早在GTX1080还未正式发布时,就已经有人曝光它的一部分规格和配置。其中相当让人在意的无疑是真空腔均热板(VaporChamber)散热器的使用。真空均热板技术对NVIDIA来说并不陌生,在NVIDIA的公版卡设计上,已经用了很多代,至少5代之前的GTX580上我们就已经见识过。只不过在我们的印象中,NVIDIA都只会在TDP功耗较高的旗舰产品上启用该技术,以便物尽其用。而在TDP功耗不到200W的甜点产品上,则少有如此奢华的设计。GTX1080应该是第一个有此殊荣的个例,我们觉得这跟NVIDIA力推公版显卡公开发售有关。在此前的产品更新中,公版显卡都只是NVIDIA用来向合作伙伴展示产品,提供开发、设计参考的DEMO。大多只在厂商和媒体圈中流传,少有入市销售。但实际情况是有不少发烧友对非公版,包括超公版产品并不感冒,反倒对公版产品情有独钟,这给了NVIDIA卖公版产品的极大动力。再加上当前DIY整体量能萎缩,实力稍小的厂商已经无力支持产品线的非公版开发,NVIDIA提供贴牌就能卖的公版产品也不失为一个可行之法。所以从这代GTX1080开始,我们看到NVIDIA特意推出了一个命名为GTX1080FoundersEdition的版本。这就是此后各家厂商都会贴牌出货的型号,与之对应,NVIDIA还设计了一个功能类似之前只具参考价值的公版产品,在料件规格、频率设定等关键部位上都和FoundersEdition有所区别。MC拿到的,自然是GTX1080FoundersEdition版本,也就是玩家最终能在市场上买到的型号。根据NVIDIA的说法,这款型号从设计、选料到生产,都是NVIDIA一手炮制的,能保证原厂品质。坦白说,就散热器结构上,我们并不看好公版显卡的侧吹设计,在热交换性能和噪音控制上相比多风扇的下压设计并不占优。但好在均热板用料给GTX1080加分不少,想必仅此一项就能俘获不少公版忠实Fans。接下来为了进一步搞清楚FoundersEdition的设计和用料究竟如何,我们对它进行了拆解。
通过分析PCB,我们能感受到2个非常明显的信号:1、8GB显存绝对不是GTX1080的上限;2、NVIDIA给厂商预留了相当大的供电增益空间,非公版在超频上的潜力值得期待。为何这么说?我们能够看到当前GTX1080FoundersEdition的显存使用了来自美光的GDDR5X,其最大特点是电压仅1.35V,等效速度高达10Gbps,同时密度高达8Gb,只需要8颗就组成了公版卡8GB的显存规格。所以我们看到GTX1080只需启用核心周围的正面PCB空间,就能轻松布置显存,而核心背面的PCB是闲置的。按照以往厂商设计非公版的情况,在背面添加显存让显存容量翻倍,是最容易实现的超公版规格。而且在未来的高精度贴图应用中,超大显存容量也很有可能是个值得力推的卖点。其次,仔细看公版GTX1080的供电设计,能发现其原始设计规模应该是4+2+1,但最终定型的产品却只启用了4+1+1,相比之前GTX980使用的4+1强上一些,但明显不及GTX980Ti上使用的6+2规模。而且GTX1080的每一项供电的MOS管都有虚焊位,就料件的“质”来说,高品质贴片电感、钽电容等是没什么值得挑剔的,但就“量”来讲,对一张售价超过5000元的显卡来说显然难以让人满意。对虚焊位有强迫症的发烧友来说,只有期待厂商设计的超公版来弥补了。而且对喜欢超频的玩家来说,向来都希望供电系统越强越好,公版这种够用就行的设计思路显然也不太对他们胃口。
另外,有个值得注意的小细节,在无意中查看到接口部分时,我们发现GTX1080在接口数量上虽和之前的中高端公版卡一样,启用了3DP+HDMI+DVI的配置,但并没有为之匹配模拟型号电路和输出转换。简而言之,在GTX1080的DVI接口上,并不能转接VGA接口模拟接口输出,即使搭配转接头,也不会有信号。坦白说,我们也不觉得能消费GTX1080的玩家还会使用模拟接口输出。与之相比,三个DisplayPort接口都使用1.4规范,HDMI也是2.0规格更值得玩家们关注。HDMI2.0和DP1.4都是各自规范中的最新规格,与之前的接口相比,最大的改进就是带宽翻倍,使GTX1080支持最高8K的分辨率,可以在1080P和1440P分辨率下,输出240Hz的超高刷新率;即使是4K分辨率,也能达到120Hz,满足未来超高清显示器、VR眼镜的同步需求不在话下。
从理论上分析了新架构、新工艺的优秀,从技术上介绍了GP104如此多新特性,但最终是否能为玩家带来足够出色的体验,还得看它的实际游戏性能。那么其表现究竟如何?尤其是针对上代Maxwell架构遇到的DX12负优化难题是否能在Pascal架构上得到解决?又是否能延续Maxwell时代建立起来的NVIDIA显卡就是高能耗比的口碑?接下来,我们在当前玩家最常使用的酷睿i76700K平台上,对GTX1080和近两代旗舰显卡做了同平台对比测试。
测试看点:
1、真能超过GTX980Ti一倍?
