缓存数量存在差异情况类似，简单来说就是“不同架构的GPU，流处理器的作用不尽相同，不能直接比较数量。”深入的解释请看下文说明
卖场中，一位装机技术员侃侃而谈：“ NVIDIA最新的GTX275显卡核心只有240个流处理器， ATI的HD4890显卡核心却有800个流处理器，你要最高性能的显卡，当然要选HD4890显卡。”Tommy一脸迷惑，心下怀疑：“真的是这样吗？为什么有人说GTX275比HD4890性能好呢？”
　　AMD-ATI显卡（以下简称A卡）和NVIDIA（以下简称N卡）在流处理器数量上的巨大差异给Tommy造成的困惑相信许多读者也有。其实，这个情况和不同厂商、相近行能的GPU的二级缓存数量存在差异情况类似，简单来说就是“不同架构的GPU，流处理器的作用不尽相同，不能直接比较数量。”深入的解释请看下文说明。
　　什么是流处理器
　　早在微软推出的DirectX 7当中就曾经提出过一个概念——T&L（中文名称是坐标转换和光源），它可以看做是流处理器的鼻祖，随着显卡核心芯片技术的发展，在DirectX 8中。由微软首次提出了Shader的概念。并且将Shader分为Vertex Shader（顶点着色器，又称VS单元）和Pixel Shader（像素着色器，又称PS单元）。
　　一副游戏画面是怎么显示的呢？其中，3D物体的几何形状、光亮和阴影的控制是由Vetex Shader来实现的，而Pixel Shader是对象素资料进行操作运算的指令程序。其中包括了像素的色彩、深度坐标等资料，在GeForce 8之前，Pixel Shader和 Vetex Shader这两个参数非常重要，这两个部分的多少完全决定了显卡的性能表现，N卡和A卡双方都为了提升Pixel Shader和Vetex Shader的数量而想尽一切办法。


但是，在DirectX 10这一代显卡中，业界提出了一个新的概念——统一渲染架构，就是把原有的VS单元和PS单元统一起来，统称为Shader运算单元。这也就是我们所说的流处理器(Stream Processor)。因此，上述任务就由流处理器统一执行了，既然流处理器是来自于VS单元和PS单元的统一渲染架构。那么，流处理器的作用于VS单元+PS单元的合作用就是基本相同的。只是添加了全新的处理单元——Geometry Shader(几何渲染器，又称GS单元)。

同一架构的显卡，流处理器的个数自然是越多越好。相信读者也在各大网站了解到这样的信息——“同价位的产品中，N卡的流处理器数量要少于A卡”。比如本文开头的装机技术员提到ATI Radeon HD4890显卡比NVIDIA GeForce GTX275显卡的流处理器数量多，这是正确的。但是性能却是前者稍逊于后者．这是为什么呢，其实在“流处理器”的名称上A卡和N卡存在细微的差别，N卡的流处理器全称为Stream Processing，而A卡的流处理器全称为Stream Processing Units，一词之差却让两者的的性能差距有着天壤之别。而且因为A卡和N卡的GPU架构存在根本性的差异，所以流处理器的工作方式和用途也有所差异，故不能直接比较流处理器的数量。这就可以解决本文开头的顾客Tommy的疑问了 。A卡的GPU流处理器数量多很多但性能不一定就好。下面我们来分析A卡和N卡的GPU架构及流处理器的工作方式，看看有什么不同．

　　在DirectX 9时代末期，ATI意识到像素渣染的重要性，就通过1：3的架构提高了像素着色器的数量．到了DirectX 10时代，ATI还是通过这种方式来提高重要的像素渲染性能。从RV770的核心架构图中可以看出，现在在ATI的GPU中，流处理器(Scteam Processing)和流处理单元（Stream Processing Units）的比例就是1：5，也就是说ATI的每个“Stream Processing”都包含有5个“Stream Processing Units”。RV770的流处理器组群扩充至10组，因此数量也有了25倍的增长。达到160个(160x5=800个流处理单元)．所以A卡所称的“流处理器”实际上一般是指流处理单元。
　　NVIDIA方面，GeForce GTX200核心架构分为四个层。最上面一层包括几何着色器(Geometry Shader)、顶点着色器（Vetex Shader）和像素着色器（Pixel Shader）．中间一层包括了10组TPCs(计算处理器群集)。每组TPC里面又包含了3组SMs（流处理器组) ，每组SM里面就包含了8个流处理器单元或计算单元，这样一来，GeForce GTX 200显卡就一共包含了240个流处理器单元或计算单元．

　　两种架构 优劣各异
　　在进入统一渲染架构时代后，提高Shade运行频率与效率是NVIDIA主导的设计思路，而AMD则维持庞大的流处理器数量。两种思路各有优劣。
　　1、N的优势和A的劣势
　　N卡的GPU中每个流处理器都具有完整酌ALU功能，在发出一条操作指令时每个流处理器都能充分工作．而A卡的GPU中每个流处理器的5个流处理单元都是固定的，不能拆开重组，如果在处理纯4D指令的时候，每个流处理器只能处理一条4D指令，有一个流处理器单元闲置，但却无法加人其他组合来共同工作．
　　简单地说，一个指令任务派发下来的时侯，N卡的GPU是需要1个‘人独立工作即可完成。而A卡的GPU则需要5个“人”。结组工作才能完成ATI的人数虽然多，但这5个“人”中有可能会有4个“人”闲置，因为这4个“人”不具有独立完整的ALU功能，不能执行函数运算，浮点运算和Multipy运算。
　　2、N的劣势和A的优势
　　ATI的设计也有其显著的特点——浮点运算能力强大．也就是说如果单纯比拼显示核心在浮点运算上的能力的话，可能ATI则要强一些，在目前GPGPU项月应用比较多的科学计算方面，理论上能适应GPU和CPU融台的趋势。