NVIDIA從2012年GeForce GTX 680的Kepler GK104架構(gòu)核心開始，到2013年GeForce GTX 780的Kepler GK110-300，再到2014年GeForce GTX 980的Maxwell GM204,雖然每代產(chǎn)品都是基于28nm的制造工藝，但這似乎并沒有阻礙每代產(chǎn)品的性能取得十分可觀的提升。正如大家所見，NVIDIA的每一代顯卡產(chǎn)品在GPU核心架構(gòu)上的精進，是顯卡性能的提升令人刮目相看的一大重要因素！

近日，NVIDIA發(fā)布了又一款足以掀起PC業(yè)界浪潮的跨時代旗艦級顯卡產(chǎn)品——GTX 1080。隨著GeForce GTX1080的推出，NVIDIA的GPU制造工藝正式邁入了16nm的新紀元；革命性的Pascal GP104架構(gòu)GPU，也將其中的2560個CUDA流處理器單元的運行頻率定格在了史無前例的1607MHz；GeForce GTX 1080首次采用具有無損顯存壓縮技術(shù)的GDDR5X顯存子系統(tǒng)，顯存壓縮架構(gòu)的改進及高達10Gbps的顯存頻率，極大地提升了Pascal GP104可以使用的有效顯存帶寬。

NVIDIA此次顯卡新品的發(fā)布除了GeForce GTX 1080在硬件上的更新?lián)Q代以外，同時配套推出了一系列能夠提升玩家在游戲和娛樂過程中的體驗的圖形處理技術(shù)和驅(qū)動應用程序。優(yōu)化后的NVIDIA SLI技術(shù)以及更加科學的GPU BOOST 3.0加速引擎，都可以讓玩家通過自己對GeForce GTX 1080的挖掘得到更大的性能提升；其中Simultaneous Multi-Projection多畫面同步投射技術(shù)，以更加優(yōu)化的算法引擎，在占用更少GPU資源的同時能夠帶給玩家更為流暢的VR視覺體驗；NVIDIA還帶來了新鮮的Ansel截圖功能，在游戲中使用Ansel截圖功能后游戲世界就會定格，然后玩家可以以任何自己想要的角度進行精彩瞬間的抓取，讓游戲截圖和分享變得其樂無窮！這些新的圖形處理技術(shù)在虛擬現(xiàn)實VR游戲領(lǐng)域尤其堪用。

相比已經(jīng)在逼真的游戲畫面及炫麗的電影特效中勢如破竹的3D圖形技術(shù)，NVIDIA的GPU加速計算也在人工智能、深度學習、自主駕駛以及其他一些需要大量計算的應用領(lǐng)域中嶄露頭角。在DirectX12新一代的Vulkan圖形開發(fā)程序到來之際，基于Pascal核心架構(gòu)的GeForce GTX 1080對于新興的虛擬現(xiàn)實設(shè)備、游戲、應用程序以及高技術(shù)門檻的4K、5K和HDR顯示規(guī)格的發(fā)展會起到怎樣的作用呢？讓我們回歸到技術(shù)和成績本身，去一探NVIDIA GeForce GTX 1080的奧義吧！

Pascal GP104核心架構(gòu)解析

NVIDIA在經(jīng)歷了四年基于28nm FinFET制造工藝的核心架構(gòu)以后，基于Pascal GP104的GeForce GTX 1080首次迎來了16nm FinFET制造工藝升級。更高精度的“光刻”工藝允許GPU在單位面積的芯片上集成更多數(shù)量的晶體管，在同樣的核心架構(gòu)中，更加龐大的核心規(guī)模就意味著更強大的處理性能。所以16nm FinFET制造工藝能夠給NVIDIA新顯卡帶來的能效提升是可以預見的，但是一直在超越自己的NVIDIA會滿足于科技進步的必然結(jié)果嗎？答案是否定的。革命性的Pascal GP104核心，不但讓GeForce GTX 1080成為了有史以來性能最強的顯卡，同時也讓GeForce GTX 1080成為了前無古人的最先進的顯卡產(chǎn)品之一！

GTX 1080是新一代的顯卡王者

基于16nm FinFET制造工藝的Pascal GP104核心打造GTX 1080，是NVIDIA GeForce GTX 1000系列首款顯卡。拜Pascal核心架構(gòu)所賜，作為一款旗艦級顯卡產(chǎn)品的GTX 1080，其180W的TDP、單8pin的供電規(guī)模并沒有成為性能大幅超越上一代旗艦GTX 980的瓶頸，如此高能效的GP104核心架構(gòu)實在令人刮目相看！