2、显存带宽是否是瓶颈?
3、DirectX12能否实现正向优化?
4、新工艺、新核心能耗比究竟如何?
确实干掉了GTXTITANX!
好了闲话少说,先让我们从最常见的基准测试软件说起。3DMarkFireStrike是当前最能反映显卡游戏图形计算性能的测试软件,而且具有较为明显的前瞻性,能够较好地展现架构的先进性,对当前和近期即将发布的游戏都具有极高参考价值。其中又根据分辨率要求,划分了适合1080p参考的Extreme模式,和适合4K超高清参考的Ultra模式。
在3DMarkFireStrikeExtreme中,GTX1080获得了超过1万分大关的成绩,这已经达到目前桌面单显卡的纪录级水平,以往是只能通过极限超频达到的。与之相比哪怕是上一代最顶级的GTXTITANX也只能获得8000分左右的成绩,被GTX1080超越了20%以上。接下来的4K分辨率的3DMarkFireStrikeUltra模式中,GTX1080保持了相对GTXTITANX的领先幅度,依旧获得超过20%的优势。这值得注意,因为相对GTXTITANX,GTX1080的显存带宽在物理规格上应该是出于劣势的,但没有在测试中成为拖累整体表现的瓶颈,至少说明压力如3DMarkFireStrikeUltra还不能成为它的瓶颈。在计算能力提升,而显存带宽不升反降的情况下获得高分辨不打折扣的优势,足见NVIDIA优化之后的显存压缩技术确实能起到节省带宽,变相提升带宽的作用。这一点,不仅在理论测试中获得了证实,在接下来的游戏实际体验中,也依旧表现出不打折扣的领先优势。比如在DX11时代,著名的硬件杀手《Crysis3》中,GTX1080能在1080p分辨率下领先GTXTITANX约15帧,幅度约21%;在分辨率提高到4K后,领先的帧率有所降低,只有5帧左右,但领先比例反而升高到了23%。由此可见在游戏应用中,显存压缩算法的价值是相当明显的,不仅没有因为物理带宽降低成为GTX1080瓶颈,反而还因此获得高分辨率耐压能力更好的优势。至于另外三款游戏《FarCry4》、《全境封锁》和《GTA5》的表现基本和理论测试软件吻合,只有一点值得我们注意,那就是在4K超高清分辨率下,终于有单卡能真正流畅运行这些大作了。GTX1080在测试中全程最低帧都没有跌破30fps,是目前唯一能做到此点的单芯显卡。
VsR9FuryX胜利完全没有悬念,且为NVIDIA的4K表现正名
在面对当代GTXTITANX时,GTX1080不仅体现出了计算性能上的优势,还在高分辨率下展现了NVIDIA全新显存压缩算法的优秀。不过,当GDDR5X加显存压缩算法,遇上高带宽的HBM之后呢?GTX1080在面对以分辨率越高越勇猛的R9FuryX时表现如何?仔细对比分析两者的性能测试成绩,我们得出的结论是GTX1080终于为N卡的高分辨率表现正名了。作为对比的基础,还是首先说说1080p。在这个分辨率下,GTXTITANX都可以大幅度胜过R9FuryX,所以GTX1080毫无压力,在3DMarkFireStrike中获得了领先超过R9FuryX40%以上的表现,两者完全属于两个不同的档次。接下来在分辨率提高到4K之后,R9FuryX也没有再展现出面对GTXTITANX时的绝地逆袭,依旧被GTX1080超越了24%左右。不过在此我们还是觉得应该重视R9FuryX的表现,虽然它被远远超越,但分辨率提高后,GTX1080的领先优势却大幅度减小。从这里依旧可以看出HBM显存高带宽的先天优势,绝不是GDDR5X加显存压缩技术就能完全弥补的,R9FuryX的落败其实是在计算性能上与新的GP104差距太大。鉴于此,我们其实更加期待随后的Pascal架构真正的旗舰,那应该是款搭配HBM2显存,计算能力相比GP104更进一步提高的产品,其在超高分辨率下的表现才真正能够体现出A、N显卡在计算能力之间的线性差异,十分值得期待。
