小戴

作為NVIDIA革命性第二代Maxwell架構(gòu)的次旗艦產(chǎn)品，GTX970憑借強(qiáng)勁的性能和合理的功耗帶來(lái)了非常優(yōu)秀的能耗比，自上市起就成為了大家關(guān)注的焦點(diǎn)，一度被視為極為完美的顯卡?？墒呛镁安婚L(zhǎng)，前不久圍繞GTX970的麻煩可不少，因?yàn)楹芏嗤婕野l(fā)現(xiàn)其4GB顯存只有3.5GB可以被充分利用，剩下的0.5GB似乎被忽略了。這一下在玩家圈中炸開(kāi)了鍋，玩家們紛紛懷疑，這是遇到了質(zhì)量問(wèn)題？還是產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷？抑或是驅(qū)動(dòng)對(duì)新顯卡的支持度不夠好呢？下面跟小編一起來(lái)看看這起“顯存門”風(fēng)波的始末。

顯存問(wèn)題掀起風(fēng)波

NVIDIA GTX970的風(fēng)波要從年初說(shuō)起。二代Maxwell架構(gòu)的GTX 980和970牢牢占據(jù)了單芯顯卡性能前兩名的寶座，自然是玩家們最關(guān)注的焦點(diǎn)。而細(xì)心的國(guó)外玩家在論壇指出，自己購(gòu)買的GTX970似乎只能使用最多3.5GB的顯存，剩下的0.5GB容量看上去似乎被忽略浪費(fèi)掉了。并給出了GPU-Z的截圖，圖中顯示該卡的顯存占用一直在3.5GB。而通過(guò)overlock開(kāi)發(fā)的一款測(cè)試程序發(fā)現(xiàn)，GTX970其實(shí)可以完全利用全部的4GB顯存，但是最后0.5GB的性能會(huì)出現(xiàn)大幅度下滑。根據(jù)NVIDIA最早給出的技術(shù)文檔，GTX970和GTX980的差別僅在于CUDA流處理器、紋理單元和核心頻率，屏蔽了三組SMM單元以降低功耗，而顯存位寬、顯存大小、顯存頻率、L2緩存等均沒(méi)有任何區(qū)別，一切都變得撲朔迷離起來(lái)。

官方回應(yīng) 竟是規(guī)格縮水

隨著顯卡問(wèn)題的發(fā)酵，NVIDIA也坐不住了，對(duì)此進(jìn)行了官方回應(yīng)，稱：“雖然架構(gòu)上GTX 970和GTX 980是完全一致的，GTX 970配備了4GB獨(dú)立顯存，但是它的SM配置與GTX 980不同，交叉開(kāi)關(guān)（crossbar）資源也更少。為了優(yōu)化此結(jié)構(gòu)下的顯存管理，我們將其分成了3.5GB、0.5GB兩個(gè)部分。GPU會(huì)優(yōu)先訪問(wèn)3.5GB部分。如果游戲需要的顯存少于3.5GB，就只會(huì)訪問(wèn)第一部分，所以有些第三方工具顯示顯存占用量的時(shí)候就只會(huì)給出3.5GB，而在GTX 980上會(huì)顯示更多。如果游戲需要的顯存超過(guò)3.5GB，我們就會(huì)同時(shí)使用兩部分。我們知道大家擔(dān)心這0.5GB顯存的性能，而最好的測(cè)試就是看看實(shí)際游戲性能。”

雖然語(yǔ)焉不詳語(yǔ)意模糊，但還是在一定程度上解釋了GTX970出現(xiàn)的顯存問(wèn)題，但是對(duì)喜歡刨根問(wèn)底的技術(shù)宅同學(xué)來(lái)說(shuō)，這個(gè)答案顯然不能讓他們滿意，含糊不清的回應(yīng)并沒(méi)有解釋到底哪里出現(xiàn)了問(wèn)題，因?yàn)橐郧皼](méi)遇到過(guò)這樣的問(wèn)題。

NVIDIA GTX 980/970使用的都是GM204核心，顯存規(guī)格完全一致，都是256bit位寬，4GB GDDR5容量，7GHz頻率，由四組ROP/顯存管理器負(fù)責(zé)，從這一點(diǎn)來(lái)看不會(huì)有什么不同。唯一的不同，就是GTX 970屏蔽了三組SMM陣列，但是這會(huì)和顯存有關(guān)嗎？以前的顯卡也都是這么做的，并沒(méi)有觀察到類似的現(xiàn)象??？