GTX 1080的GP104核心內(nèi)建4組GPC和8個顯存控制器，每個GPC包含5個SM，1個SM中集成了128個CUDA單元、8個紋理單元、256KB的二級緩存、96KB的共享儲存空間以及48KB的一級緩存。

SM流式多處理器能夠高度協(xié)調(diào)其中的CUDA核心以及其他功能元件的工作，這20個SM會參與到幾乎所有GPU執(zhí)行的所有命令中。GeForce GTX 1080擁有8個位寬為32bit的顯存控制器，每一個顯存控制器配有八個ROP單元和256 KB二級緩存。所以，完整GTX 1080的GP104核心共有2560個CUDA單元、256bit顯存位寬、64個ROP、160個TMU以及2MB二級緩存。

GP104的核心晶體管數(shù)量為7.2b，核心面積為314mm2，遠遠小于麥克斯韋家族的GM200，甚至比GM204還要小不少。得益于16nm FinFET工藝的應用，每平方毫米的晶體管數(shù)量達到了22.9m，遠遠高于GM200。這也是GP104能耗比如此高效的主要原因之一。此外，CUDA數(shù)量2560個，ROPs數(shù)量64個，TMUs數(shù)量160個，都介于GTX 980、GTX 980 Ti之間。

NVIDIA將GPU開發(fā)工作的重點放在了設(shè)計Pascal核心架構(gòu)的每一個細節(jié)中。Pascal之所有能夠成為有史以來能效最高的GPU，原因不僅僅是16nm FinFET帶來的制造工藝精進，更得益于持續(xù)提高的核心效率。NVIDIA工程團隊的一大精力投入重點是GPU核心運行頻率，橡木桶定律那樣，GPU核心運行頻率是由數(shù)以百萬計的設(shè)計電路中速度最慢的那一路徑?jīng)Q定的，所以這一最慢路徑的優(yōu)化對于GPU核心運行頻率的提高是至關(guān)重要的。經(jīng)過NVIDIA工程團隊在這一領(lǐng)域的不斷鉆研，GeForce GTX 1080的核心運行頻率要比GTX 980高出40%之多！單靠16nm FinFET的制造工藝，是不能夠帶來如此高比例的核心頻率提升的。

GDDR5X顯存解析

相較于NVIDIA之前的顯卡，顯存由GDDR5升級為GDDR5X會帶來顯存帶寬的巨大提升。得益于256bit顯存位寬、10Gbps顯存頻率規(guī)格的GDDR5顯存，GeForce GTX 1080的顯存帶寬要比GTX 980多出了43%，再加上顯存壓縮架構(gòu)的改進，GeForce GTX 1080可使用的有效顯存帶寬是GTX 980的1.7倍！

經(jīng)過NVIDIA顯存工程師多年的潛心研究，使得GDDR5X顯存的運行頻率能夠達到10Gbps，再加上GDDR5X IO電路的優(yōu)化以及新的制造工藝，讓GDDR5X顯存在同樣的能源消耗下獲得43%的頻率提升成為可能。

GPU芯片和顯存芯片之間的通路也是提高顯存帶寬實際效率的重要因素。同樣的，二者之間的信息交換速度也是由信號最弱的那條通路所決定，NVIDIA顯存工程師將各個通路都進行了細致的調(diào)校，盡可能地排除信號的串擾情況和不連續(xù)性，以降低通路信號的損耗。

總而言之，NVIDIA在顯存方面的工作成果，不僅是讓GDDR5X顯存獲得了10Gbps的運行速度，而且還從設(shè)計上改善了GPU和顯存芯片之間的信號通路。

NVIDIA GeForce GTX 1080的顯存子系統(tǒng)使用無損壓縮存儲技術(shù)，可以減少DRAM的帶寬需求，該技術(shù)可以帶來如下幾點好處：

