Maxwell架构旗舰卡终于来了

2014年2月18日，代表着全新Maxwell架构的GTX 750/GTX 750 Ti正式发布，它不仅给千元级显卡带来了前所未有的性能，更是带来了极低的功耗，甚至无需外接供电即可正常运行，这在此前是并不多见的。

遗憾的是，自从Maxwell架构推出之后，桌面产品线中就只有GTX 750/750 Ti这两款产品，NVIDIA的低端/高端桌面产品线都还靠着Kepler架构来支撑着，后者在对抗AMD同级别显卡时候优势已经越来越小，因此急需推出新的架构来重新占领市场。

2014年9月19日上午10:30，在距离NVIDIA上代旗舰产品GTX 780 Ti发布整整10个多月之后，GTX 970/980两款产品正式和我们见面，这标志着Maxwell架构终于走向高端，这一“省电又好用”的架构终于开始造福高端游戏玩家了。

相信大家都想问GeForce 800系列哪去了？对于这个问题，NVIDIA官方的相关人士表示GeForce 800系列在此前已经用于笔记本领域了，为了在命名方面不让大家产生混淆，所以直接让桌面平台跳过了GeForce 800系列，直接以GeFoce 900系列命名。至于下一代是不是要叫GeFoce 1000系列，这个问题就交给NVIDIA头疼去吧。

定位方面，GTX 970/980两款产品主要是为了接替目前GTX 780/780 Ti而生的，在给游戏玩家带来更强性能的同时大幅降低功耗，进而继续在高端市场上打压AMD的旗舰级产品，尽可能争夺高端游戏玩家。

相信GTX 750/750 Ti优秀的性能和能耗表现已经深深的让你折服，那么GTX 970/980两款产品会不会延续这样的表现呢？在下面的文章中，我们会将通过外观、做工、PCB、性能、温度、功耗以及超频能力等多个方面来对GTX 970/980进行介绍。它究竟能给我们带来什么样的惊喜呢？让我们拭目以待吧。

按照NVIDIA的说法，目前世界上有3.3亿游戏玩家，其中有2亿玩家都使用了NVIDIA显卡，占据了60%的份额。

再看Maxwell架构：改变不是一丁点

随着架构的不断变化，NVIDIA流处理器的组合方式也在随之变动。费米、开普勒时代每一组叫一个SMX，全称为“Streaming Multiprocessor Extreme”(极致流式多处理器)，麦克斯韦上则是SMM，全称为“Maxwell Streaming Multiprocessor”(麦克斯韦流式多处理器)——这是第一次把代号名称放进去。

和此前Kepler架构每组SMX拥有192个流处理器不同的是Maxwell架构中的每组SMM只拥有128个流处理器，每组都有自己的一个多形体引擎2.0、八个纹理单元，而且每组SMM中还进一步细分为四个逻辑控制核心，每个逻辑控制核心中拥有32个流处理器。

GM107核心架构图

单个SMM核心架构图

NVIDIA表示这么做的好处就是让线程调度更加合理，而且流处理器的利用率会更高，带来最直观的好处就是内核性能提升35%，能耗比提升一倍（GM107）。

另外在具体内核方面，Maxwell架构的二级缓存从Kepler的56KB暴增到了768KB，这是Maxwell和Kepler架构最大的区别之处，这么做带来的好处就是更有利于GPU查询，线程利用效率更高。

此外Maxwell架构还增加了每时钟周期的指令数（IPC），改进了负载均衡与基于编译器的调度，引入了更快的H.264编码、解码，并改进了NVENC编码引擎，可用于ShadowPlay。此外还加入了新的GC5电源状态，睡眠更深入，待机更省电。

最重要的一点是，在同为28nm制造工艺的前提下，Maxwell相比Kepler架构在单位面积上的流处理器密度增加了30%，晶体管密度增加了15%，这是非常难能可贵的。而GM107的核心面积也因此控制到了148平方毫米，比此前预测的156平方毫米缩小了不少，另外它的TDP也只有区区60W，仅靠PCI-E接口就能保证供电了，无需外接辅助供电。

而这次的GM204则集成了5.2亿的晶体管，核心面积398平方毫米。共计16组SMM/2048个CUDA核心、16个几何单元、64个ROPs光栅单元以及128个纹理单元，集成了256bit显存控制器。