要解釋這個(gè)問(wèn)題，就需要徹底的了解GTX970底層構(gòu)架的基本規(guī)格，隨著調(diào)查的進(jìn)一步深入，NVIDIA很意外的告訴大家：“我們以前宣傳的時(shí)候把GTX970的規(guī)格搞錯(cuò)了！”GTX970的錯(cuò)誤在于，它的實(shí)際ROP單元只有56個(gè)，L2緩存也不是最初的和GTX980一樣的2MB，而是1.75MB，減少了1/8，不過(guò)顯存控制器沒(méi)有變化，的確是256bit位寬，4GB顯存。對(duì)于為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的錯(cuò)誤，NVIDIA解釋說(shuō)技術(shù)銷售團(tuán)隊(duì)在制作評(píng)測(cè)指南時(shí)并沒(méi)有意識(shí)到Maxwell架構(gòu)具備上具備部分禁用ROP/顯存主控的功能，而這是Maxwell架構(gòu)上才有的新功能，他們知道GTX 970是有256bit位寬的，但不知道可以獨(dú)立禁止ROP單元及2MB L2緩存，所以他們制作的文檔中的錯(cuò)誤就在NVIDIA各部門流傳開(kāi)了，并通過(guò)媒體傳播開(kāi)了。這個(gè)問(wèn)題在過(guò)去的4個(gè)月中都沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，直到本月初NVIDIA開(kāi)始調(diào)查GTX 970顯存尋址的問(wèn)題時(shí)才被注意到。PPT團(tuán)隊(duì)再一次背黑鍋了。

而由于GPU-Z、AIDA64這樣知名的工具也因?yàn)閷?duì)第二代Maxwell架構(gòu)了解不夠深入，而未能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，GTX 970檢測(cè)中都標(biāo)注著64個(gè)ROP單元。不過(guò)其實(shí)也有跡象的，比如說(shuō)NVIDIA自己的DeviceQuery CUDA開(kāi)發(fā)工具，一直都準(zhǔn)確報(bào)告了GTX 970只有1.75MB的二級(jí)緩存，但是除了相關(guān)軟硬件開(kāi)發(fā)者，普通玩家和評(píng)測(cè)人員顯然不會(huì)注意到這個(gè)問(wèn)題，或許在不久的將來(lái)，大家可以在各大評(píng)測(cè)內(nèi)容中看到這一項(xiàng)。

深度解析Maxwell架構(gòu)顯存架構(gòu)限制問(wèn)題

NVIDIA的高級(jí)VP Jonah Alben對(duì)這個(gè)問(wèn)題做了詳細(xì)解釋。GTX970有13個(gè)SMM，每個(gè)SMM有128個(gè)SP，總計(jì)1664個(gè)SP。SMM通過(guò)Crossbar與L2連接，然后L2再連接顯存控制器，GTX980有8個(gè)L2（共計(jì)2048KB）與MC連接（每個(gè)連接32bit），但GTX970只有7個(gè)L2（共計(jì)1792KB）與MC連接，最后2個(gè)MC共用一個(gè)L2。GTX980 每個(gè)L2 ROP模塊有專門對(duì)應(yīng)的32bit帶寬的512MB區(qū)域，但GTX970由于少組L2，這樣，最后一部分的512MB顯存和MC就需要和前面一組512MB顯存和MC共用L2，此時(shí)最后一組L2的請(qǐng)求數(shù)量就是前面其他L2的兩倍，性能就會(huì)減半，這樣就導(dǎo)致最后一組的512MB顯存的利用率和使用效率會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，NVIDIA將內(nèi)存分成兩個(gè)區(qū)域，前面的七個(gè)DRAM 3.5GB一個(gè)主區(qū)域，最后第八個(gè)DRAM 0.5GB一個(gè)區(qū)域。顯存訪問(wèn)時(shí)系統(tǒng)會(huì)依照1-2-3-4-5-6-7-1-2-3-4-5-6-7的順序優(yōu)先使用，這樣可以使得帶寬能夠更為均衡地使用。這樣的解決方案在3.5GB以下使用情況完美，但在3.5GB以上就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。通過(guò)Nai benchmark浮點(diǎn)測(cè)試表明，最后0.5GB顯存的速度僅有前面3.5GB的1/7，從正常的150GB/s下降到22.35GB/s。OS將顯存分為三個(gè)區(qū)域，PCI-E訪問(wèn)前面的3.5GB主區(qū)域性能是后面的0.5GB的4倍，NVIDIA會(huì)讓OS優(yōu)先使用前面的3.5GB，最后的0.5GB到迫不得已不夠用才會(huì)不情愿地使用。