当然,游戏上,更是没有太多可说的,在大多数开发商在游戏开发是更愿意接受NVIDIA的技术支持的背景下,NVIDIA相比AMD的领先优势只会比理论测试更加突出。可以看到在我们选择的4款游戏中,GTX1080相比R9FuryX的的领先优势比理论测试更高,在《FarCry4》这款使用了NVIDIAGameWorks技术的游戏中,领先幅度甚至超过了100%。其他几款游戏的领先优势,也多在25%~60%之间,平均领先幅度达到了50%,在我们习惯的性能对比划分中,确实属于两个档次的对比。
VsGTX980Ti不可能翻倍
在对比完GTXTITANX之后,还有必要单独谈GTX980Ti吗?其实这关系到NVIDIA官方宣称“GTX1080比GTX980Ti强1倍”这个梗。更重要的是,相比GTXTITANX只有公版设定的状况不同,GTX980Ti开放非公设定之后,厂商们开发出了相当多高频率的超公版产品,在频率设定上超越了GTX980Ti公版20%,甚至更多。在我们以往的测试中,GTX980Ti公版相比GTXTITANX的整体落后幅度还不到15%。而且在Maxwell上,性能和频率基本呈线性关系,所以市场上的超公版GTX980Ti在性能上其实超过了GTXTITANX,更是会影响对比结果。
其实就公版GTX980Ti只落后GTXTITANX不到15%,而GTX1080领先GTXTITANX不超过30%看,GTX1080想达到GTX980Ti两倍性能就是妄想。无论加不加入超公版产品,都不会影响我们GTX1080不可能相比GTX980Ti性能翻倍的判断。但特意加入超公版产品,则能真实显示GTX1080在市场中的性能水平。我们给GTX1080找的对手是GTX980Ti超公版中的楚翘—华硕STRIXGTX980Ti水冷版。实际对比发现,GTX1080性能占优毫无悬念,它完全能在主流游戏中获得超过STRIXGTX980Ti15%的领先优势,但距离性能翻倍显然差距甚远。那么NVIDIA官方是在胡吹了?其实这跟我们在前文中说道的多重投影技术和SMP硬件引擎有关。在面对VR眼镜这种分屏应用时,GTX1080能在特定环境中,渲染GTX980Ti一半的画面。结合上相比GTX980Ti公版卡,超过40%性能提升的事实,GTX1080确实能在特定环境下,获得2倍于GTX980Ti的性能表现。很显然,官方并没有食言,只是存在断章取义,或者以点盖面的诱导性宣传嫌疑,玩家们不必为此介怀了。实际上就换代来说,GTX1080的性能已经超过了上代GTX980约一倍,两张GTX980SLI也不是GTX1080的对手。这在近几年的显卡产品换代上,已经是少有的大跨度进步了。
DX12终于不再负优化!
在Maxwell时代,NVIDIA相比竞争对手,在产品能耗比和绝对性能上,都占据着明显优势。只有在DX12有关的对比中,因为ACE支持力度不佳的问题,导致同比DX11性能不升反降的尴尬。也因此屡遭对手挑衅,也被不少玩家诟病。所以,即使在常见的游戏中优势明显,也总有一种没有大获全胜的挫败感。这一代Pascal宣称优化了异步运算性能,那么GTX1080在对异步运算支持得非常到位的《奇点灰烬》中又究竟会有怎样的表现呢?