另外一个细微的变化是GM204的CUDA核心性能相比GK104提升了40%，此前GM107核心只能提升35%，看来是架构方面又有了细微的变化。

性能方面，NVIDIA官方号称它可以达到GK104核心的两倍。从官方提供的性能对比来看似乎也确实如此，部分游戏中甚至达到了两倍以上。

GTX 970/980规格揭晓 很强大

这次NVIDIA采用了旗舰卡和次旗舰一同发布的战略，具体来说就是GTX 980和GTX 970，前者暂时还未开放非公版设计，首批面世均为公版产品。而GTX 970则直接开放了非公版设计，大家第一时间应该就能买到频率更高、做工更好的非公版。

另外据说GTX 970有公版产品，外观和曾经的GTX 670差不多。没错，就是那个PCB比散热器少了一大截的产品。

具体规格方面，GTX 980核心频率1126MHz，加速频率1216MHz，拥有2048个CUDA核心（完整的GM204），搭载4GB GDDR5显存，等效显存频率7GHz，供电接口为双6pin设计，热设计功耗165W。输出接口部分提供了一个DVI、一个HDMI 2.0以及三个DP1.2。

而GTX 970的核心频率则是1050MHz，加速频率1178MHz，拥有1664个CUDA核心，搭载4GB GDDR5显存，等效显存频率7GHz，供电接口为双6pin设计，热设计功耗148W左右，但由于没公版，所以不具备参考价值，非公版的功耗肯定高于这一数值。

关于能耗比，大家看看上边这张图吧，GTX 980相比GTX 780来说，在性能提升25%的情况下，功耗居然从250W降低到165W，简直可以说是黑科技了。

记住，这只是GM204核心而已，整个Maxwell架构的核心在它身上还不太完整，未来可能还有GM210，性能有多恐怖大家自行脑补吧。

两大4K技术：MFAA抗锯齿、DSR动态超清

几乎每一次推出新硬件，NVIDIA总是会带来一些新技术，同步改善画质。这次随着第二代麦克斯韦架构登场，NVIDIA又送上了很多新福利，其中最重要的有两个。

首先是“多帧采样抗锯齿”(Multi-Frame Sampled AA)，缩写为MFAA。庞大的抗锯齿家族又多了一名新成员。

技术原理比较复杂，简单来说就是画面中每个像素使用的采样模式，要么在单独一帧画面上呈空间分布，要么在多个帧上按时间交错分布。

NVIDIA宣称，这种“时空结合”的抗锯齿算法能够在获得最佳画质的同时，性能也优于传统的MSAA(多重采样抗锯齿)，大概是以4xAA的代价获得8xAA的画质、2xAA的代价获得4xAA的画质。

按照官方宣传，开启同样的抗锯齿等级，MFAA的速度可以比MSAA快平均30％。

不过，该技术仍然在研发之中，目前暂未公开。NVIDIA会稍后公开更多细节。

MFAA的技术基础：多像素可编程采样

MFAA技术示意图

MFAA、MSAA对比

效果对比

MFAA渲染图

MFAA、MSAA性能对比

第二项技术是“动态超清”(Dynamic Super Resolution)，缩写为DSR，针对4K超高清而来的。

它有些类似传统的缩减采样(downsampling)，以高分辨率绘制后以低分辨率输出，但现在可以由用户轻松开关，而且在分辨率转换过程中应用了13级高斯滤波，能够减少甚至消除简单缩减采样中的锯齿，因为后者只有一个简单的矩形滤波。

按照NVIDIA的说法，它能在1080p显示器上实现4K画质。

该技术和游戏无关，绝大多数都可以很顺利地支持，只有少数游戏的空间、按钮可能会有些显示错位。NVIDIA GeForce Experience会默认开启此功能，R343系列驱动开始提供支持。

