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a卡是什麼?a卡和n卡的區別

2020-10-20 06:09:39

a卡是什麼?a卡和n卡的區別

  N卡和A卡兩家架構問題要深究就得寫一本書了。在DX9以前的時代,兩家的架構主要由畫素單元、頂點單元、紋理單元、光柵單元組成,一個渲染流程的所有單元綁在一起組成一條渲染管線,管線越多,效能就越強。而遊戲中的指令以4D指令居多(畫素有RGBA,頂點有XYZW),這些單元就被設計成了一次能處理4D指令的處理器,對於當時的遊戲環境來說這種架構效率很高。但到了DX9後期甚至DX10時代,遊戲中的1D、2D、3D、4D指令開始頻繁混合出現,畫素與頂點的渲染量比例也有了改變,原先的架構就變得效率低下了,比如一個處理單元一次能處理4D運算,當碰到1D運算時就只用到4/1的資源,剩下3/4的資源就閒置掉了,相當於效率降低了4倍。而有些遊戲的畫素渲染量明顯多於頂點,那麼這些綁在一起數量比例固定的單元就效率低下了,比如畫素吃力的時候,頂點可能比較空閒,非常浪費資源。為了解決這個問題,NV和ATI都對架構進行了改進,但都治標不治本。這時候重新設計架構成為了必然,所以,從DX10時代起,兩家的架構就起了翻天覆地的變化。

  當兩家DX10產品面市後,人們驚奇的發現,竟然是兩種不同的架構。

  N卡的架構思路很簡單,用強大的前端處理器把所有指令拆分成一個個1D指令,而下面所有處理單元都變成了1D單元(流處理器),這些流處理器都能當做畫素和頂點單元來使用,每個單元都能獨立收發指令,這樣不管碰到什麼型別的指令都能“一擁而上」,效率幾乎達到100%的理想程度,是標準的執行緒級並行架構,也是追求高效率的理想架構。

  N卡的架構看上去很完美,但缺點也很明顯,由於每個流處理器都對應獨立的指令發射端和控制單元這類東西,體積龐大,控制單元在電晶體的消耗上佔了相當大的比例,在相同電晶體數量的情況下,N卡能做的運算單元就相對少很多。在流處理器數量相對少的情況下,處理4D指令時又會顯得效能不足(因為要耗費四個流處理器去處理一個指令),所以N卡的流處理器頻率會比核心頻率高出一倍以上,以彌補數量上的缺陷。由以上缺點又造成了另一個缺點,就是功耗巨大。

  總結,N卡架構執行效率極高,靈活性強,在實際應用中容易發揮應有效能。但功耗較難控制,較少的處理單元也限制了其理論運算能力。

  A卡方面,雖然也是採用了通用的1D流處理器做為執行單元,但採用的是指令級並行架構,每5個流處理器為一組,每組一次最大可接收一條5D指令(而N卡接收的是1D指令),在前端上就把所有指令打包成一個個5D指令發下去(而N卡是拆分成一個個1D發下去),所以A卡的架構又被稱為5D架構。這樣的設計可以實現高指令吞吐,能在較少的控制單元下做出龐大的運算單元,電晶體消耗也較少,所以A卡的流處理器一般都是N卡的4-5倍,理論運算能力也遠強於N卡,功耗也相對要低一些,同效能的晶片面積也都比較小。

  但是,A卡架構的缺點也很明顯,雖然理論上總運算效能強大,但一旦碰到混合指令或條件指令的時候,前端就很難實現完整的5D打包,往往變成3D、2D、1D的發下去了,造成每組流處理器只有3、2甚至1個在工作,幾乎一半的單元浪費掉了。軟體要想針對這種架構優化,必需減少混合、條件指令的出現(需要耗費程式設計師的大量精力),或杜絕(這是不可能的)。所以在軟體優化度上A卡是處於劣勢的,常常無法發揮應有效能。

  總結,A卡架構優勢在於理論運算能力,但執行效率不高,對於複雜多變的任務種類適應性不強,如果沒有軟體上的支援,常常無法發揮應有效能。所以A卡除了需要遊戲廠商的支援外,自己也要常常釋出針對某款遊戲優化的驅動修補程式(造成A卡釋出半年後,還可通過驅動提升效能的現象)。