1.減少了寫入到顯存中的數(shù)據(jù)量

2.減少了由顯存轉(zhuǎn)入至二級緩存的數(shù)據(jù)量，換言之就是增加了二級緩存的容量

3.減少了GPU中各個元件之間的數(shù)據(jù)傳輸量

GPU中的壓縮管道有許多不同的壓縮算法，GPU可以從中擇優(yōu)作為數(shù)據(jù)壓縮的途徑。這些算法中最重要的就是增量顏色壓縮。GPU利用增量顏色壓縮算法，計算一個范圍里像素之間的差異，然后給這些像素加上基準δ值并存儲下來。如果這種算法成功的話，這些數(shù)據(jù)將以2:1的比例存儲下來。存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮后，GeForce GTX1080所處理的每一幀畫面需要提取的數(shù)據(jù)量就會顯著減少。這樣相當于提供了20%的額外顯存帶寬，再結(jié)合上GeForce GTX1080的10 Gbps頻率的GDDR5X顯存，最終使得GTX1080的有效顯存帶寬成為GeForce GTX980的1.7倍。

Imultaneous Multi-Projection多畫面同步投射技術(shù)

多畫面同步投射技術(shù)（SMP），可以讓基于Pascal架構(gòu)核心的GPU以16個角度渲染畫面并分別呈現(xiàn)。為了實現(xiàn)多畫面同步投射技術(shù)，NVIDIA在Pascal架構(gòu)核心的GPU中集成了新的多畫面同步投射引擎模塊。

SMP單元負責在渲染一個畫面之前，生成多個視角再分別交給CUDA及其他元件進行渲染。SMP可用于許多新的圖形技術(shù)，列如環(huán)繞透視、鏡頭陰影的匹配、單通道虛擬現(xiàn)實VR，多分辨率渲染。

這些新的圖形技術(shù)對于虛擬現(xiàn)實VR有著頗多的益處，能夠帶來多達1.5倍的像素輸出量和2倍以上的幾何圖形輸出量。

環(huán)繞透視

環(huán)繞透視可利用SMP在三個顯示器中呈現(xiàn)出的更寬視野和具有正確透視關(guān)系的圖像。

單通道虛擬現(xiàn)實VR

NVIDIA VRWorks可以利用SMP技術(shù)以減少在渲染虛擬現(xiàn)實VR畫面時的幾何運算量。GeForce GTX GPU1080憑借單通道虛擬現(xiàn)實VR圖形技術(shù)，可通過一次運算就能將一個畫面以雙眼的視角呈現(xiàn)出來，這就相當于減少了GPU幾何圖形一般的運算量。

鏡頭陰影的匹配

鏡頭陰影的匹配通過計算，讓VR頭戴顯示設(shè)備直接顯示根據(jù)設(shè)備矯正過的畫面。避免了渲染之前過多不需要的圖形被浪費掉，以大幅提高VR圖形渲染性能。

多分辨率渲染

在游戲時，玩家們往往是將最多的注意力集中在畫面的中心，所以通過多分辨率渲染技術(shù)，GPU可以將更多的資源分配去渲染游戲中心位置的畫面，以此來提高玩家在游戲時的視覺體驗。

開創(chuàng)性的Ansel截圖功能

在游戲產(chǎn)業(yè)高度發(fā)展的今天，玩家們對游戲的訴求已經(jīng)不是簡簡單單的娛樂放松了，他們要求游戲可以以藝術(shù)甚至自我表達的層次呈現(xiàn)在人們面前。為順應這一要求，NVIDIA開發(fā)出了極具開創(chuàng)性的Ansel截圖功能，可以讓玩家以自己特有的方式，去發(fā)現(xiàn)游戲中的美。

玩家們在游戲中碰到精彩的瞬間多會截圖保存，其中有些游戲提供的截圖功能異常簡單，就是截取一堆當前的游戲畫面，退出游戲后再慢慢挑選自己理想的。開創(chuàng)性的Ansel則可以讓玩家在游戲中使用Ansel截圖功能后定格游戲世界，然后玩家可以以任何自己想要的方位和角度進行精彩瞬間的抓取。

你還可以為截圖添加不同的Photoshop濾鏡效果，并調(diào)整景深、色調(diào)、光照、紋理等畫質(zhì)細節(jié).截圖的分辨率也不是鎖死在游戲分辨率上，而是可以大幅度提高，甚至能達到9600×5400這樣的變態(tài)級別，相當于4K顯示器的六倍以上！它甚至還可以截取VR全景照片，并能發(fā)送到手機APP上，然后借助一些手機VR設(shè)備就能欣賞的VR游戲場景了！

