什么是卡A?卡A和卡N的区别
有必要写一本书来研究n卡和a卡的架构问题。在DX9之前,两家公司的架构主要由像素单元、顶点单元、纹理单元和光栅单元组成。渲染过程的所有单元被捆绑在一起以形成渲染管道。管道越多,性能越强。游戏中大部分指令都是4D指令(像素为RGBA,顶点为XYZW),所以这些单元被设计成可以处理一次4D指令的处理器,对于当时的游戏环境来说效率非常高。然而,在DX9甚至DX10时代后期,游戏中的1D、2D、3D和4D指令开始频繁出现,像素与顶点的渲染比例也发生了变化,原有的架构变得效率低下。比如一个处理单元一次可以处理4D运算,遇到1D运算时只使用了4/1的资源,其余3/4的资源都是闲置的,相当于效率降低了4倍。但是在某些游戏中,像素渲染的量明显多于顶点,所以这些单元按照固定的比例捆绑在一起效率很低。比如像素在挣扎的时候,顶点可能会闲置,这是资源的浪费。为了解决这个问题,NV和ATI都改进了架构,但都是治标不治本。这个时候,重新设计架构就不可避免了。所以从DX10时代开始,两家公司的架构发生了翻天覆地的变化。
当两款DX10产品上市时,人们惊讶地发现,它们是两种不同的架构。
n卡的架构思路很简单。所有的指令都被一个强大的前端处理器拆分成1D指令,而后面所有的处理单元都变成了1D单元(流处理器)。这些流处理器可以作为像素和顶点单元,每个单元可以独立发送和接收指令,这样无论遇到什么类型的指令都可以“冲”过去,效率几乎是100%的理想。是标准的线程级并行架构,是追求高效率的理想架构。
n卡的架构看起来很完美,但缺点也很明显。由于每个流处理器对应一个独立的指令发送器和控制单元,体积巨大,控制单元占晶体管消耗的比例相当大。在晶体管数量相同的情况下,n卡可以做的运算单元数量相对较少。当流处理器的数量相对较少时,处理4D指令的性能将会不足(因为处理一条指令需要四个流处理器)。所以n卡的流处理器频率会比核心频率高一倍以上,以弥补数量上的缺陷。上述缺点造成的另一个缺点是巨大的功耗。
综上所述,n卡架构高效灵活,在实际应用中很容易发挥出应有的性能。但是功耗很难控制,处理单元少也限制了它的理论计算能力。
至于卡A,虽然通用1D流处理器也被用作执行单元,但它采用指令级并行架构。每五个流处理器为一组,每组一次最多可以接收一条5D指令(而n卡接收一条1D指令)。在前端,所有指令打包成5D指令下发(而n卡拆分成1Ds下发),所以a卡的架构也叫5D架构。这种设计可以实现高指令吞吐量,可以用较少的控制单元制造巨大的计算单元,并且消耗较少的晶体管。所以a卡的流处理器一般是n卡的4-5倍,理论计算能力远强于n卡,功耗相对较低,同样性能的芯片面积也相对较小。
但是,a卡架构的缺点也很明显。虽然总计算性能理论上很强,但是一旦遇到混合指令或者条件指令,前端很难实现完整的5D封装,往往变成3D、2D、1D的分配,导致每组只有3、2甚至1个流处理器在工作,几乎浪费了一半的单元。如果要针对这种架构对软件进行优化,就必须减少混合和条件指令的出现(这需要耗费程序员大量的精力)或者消除它们(这是不可能的)。因此,a卡在
综上所述,a卡架构的优势在于理论计算能力,但执行效率不高,对复杂多变任务的适应能力不强。没有软件的支持,往往无法发挥出应有的性能。所以,除了游戏厂商的支持,a卡还需要发布针对某款游戏优化的驱动补丁(造成a卡发布半年后可以通过驱动提升性能的现象)。
物理加速技术方面,Havok技术是全球主流技术,目前为英特尔所有,平台支持度高。所有厂商(包括AMD)也都默认支持,在游戏支持方面占据了60%以上的市场份额。但这种技术侧重于CPU处理(一小部分可以用a卡协处理),所以性能有限,显示效果的规模较小。
物理技术的另一股新生力量是AGEIA公司的PhysX技术。它的硬件采用独立加速卡的形式,专一而强大,可以展现更复杂的物理效果。但是这项技术并不开放,只能通过购买加速卡来实现,限制了其支持。自从2008年NV收购AGEIA公司后,PhysX技术就成了n卡的专属。PhysX物理引擎已经集成在DX10架构之后的所有n卡中,但是封闭的策略没有改变。要达到PhysX物理效果,用户必须有DX10或更高的n卡,这对游戏厂商来说是有风险的。如果“性能足够”的硬件用户数量不足,那么软件厂商会吃大亏,所以支持PhysX技术的游戏数量也一直到现在。但NV以强势的营销策略著称,甚至有时会“非常规”营销,市场前景也是看好的。