  在物理加速技術方面,全球主流的是Havok技術,目前為INTEL所有,平臺支援度高,各廠商(包括AMD)也都預設對其支援,在遊戲支援度上佔了60%以上市場份額。但該技術偏重CPU處理(少部分可由A卡協處理),效能比較有限,可展現的效果規模較小。

  而物理技術的另一股新勢力就是AGEIA公司的PhysX技術,硬體上以獨立的加速卡形式存在,效能專一且強勁,能夠展現更復雜的物理效果,但該技術並不開放,而且要購買加速卡才能實現,限制了其支援度。自08年NV收購AGEIA公司後,PhysX技術就變成N卡專屬,在DX10架構以後的N卡中都整合了PhysX物理引擎,但封閉的策略還是沒變,要想實現PhysX物理效果,使用者必需擁有一塊DX10以上級別的N卡,這對於遊戲廠商來說比較冒險,如果“足夠效能」的硬體使用者量不足,那麼軟體廠商就虧大了,所以支援PhysX技術的遊戲數量至今也沒佔到主流,很多廠商寧可對N卡優化,也不支援PhysX技術。不過NV通過強勢的行銷策略,甚至有些時候是“非常規」的行銷,為人所知,市場前景也是被看好的。

  總結:在物理加速技術上NV屬於劍走偏鋒型,企圖利用封閉的技術搞壟斷排擠(與索尼的儲存卡(記憶棒)有點相似),但要排擠主流的AMD、INTEL陣營是難上加難,結局是否和索尼一樣我們不得而知。

  目前來看,支援PhysX技術的遊戲只相當於Havok的三成左右,數量不佔優勢,而很多初學者把支援物理加速技術和遊戲優化的概念搞混了,以為針對N卡優化的遊戲就採用PhysX技術,其實這兩者沒有什麼關係,針對N卡優化的遊戲雖然較多,但採用PhysX物理技術的遊戲是比較少的。這方面兩家算是不分勝負,但在選購上N卡又多了個籌碼。

  高清解碼方面,自藍光戰勝HD-DVD後,市場上高清片源開始增多,但高清影片播放時的解碼任務對當時的雙核CPU來說是非常吃力的,中端以下CPU全線投降,這時候NV和AMD適時的在DX10架構中加入了高清解碼功能,分擔幾乎所有的CPU工作,讓低端CPU也能流暢的播放高清電影。當時高清格式主要有三種,奇怪的是N卡只支援一種格式的完全解碼,這就導致N卡玩家在播放別的格式高清影片時CPU還是非常吃力,甚至卡頓;而A卡則支援了雙格式解碼(剩下一種格式運算量不大,CPU能搞定),這樣A卡使用者即使在入門級的CPU下也可以流暢播放高清了,CPU還有大量餘力幹別的事。從此A卡適合看電影的說法就流傳下來了。不過N卡到了DX11架構後也支援了雙格式解碼,解碼能力終於可以向AMD看齊,不過這時候CPU已經發展了三四代,入門級CPU都可以應付高清播放,顯示卡的解碼能力已經沒那麼亮眼了。

  畫質方面,兩家理論上並沒有區別,因為處理的都是數位訊號,而只要訊號源相同,那麼運算結果也都是相同的。但最終輸出效果取決於模擬訊號的轉換和特意的渲染,兩家可能稍有差別,但只是效果上的細微變化,與畫質(影象品質)沒有關係。N卡效果似乎稍柔和,色彩稍淡,A卡則稍銳利,色彩稍濃。歐俄國家的人群比較喜歡飽和度低的畫面,而亞太區的人群則比較喜歡高飽和的畫面,在色彩冷暖上不同國家人群的喜好也不同,所以這個只是偏好問題,沒有高低之分。況且兩家的效果差別也只是微小的,幾乎可以不計,畢竟顯示卡的工作是真實還原色彩,而不是改變色彩。

  在抗鋸齒效能方面,N卡憑著高效能在前兩代一直佔著優勢,到了第三代,AMD的HD4000系列就把抗鋸齒運算從流處理器改到了光刪單元,從而大副提升了抗鋸齒效能,超越了N卡。到了第五代後,N卡的GF500系列也改到了光刪單元,從此兩家各有勝負。