畫面

Ansel工作原理

Ansel首先基于NVIDIA GPU，然后以數(shù)據(jù)庫的方式無縫銜接到驅(qū)動程序和游戲之間。NVIDIA為Ansel設(shè)計了標準化的UI控件，將其作為開放的SDK供游戲開發(fā)人員使用，使游戲開發(fā)人員可以輕松地將Ansel集成到游戲程序當中去，這樣游戲玩家不論在什么游戲當中都可以使用到界面標準統(tǒng)一的Ansel工具了。

Ansel中的三個界面：

1.setConfiguration - 游戲設(shè)置，例如被用于游戲中的坐標系統(tǒng)。

2.isSessionActive - 顯示Ansel是否在控制游戲。 

3.updateCamera - 遵從游戲中的使用限制

GTX 1080細節(jié)解析

外觀&PCB細節(jié)解析

GTX 1080整體外觀

GTX 1080在外觀上與前代NVIDIA公版顯卡很容易分辨，鋁合金的散熱器外殼多了很多棱角，顯得硬派了不少。PCB背面相比前代增加了由兩塊金屬板拼接組成的背板。

GTX 1080使用與前幾代公版顯卡類似的渦輪風扇，獨特的結(jié)構(gòu)可以將顯卡散發(fā)出的熱量直接吹到機箱之外，幫助降低機箱內(nèi)部溫度。

GTX 1080共有5個視頻輸出接口

GTX 1080顯卡的接口包括一個DL-DVI-D、一個HDMI 2.0b、三個DisplayPort 1.4接口，后面兩個接口都是最新的規(guī)格，而DL-DVI-D接口已經(jīng)不再飽和模擬信號電路，也就是說這次的DVI接口并不能轉(zhuǎn)接VGA接口。HDMI 2.0接口和DP 1.4接口有這著更高的帶寬使GTX 1080支持最高8K的分辨率，并且可以在1080P和1440P分辨率輸出前提下提供240Hz的刷新率，而4K分辨率下也有120Hz，這對下一代的VR設(shè)備無疑是個好消息。

GP104核心和GDDR5X顯存

GTX1080使用的是GP104核心，基于最新的Pascal架構(gòu)并使用臺積電的16nm FinFET工藝制造，擁有2560個流處理器單元。GTX 1080 Founders Edition的默認核心頻率為1607MHz，Boost頻率達到1734Mhz。此外還首次配備了容量為8GB的GDDR5X顯存，等效頻率高達10000NHz，位寬為256 bit。

與公版 GTX 980Ti外觀對比

為了體現(xiàn)新一代的公版顯卡在外觀上的變化，我們找來了一塊公版GTX 980Ti進行外觀上的對比。

與公版GTX 980Ti所使用的舊款“泰坦皮”對比，實際尺寸差異不大，但1080由于散熱器形狀的關(guān)系會略寬一些，顯得比較壯碩。

插在標準ATX主板上長度并沒有過度超出，由于TDP僅有180W，所以GTX 1080 Founders Edition只有一個8Pin電源接口。

厚度方面只需要占用兩個機箱槽位

基準&DirectX12游戲性能測試

測試平臺

本次測試使用的測試平臺如下：

以下測試全部在最新版Windows10 64bit操作系統(tǒng)下進行，驅(qū)動程序版本為NVIDIA GeForce 368.13，所使用的顯示器最大分辨率為3840x2160。

GTX 1080 Founders Edition詳細規(guī)格：

GTX 1080 GPU-Z截圖

測試中使用的GTX 1080顯卡為Founders Edition版本，即過去我們所說的公版卡，默認核心頻率為1607MHz，Boost頻率為1734MHz。按照以往經(jīng)驗，未來第三方廠商推出的非公版GTX 1080多數(shù)在規(guī)格上會有一些提高，主要體現(xiàn)在核心頻率和散熱器性能上，所以性能會略高于Founders Edition版本。

3DMark性能測試

3DMark是Futuremark推出的全新的圖形性能測試程序，本次測試使用最新的1.1版本進行跑分。測試項目選擇Fire Strike Extreme和體現(xiàn)4K游戲性能的Fire Strike Ultra兩個測試項目。

在3DMark測試中 Extreme模式下GTX 1080領(lǐng)先上一代旗艦 GTX Titan X 的幅度達到26.9%，領(lǐng)先上代相同定位的GTX 980達到了68.5%。在測試4K性能的Ultra模式中這一優(yōu)勢也達到了22.3%和62.2%。