总结:在物理加速技术方面,NV属于倚剑型,试图利用封闭技术(有点类似索尼的内存卡)进行垄断和排挤,但更难排挤主流的AMD和INTEL阵营。结局是否和索尼一样,不得而知。
目前支持PhysX技术的游戏数量只有Havok的30%左右,数量不占优势。但是很多新手混淆了支持物理加速技术和游戏优化的概念,以为针对n卡优化的游戏采用PhysX技术。其实这两者没有任何关系。虽然针对n卡优化的游戏很多,但是使用PhysX技术的游戏很少。这两家公司并驾齐驱,但购买n卡还有一个筹码。
在高清解码方面,自从蓝光击败HD-DVD之后,市场上的高清片源开始增多。但是解码高清电影的任务对于当时的双核CPU来说是非常困难的,中端以下的CPU全部投降。这时候NV和AMD适时的在DX10架构中加入了高清解码功能,分担了几乎所有的CPU工作,让低端CPU也能流畅播放高清电影。当时有三种高清格式。奇怪的是,n卡只支持一种格式的完全解码,导致n卡播放器在播放其他格式的高清电影时CPU很吃力甚至卡死。a卡支持双格式解码(剩下一种格式计算量小,CPU可以处理),让a卡用户即使在入门级CPU下也能流畅播放高清,CPU有充足的空余能力做其他事情。从此,卡A适合看电影的说法就流传下来了。不过n卡达到DX11架构后也支持双格式解码,解码能力终于可以和AMD看齐了。不过此时的CPU已经发展了三四代,所有的入门级CPU都可以应付高清播放。显卡的解码能力没那么亮眼。
在画质方面,两家公司理论上没有区别,因为都是处理数字信号,只要信号源一样,计算结果也是一样的。但最终的输出效果取决于模拟信号的转换和刻意渲染。两家公司可能会有细微差别,但只是效果上的细微变化,与画质(画质)无关。卡片N的效果似乎稍微柔和一点,亮一点,而卡片A稍微锐利一点,暗一点。欧洲国家的人更喜欢低饱和度的图片,而亚太地区的人更喜欢高饱和度的图片。不同国家的人对色彩冷暖的喜好不同,所以这只是喜好问题,没有高低之分。况且两家公司的效果差别也只是微小的,几乎可以忽略不计。毕竟显卡的工作是真正还原色彩,而不是改变色彩。
在抗锯齿性能方面,n卡一直以其高性能称霸前两代。到了第三代,AMD的HD4000系列将抗锯齿操作从流处理器改为光删除单元,大大提升了抗锯齿性能,超越了n卡。五代之后,GF500系列的n卡也改成了光删单元。此后,两家公司各有胜负。
多屏输出是AMD的强项。后期一张卡可以实现单卡六屏输出,双卡支持恐怖的12屏输出。再加上架构和显存的特点,即使在多屏高分辨率下,性能衰减也比对手小,是多屏发烧友和多屏游戏玩家的最爱。
3D视觉技术方面,前期n卡占优,后期a卡占优。由于一卡的3D视觉技术免费开放,得到了大量外设厂商的支持,选择性也更高。就技术本身而言,两家公司都有无线和有线的眼镜套装,原理相同但差别不大。
在通用计算方面,虽然通用计算的概念是在X1900XT时代由ATI首先提出的,但是ATI一直没有给予足够的重视。另外后期卡A的DX10架构软件开发困难,导致支持的软件数量少,一直没有提升(虽然计算性能无敌)。而n卡从GF200系列开始,非常重视通用计算,以打通游戏之外的应用路线。通过对架构有针对性的改进和引入便捷的开发套件,程序员可以在不学习图形API的情况下开发适用的软件,并且它支持C语言,使得支持者越来越多。这从我国超级计算机天河一号前期采用a卡核作为计算单元,后期改为n卡核就可以看出。
在显卡领域,两家公司都有相应的专业卡系列,n卡占据了大部分专业卡市场份额,导致a卡可选产品较少。但是,在性能上没有平局。两家公司的产品都有不同层次的定位。但是在游戏卡上,卡甲曾经透露可以匹配特定型号和特定驱动,让几百块钱的游戏卡瞬间变成几千块钱的专业卡套。当时是专业圈的大事件,各种改版驱动下载一度火爆,但之后新版本驱动填补了漏洞,型号更换,此事不了了之。但是卡A适合画画的说法一直流传下来。事实上,没有改版,这两款游戏卡在专业显卡上都没有任何表现,性能上的差异在专业卡眼里甚至是零头。所以,在游戏卡上谈专业图形,本身没有太大意义。
就司机而言
ATI时代,卡A的驱动一直饱受诟病。ATI往往会在驱动完全测试之前就推出新的硬件,然后再慢慢改进驱动。初期经常出现各种兼容性问题,导致a卡的性能和兼容性需要通过驱动发布半年后才能恢复正常的现象。那时候的NV太严谨保守了