《奇点灰烬》由微软协助开发,对DX12API的精髓可谓把握到位,是当前对异步计算支持得最好的游戏。在以往,《奇点灰烬》就是N卡的滑铁卢,即使在DX11模式下占尽优势,也会在DX12模式下被对手逆袭。这一次,我们依旧分别测试了GTX1080和R9FuryX等显卡在该游戏中,DX11和DX12的各自表现。值得庆幸的是,GTX1080在同比之中的DX12环境下,终于获得了超过DX11的性能表现。仔细分析对比测试成绩,GTX1080在DX12模式下成功超越了R9FuryX约14%。而同环境的DX11模式下,其领先幅度却高达40%。可以发现,相比于AMDR9FuryX从DX11到DX12的巨大提升,GTX1080获得的提升幅度明显小得多。这应该还是ACE模块的问题,AMD在ACE上做足了功夫,R9FuryX核心内拥有8组硬件ACE模块,其优势看来不是短期内能够被超越的,至少GP104还不行,不知道Pascal架构旗舰级的核心是否有能力赶超。当然,比起自家上一代Maxwell架构的产品,从DX11到DX12时性能不升反降来说,GTX1080却实实在在通过DX12获得了8%左右的提升,一升一降之间,差异就非常明显了,进步确实是有的。这意味着Pacal架构在异步计算上的优化绝非子虚乌有,而且效果也是显而易见的。
能耗比或是其最大利剑
性能测试告一段落,其实相比性能,我们更关心的是Pascal架构能否延续NVIDIA在Maxwell时代建立起来的能耗比优势。能耗比已经受到越来越多的玩家关注,开始成为左右显卡消费的重要因素。GP104使用了先进的16nm工艺,优化了核心架构,其表现究竟如何?我们用FurMark拷机工具考验了GTX1080,发现GPU满载时,平台功耗仅230W左右,竟只比GTX980同平台的功耗稍高,远低于GTXTITANX同平台343W的功耗,也远低于对手R9FuryX约380W的高功耗。不过NVIDIA历来有在FurMark测试中严格限制显卡功耗的传统,所以这个测试获得能耗指标只能是参考,并没有纳入我们的能耗比计算中。我们的能耗比是在运行3DMark软件时根据平台最终成绩和平台功耗的比值决定的。可以看到,基于新工艺和新架构的GTX1080在能耗比上相对上一代旗舰显卡获得了几乎翻倍的表现。毫无疑问,这绝对是GTX1080相对当前旗舰显卡的一大杀手锏,也绝对是买新不买旧的最大理由。
只不过让我们颇感意外的是,在拥有如此高能耗比的同时,GTX1080的散热性能却并没有明显改善。满载时,其核心温度达到83℃,基本和之前的GTX980Ti、GTX980处于一个水平。而且相比GTX980来说,GTX1080还有均热板的辅助,怎么会还高出1℃呢?在测试完各平台的噪音表现后,我们释然了。GTX1080的散热器在满载时的噪音相比GTX980低了近10dB。在我们以往的测试中,同散热性能噪音每降低3dB以上就是一个性能档次。由此可见,GTX1080的散热器比GTX980更优秀是没有悬念的,只不过NVIDIA这次相比散热性能更看重显卡的噪音表现,毕竟从这一代显卡开始,公版卡将会上市销售,而不仅仅为测试而生。所以NVIDIA采取了使用体验上优化,散热性能上能够满足需求就好的策略。
从1GHz出头的核心频率突然跳到1.7GHz,新工艺带给我们的冲击不小。那么NVIDIA是不是已经将新工艺的潜力消耗殆尽了?为此我们尝试了对GTX1080简单地超频,结果却相当惊人,不需要太复杂的设置和电压调节,我们手中的GTX1080核心频率就能轻松运行在2GHz(GPU-Z显示核心频率达到2.07GHz)。此时,3DMarkFireStrikeUltra成绩进一步提高到5517分,比默认频率高出10%左右。要知道,在28nm时代,要想核心频率超过2GHz,还必须通过极限散热手段才能达到目的。而在GTX1080上,公版风冷就能完成,相当让人吃惊。相信接下来的超公版显卡中,我们一定能看到不少频率高得让我们惊讶的型号,尤其是采用水冷散热的版本。不过值得注意的是,对极限超频玩家来说,NVIDIA对核心电压的管控越来越苛刻不是一件好事,在我们的尝试中,常用的超频软件都不能调节GP104的核心电压,要想通过极限超频冲击新纪录的玩家必须要做好硬改准备。
MC点评:
在显示核心半导体工艺滞留28nm的5年时间里,我们被迫习惯了显示核心升级时,只有架构优化,没有半导体工艺升级的状况。很显然,这种旧瓶新酒的方式,缺乏之前工艺和架构同步升级时的酣畅淋漓。而这一代Pascal架构的更新,重新赶上了工艺、架构同步升级的火箭,带来的自然是产品在性能、能耗比等各方面都极具冲击力的优秀表现。而且从我们浅尝辄止的超频体验中,我们已经感觉到了16nm工艺的强悍,以及其难以预见的频率潜力,未来的超公版产品无疑会在频率上做足文章。实际上从GTX1080宣布上市后,一卡难求,甚至需要加价购买的火热程度上,已经可以看出用户们对它的认可。就算接下来NVIDIA会推出基于Pascal架构的真正桌面级旗舰,也绝对影响不了GTX1080已经铸就的经典地位,和甜点级核心与生俱来的吸引力。我们预测,GP104核心绝对会是一颗生命周期相对较长,且在生命周期中都将持续活跃的经典GPU核心。