Unigine Heaven 4.0

Unigine Heaven是一款俄羅斯公司推出的顯卡測試程序，素來以其高負載、高壓榨而知名。Unigine Heaven 4.0通過數(shù)個畫質(zhì)細節(jié)近乎瘋狂的場景充分壓榨顯卡的每一絲性能，得出的成績可以相當準確的反應顯卡在DX11下的性能表現(xiàn)。這也使它成為了顯卡基準測試中除3DMark之外的另一個不可缺少的測試項目。

在2560x1440分辨率下GTX 1080比GTX TitanX強20%左右，相比GTX 980具有67.6%的性能優(yōu)勢。而在4K分辨率下這一優(yōu)勢有所減少，相比GTX TitanX和GTX 980的領(lǐng)先幅度分別為11.9%和55%。

DX12 游戲性能測試

我們選擇了《奇點灰燼》和《古墓麗影：崛起》兩款DirectX12游戲進行測試。將游戲特效全部開啟，并且分別設(shè)置為2560X1440和3840x2160分辨率進行測試。

奇點灰燼

古墓麗影：崛起

GTX 1080在兩款DX12游戲中領(lǐng)先GTX TitanX的幅度達到20%到30%。4K分辨率最高特效下兩款游戲都達到40FPS以上，基本可以保證在這個設(shè)置下正常游戲。

DirectX 11游戲性能測試

接下來是DX11游戲測試，包括《孤島危機3》《GTA5》《輻射4》《全境封鎖》《極品飛車19》《使命召喚：黑色行動3》等六款游戲，測試過程中開啟最高畫質(zhì)，并分別在2560x1440和3840x2160分辨率下進行測試。

孤島危機3 

GTA 5

使命召喚：黑色行動3

輻射4

極品飛車19

全境封鎖

通過以上游戲測試的成績我們可以看出，GTX 1080的游戲性能提升相當巨大，將一眾對手遠遠甩到了身后。多數(shù)游戲都可以在2K分辨率下保證最高畫質(zhì)流暢運行，即使是在4K分辨率下也表現(xiàn)出了前所未有的強悍性能。

功耗測試及文章總結(jié)

我們使用FurMark烤機程序使CPU和顯卡都處于滿載狀態(tài)，運行時間為25分鐘，記錄整個烤機過程中峰值功耗。待機功耗為清空所有非系統(tǒng)進程，CPU使用率低于5%之后測得。以下所有功耗數(shù)據(jù)不包含顯示器。

在測試中GTX 1080的峰值平臺功耗為285W，相比GTX 980Ti的346W有著60W左右的功耗優(yōu)勢。一款性能如此強大的顯卡能有這樣的功耗表現(xiàn)，幾年間半導體制程工藝28nm到16nm的跨越式進步居功至偉，同時也給第三方廠商非公版顯卡留足了性能提升空間，公版卡“Founders Edition”直譯過來是“奠基者版本”，這么看來的確實至名歸。

通過2K及4K游戲測試，我們看到GTX 1080比GTX 980的性能要強60%以上，比TITAN X、GTX 980 Ti也要強20%以上。新技術(shù)和新工藝帶來的改變顯而易見。

文章總結(jié)：

NVIDIA新一代旗艦顯卡GeForce GTX 1080，其基于16nm制造工藝的Pascal GP104核心以及GDDR5X顯存帶來的性能提升，要比作為上一代旗艦級顯卡的GTX 980高出了60%不止，同樣也比TITAN X、GTX 980 Ti的性能強30%左右！毫無疑問，GTX 1080是現(xiàn)有顯卡產(chǎn)品中性能最強的。而單8pin供電的規(guī)格以及180W的TDP，也意味著隨后推出的非公版產(chǎn)品將具有更加強大的性能。NVIDIA GeForce GTX 1080公版的官方售價為699美元，折合人民幣約4560元，性能最強、能耗比最優(yōu)的顯卡并不是目前市面上價格最高的，實在是想不出有什么不選他的理由。毋庸置疑，NVIDIA這一步棋走出了高水準，接下來就讓我們期待AMD可以在不久的將來把這場N/A世紀之戰(zhàn)帶向一個新的高潮吧！

以上所述是小編給大家介紹的 GTX 1080旗艦版全面評測，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！

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