自从2007年AMD收购ATI后,a卡的驱动终于恢复正常,让人放心。不过,ATI之前毁掉的司机名声,还需要时间来解决。虽然AMD解决了驱动问题,但是新的问题出现了:a卡架构难以优化。AMD只能在新游戏发布后慢慢推出有针对性的优化驱动,让a卡通过驱动“提升”性能的现象保持不变,导致a卡的性能往往低于第一次评测的预期。随着时间的推移,排名发生变化。n卡在这方面要好得多,没毛病。
在双卡多卡互联的驱动上,a卡和n卡是反的。a卡驱动器的fire兼容性非常高,而n卡经常出现问题。多卡互联的兼容性问题更严重(多卡丢帧现象比a卡多),甚至影响双卡性能,至今未得到改善。希望以后两家都能互相学习。
近几年NV和AMD统一渲染架构发展到第四代(卡N用GF400,卡A用HD5000)时,都达到了极限,劣势盖过优势,劣势不了了之。n卡为了升级运算单元,GTX480晶体管达到了前所未有的规模,功耗和发热量已经无法控制。成为历史上第一款需要屏蔽部分单位以保证良品率的高端。a卡也好不到哪里去。HD5870已经把计算单元拉伸到极限(1600),计算效率比降到了低点,不能再扩展了。在芯片代工厂TSMC的下一代技术还没有出来的时候,这两家公司只能在原有的40nm技术下推出下一代机型。NV的做法是改进制造工艺,让40nm的应用更加成熟。最后开放一组被GTX480屏蔽的SM(32流处理器),推出相当于GTX480: GTX580的成熟版和完整版。而AMD由于自身技术非常精良,制造工艺没有提升空间,就在架构上大做文章:前端处理器变成了两个(前几代只有一个),相当于增加了控制单元,减少了运算单元。1120个流处理器,HD6870比1440个流处理器的HD5850要好,甚至更接近1600个流处理器的HD5870,证明这个改进是成功的,但是HD6870这个名字有点让人接受不了。之后HD6970把原来的五个流处理器改成了四组,这样的双重改进确实可以提高效率。就连旗舰HD6950(1408流处理)也比上一代旗舰HD5870强。但是,这两个产品仍然没有可比性。虽然n卡保持了两代最强单核,但AMD在价格定位上还是比较“阴险”的,往往能刺中NV的痛处。
最新进展:自从2012年两家公司发布了最新的DX11.1内核后,情况发生了变化。AMD最新的GCN架构(HD7000系列)有2000流处理器那么大,但最明显的改进是大大增加了控制单元的比例,使得晶体管数量达到了前所未有的规模,有点接近n卡。性能惊人,效率大幅提升,计算性能更强,通用计算的性能也大幅超越过去,彻底改变了通用计算的老问题。
然而,半年后n卡推出的最新开普勒架构(GF600系列)更让人惊喜。它大大减少了控制单元,甚至把前端的工作改到了驱动端,进而大大增加了流处理器的数量。虽然效率比以前低了,但是n卡的运算性能是有史以来最高的,有点接近a卡了。从实际性能来看,GF600比HD7000性能更强,功耗更低,真的是最强的。但是价格也不算太亲民。
总的来说,两大家族戏剧性的趋同让人对世界的未来产生了怀疑。a卡一直给人的印象是芯片小,功耗低,现在角色变了,变成了n卡的小芯片,功耗低。尽管这两种架构越来越接近
什么是卡A?a卡和n卡有什么区别?一般来说,A卡和N卡在游戏中各有优劣。在大多数游戏测试中,他们互有胜负,可以说是旗鼓相当。但是中国人的“n卡好打游戏,a卡好看电影”的谬论,我们还是少听少说为好,不然会大大限制你的技术水平。虽然卡N和卡A的架构不同,但是为了兼容各种软硬件,都是按照一定的标准设计的,所以性能都是一样的。单机游戏厂商的每一款大作的推出都是里程碑式的宣传效果,单机游戏厂商的支持倾向也成为了两家公司的必争之地,所以我们经常会在单机游戏大作中看到两个品牌logos依次出现。但是这种现象让相当一部分新手进入了一个误区:谁支持的游戏多,谁的显卡就好。其实没那么简单。每一个卖游戏的厂商,眼里永远只有玩家数量,不会傻到为了一个而放弃另一个。所以,即使是号称针对一款显卡优化的游戏,也会给另一款留下相当大的后路。所以在大部分游戏测试中,即使两块显卡互有胜负,差距也不大。
网游方面,玩家数量就是游戏玩家的生命。希望所有经典机的玩家都能玩自己的游戏。所以除了硬件要求低之外,对两种显卡的支持不会有区别。总的来说,a卡和n卡这两个不应该被正在存机的用户刻意关注的东西,各有利弊,就像AMD和Intel一样,但并不影响我们大多数人的使用。只要根据自己的喜好实用,就可以根据自己的要求和预期价格来选择,不考虑品牌。希望大家理性看待显卡选择a卡还是n卡,不要被商家迷惑。
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