這就是為什么GTX 970顯卡的224GB/s帶寬是技術(shù)上正確的，因?yàn)?.5GB部分顯存的帶寬是196GB/s（7GHz×7port×32bit），而0.5GB那部分讀取速度是28GB/s，但這二者不是同時(shí)讀取的，這實(shí)際上是一個(gè)XOR（異或）的情況。進(jìn)一步來(lái)講，由于0.5GB顯存那部分不能跟3.5GB那部分同時(shí)讀取，這又進(jìn)一步導(dǎo)致顯卡的等效帶寬太低了，使用的0.5GB部分顯存越多，3.5GB部分顯存的等效帶寬就會(huì)越低。

最終的結(jié)果就是GTX 970擁有獨(dú)一無(wú)二的顯存布局，需要操作系統(tǒng)及NVIDIA的驅(qū)動(dòng)優(yōu)化，因?yàn)?.5GB部分的顯存相比另外的0.5GB部分更大、更快、更好。這0.5GB部分的顯存邏輯上來(lái)看相當(dāng)于VRAM與系統(tǒng)內(nèi)存之間的緩存，它的速度比3.5GB部分更慢，不過(guò)依然是PCI-E總線到內(nèi)存的帶寬的2倍。

往大的方面說(shuō)，取決于你如何定義GTX 970的顯存容量，它可以說(shuō)是3.5GB顯存的，也可以說(shuō)是4GB顯存的，其中只有前面的3.5GB是全速的，這也是軟件最想用的那部分。不過(guò)512MB那部分分區(qū)也是有意義的，雖然性能比3.5GB部分低，但它依然比PCI-E到主內(nèi)存的帶寬更高，GTX 970依然可以使用完整的4GB顯存。

寫(xiě)在最后：GTX 970到底有問(wèn)題嗎？

上面分析了這么多，那么GTX970到底有問(wèn)題嗎？所幸的是，通過(guò)多家國(guó)內(nèi)外媒體的測(cè)試，GTX970確實(shí)可以使用全部的4GB顯存，3.5-4GB中間部分的顯存是可以被游戲利用起來(lái)的。與GTX 980的性能進(jìn)行對(duì)比，無(wú)論是在3.5GB-4GB之間占用還是在4GB顯存占用時(shí)，性能下降均處于較為相當(dāng)?shù)乃?。在測(cè)試中，無(wú)論顯存占用情況如何，GTX 970和GTX 980的性能差距始終在15%左右，爆顯存的事情并沒(méi)有發(fā)生。如果之前的GTX970顯存問(wèn)題的傳言準(zhǔn)確，那應(yīng)該會(huì)看到GTX970相對(duì)于GTX980性能有較大幅度的下降才對(duì)，而這樣的事情并沒(méi)有在測(cè)試中出現(xiàn)。絕大多數(shù)熱門游戲大作在4K及以下分辨率的時(shí)候，即使畫(huà)質(zhì)全部手動(dòng)調(diào)至最高，顯存占用率也不會(huì)超過(guò)3.5GB。

小編認(rèn)為，這次可能真的如NVIDIA說(shuō)的那樣，他們是疏忽了，而不是故意隱瞞。首先，因?yàn)镽OP單元、二級(jí)緩存的參數(shù)對(duì)普通用戶來(lái)說(shuō)確實(shí)意義不大，NVIDIA故意夸大它們的規(guī)格撈不到任何好處，被發(fā)現(xiàn)了反而是嚴(yán)重的打臉，沒(méi)必要這樣冒險(xiǎn)。其次，無(wú)論之前的傳言如何，以及顯存分配到底是怎樣的，GTX 970的性能都在那擺著的，而且二代Maxwell架構(gòu)優(yōu)秀的功耗比也給大家?guī)?lái)了深刻的印象，我們?cè)僭陲@存上糾結(jié)似乎完全沒(méi)有必要。