硬件方面，它支持任意N卡，但是当然建议最好用GTX 900系列。

1080p上实现4K画质

高分辨率渲染

1080p上的渲染情况

4K上的渲染情况

左为1080p右为4K

GFE默认开启

公版卡照样帅：GTX 980官方大图赏析

呼吸灯超酷：GTX 980实卡赏析

外形大家应该很熟悉，最近NVIDIA的旗舰卡都是这样的

顶部的GeForce GTX logo带有呼吸灯效果

提供了双6pin供电接口

两个SLI金手指

输出接口提供了一个DVI、一个HDMI以及三个DP1.2，显然是为4K而生的

顶部的出风口

背部加装了一大块金属背板，既能加固显卡，又能辅助散热

这里似乎能拆下来，看起来是不是很神秘的样子？

NVIDIA表示这么做是为了增强散热设计

拆掉背板就能看到PCB背面了

散热器背部，纯铜底座的面积不小，硅脂部分是和GM204核心接触的地方

左侧是LED呼吸灯电源线，右侧是风扇电源线

供电部分

核心编号为GM204-400-A1，出厂日期为2014年第29周，看起来GTX 980两个月之前就准备好了。

顺便说一下，GTX 970的核心编号应该是GM204-200-A1，显卡还在路上，晚些时候补图。

显存来自三星，应该是0.4ns的颗粒，共八颗组成了256bit/4GB的规格。

具体测试平台如下：

软硬件安装完成以后，正确的测试方法是：开机进入到桌面上以后，待系统准备就绪后，才开始运行测试（关闭UAC、屏幕保护程序、系统还原、自动更新等对测试得分有干扰的系统任务）。所有测试项目都运行三遍，在测试成绩稳定、可靠的情况下，我们以其中最好的一次成绩为准。

GTX 980

GTX 780 Ti

R9 290X

GTX 780

由于本次GTX 970没有公版卡，而我们借测厂商的GTX 970截止发稿时刚刚到达，所以本次测试GTX 970成绩暂缺，稍后会更新GTX 970并单独奉上评测一篇，敬请期待。

3DMark Vantage

在3DMark Vantage测试中，GTX 980的表现要好于GTX 780以及R9 290X，但相比GTX 780 Ti还有一段距离，似乎开了个不好的头。

另外需要说明的是老迈的3DMark Vantage已经无法满足现如今新旗舰卡的需求了，在今后的测试中，我们会逐步弃用这一软件。

3DMark 11

到了3DMark 11当中，成绩趋于正常，GTX 980在参测的四款旗舰卡中是表现最好的，领先GTX 780 Ti超过10%。

新3DMark

新3DMark测试结果和3DMark 11类似，GTX 980的表现同样是最好的，比GTX 780 Ti强了10%以上。

Unigine Valley

这是Unigine系列测试软件的最新版，场景从天堂转移到了山谷中，对曲面细分有很强的考察能力。在该测试中，GTX 980表现略逊于GTX 780 Ti，但强于GTX 780以及R9 290X。

《Crysis》

老牌的显卡杀手对现如今的旗舰卡依然是个挑战，最终结果GTX 980和GTX 780 Ti持平，相比GTX 780来说提升了不到10%，相比R9 290X来说则提升了5%不到。

《生化危机6》

《生化危机6》是一款经典的DX10游戏，最终测试结果GTX 980取得了领先。不过对于这种游戏来说，表现最差的R9 290X运行起来其实也非常流畅了。

《Far Cry 2》

经典的The Way游戏，N卡明显占据上风，最终测试结果GTX 980比GTX 780 Ti强了5%，比GTX 780强了20%。

《古墓丽影9》

《古墓丽影9》测试中，GTX 980犹如打了鸡血一般，比GTX 780 Ti高了12%，比R9 290X高了50%。

《地铁2033》

《地铁2033》同样是一款显卡杀手级游戏，让参测的旗舰卡倍感吃力，好在帧数均达到了50以上，表现最好的依然是GTX 980。

《Crysis 3》

《Crysis 3》不用多介绍了，GTX 780居然只有49.2帧足以见得它的要求有多高。表现最好的依然是GTX 980，比GTX 780 Ti强了11%。

《杀手5》

同样是高要求的游戏，最高画质下GTX 980成绩仅为48.3帧，比GTX 780 Ti强了3%。

温度测试

温度测试方面，选取显卡待机、满载（3DMark Fire Strike Extreme场景）两种状态，利用GPU-Z实时监控，待连续运行10分钟峰值温度稳定后，记录此时各款显卡核心的最高温度。（室温20℃，裸机状态）

温度方面，这次GTX 980似乎有高温保护，温度超过80度之后风扇会瞬间加快运转速度以达到降温目的。从最终成绩来看，表现和GTX 780/780 Ti差不多，强于大火炉R9 290X。

功耗测试

功耗测试部分利用功耗仪直接测量整套平台的总功耗，其中包括CPU、主板、内存、硬盘、显卡、电源以及电路损耗所有在内的整机功耗（不包含显示器）。选择显卡待机，满载（3DMark Fire Strike Extreme场景）两种状态，稳定运行10分钟选取期间最大值，测试结果如下：

功耗可以说是这次GTX 980带给我们最大的惊喜了，显卡满载后整个功耗不超过300W，这在此前的旗舰卡上是很难看到的，但GTX 980真的做到了，165W的TDP并不是吹出来的。

超频测试中，我们使用了微星的AfterBurner，这是一款老牌的超频测试软件，不限品牌，同样也不限A卡或者N卡。

目前GTX 980的电压尚不能解锁，因此只能将TDP调节至125%。此时我们将核心频率上调了200MHz，显存频率上调200MHz，达到1327/7200MHz，可以顺利通过3DMark 11测试，通过GPU-Z观察其加速频率最高达到了1416MHz。

超频之后成绩为X6351，相比默认状态下的X5751提升了10.4%。达到这一频率之后，再度上调就无法通过3DMark 11测试了，于是我们将测试软件更换为新3DMark。

我们进一步将频率提升到了1377MHz没加速频率此时达到1503MHz，等效显存频率依然是7200MHz，此时可顺利通过3DMark Fire Strike Extreme测试，最终成绩为6545，相比默认状态下5637分的成绩提升了14.7%。

公版就已经这么强悍了，未来非公版大家可以想象一下，风冷1.6GHz应该不是梦。我的笔记本CPU主频才1.7啊，近几年GPU的频率提升实在是太迅速了。

总结：最完美的旗舰卡

两年前，AMD推出了Radeon HD 7970，我们毫不吝啬的把完美的旗舰卡这一称号给了它，现在无论是性能还是功耗控制能力都更给力的GTX 980来了，我们同样毫不吝啬的把它称之为“最完美的旗舰卡”。

从性能来看，GTX 980平均下来要比GTX 780高出20%以上，比GTX 780 Ti高出5%到10%。要知道后者是Kepler架构的完整呈现，而GTX 980所使用的GM204核心则远远没有开发出Maxwell架构的全部威力。NVIDIA这次以一个相对“中端”的核心就达到了上一代完整核心的威力，技术实力再度得到了完美的展现。

单纯的性能并不能展现出GTX 980的魅力，它带给我们最大的惊喜还是功耗。在核心频率高达1.1GHz且搭配4GB显存的情况下，其TDP居然只有165W，这在此前的旗舰卡上是完全无法想象的。要知道它和Kepler架构一样采用的还是28nm工艺，在性能接近的情况下，TDP从GTX 780 Ti的250W左右降低到165W，这难道不值得你给它点个赞吗？

另外尽管GTX 980的默认频率就高达1.1GHz以上，但该卡还是预留了充足的超频空间，实测默认频率可达1.35GHz以上，加速频率更是超过了1.5GHz。要知道这是公版卡在风冷条件下完成了，在之前的任何一款旗舰级公版显卡上都是很难实现的。想象一下，未来做工、散热条件更佳的非公版产品诞生以后，频率会达到一个怎样的高度？

下面我们来看一眼售价，GTX 980/970在国内的价格分别是3999/2499元，这一售价堪称良心。目前GTX 780 Ti在国内的最低价格为3999元，大部分产品还都集中在4999元的价格区间上；而GTX 780在国内的最低售价为2599元，大部分产品还都在3599元以上。可以说GTX 980/970的定价完美接替了GTX 780 Ti以及GTX 780，前者的性能强于GTX 780 Ti，而后者则略强于GTX 780，加量不加价，这完全就是买买买的节奏。
 
之后扯一下AMD吧，虽然这是A饭们不希望看到的，但事实真的摆在那里。GTX 980的发布标志着新一轮显卡大战即将开始，AMD的下一代旗舰卡完全有实力在性能上和GTX 980一决雌雄，但如果架构不做较大调整的话，功耗表现很难和GTX 980抗衡。当然AMD如果升级制造工艺的话，也能起到控制功耗的作用，但台积电的20nm产能基本上都被苹果抢了过去，AMD想让下代旗舰卡用上20nm工艺基本上是不可能的。