  多屏輸出方面,是AMD的強項,後期A卡可以做到單卡六屏輸出,雙卡則支援到恐怖的12屏。加上架構和視訊記憶體的特性,即使在多屏高解析度下,效能衰減也比對手要小,是多屏發燒友及多屏遊戲玩家的最愛

  3D視覺技術方面,前期是N卡佔優勢,後期是A卡佔優,由於A卡3D視覺技術是免費開放的,得到了大量周邊廠商的支援,選擇性也更高。就技術本身而言,兩家都有無線與有線眼鏡套裝,原理相同,區別不大。

  通用計算方面,雖然通用計算概念是由ATI在X1900XT時代首個提出來的,但ATI一直都不夠重視,加上後期A卡DX10架構的軟體開發難的問題,導致支援的軟體數量少,一直沒有起色(雖然其運算效能是無敵的)。而N卡則從GF200系列開始,高度重視通用計算,以打通遊戲以外的應用路線,通過架構的針對性改進,以及推出方便的開發套件,讓程式設計師在不學習圖形API的情況下都能開發出適用的軟體,並且支援C++語言,使支援者越來越多。從中國超級計算機天河一號早期採用A卡核心做為計算單元,後期改用N卡核心就可見一斑。

  專業圖形領域,兩家都有相應的專業卡系列,N卡佔了大部分專業卡市場份額,導致A卡可選產品較少。但在效能上並沒有分勝負,兩家都有各種等級定位的產品。不過在遊戲卡上,A卡曾暴出可以通過特定的驅動配合特定的型號,使幾百元的遊戲卡瞬間變成幾千元的專業卡案例,當時在專業圈裡可是大事件,各種改版驅動的求下載也一度火熱,不過之後新版本驅動填補了漏洞及型號的換代,這事也就不了了之了。但A卡適合做圖的說法就傳了下來,其實在不改版的情況下,兩家遊戲卡在專業圖形上都沒有什麼效能可言,其效能高低之分在專業卡眼裡連零頭都不如,所以在遊戲卡上談專業圖形,本身沒有太大意義。

在驅動程式方面

  A卡在ATI時代驅動程式一直受人詬病,ATI常常在驅動沒有充分測試的情況下搶先推出新硬體,然後再慢慢完善驅動程式,初期常出現各種相容性問題,造成A卡釋出半年後效能與相容性才能通過驅動程式恢復正常的現象。而當時的NV卻是過於嚴謹和保守(至今也是這樣),雖然驅動完善度很高,但嚴重拖慢了新品推出的腳步,所謂有利必有弊。

  自07年AMD收購ATI後,A卡的驅動程式才終於恢復正常,讓人放心了,不過之前ATI搞壞的驅動口碑還需要時間慢慢解決。雖然AMD解決了驅動問題,但新問題又出現了:A卡架構優化難。AMD只能在新遊戲釋出後慢慢推出針對性優化的驅動,這樣A卡通過驅動“提升」效能的現象還是沒變,導致首發評測時A卡的成績常常低於預期,隨著時間的推移,排名才發生改變。而N卡在這方面就好了很多,沒有毛病可挑。

  在雙芯卡與多卡互聯交火的驅動上,A卡與N卡倒是反了過來,A卡驅動在交火相容性上完成度非常高,而N卡則常常出現問題,多卡互聯的相容性問題比較嚴重(多卡丟楨現象也比A卡要多),甚至影響到了雙芯卡的發揮,至今也沒有得到改善。只能希望未來兩家都能取長補短了。

  近年情況:當NV和AMD兩種統一渲染架構發展到第四代後(N卡是GF400,A卡是HD5000)都走到了極限,缺點蓋過了優點,弊端暴走了。N卡為了提升運算單元,GTX480電晶體達到空前規模,功耗發熱量已經控制不了,變成史上首個需要遮蔽部分單元才能保證良品率的首發高階;而A卡也好不到哪去,HD5870已經把運算單元撐到極限(1600個),計算效率比例降至低谷,無法再擴充。當晶片代工廠臺積電下一代工藝還沒有問世的時候,兩家只能在原有40納米工藝下推出下一代型號。NV的辦法就是改進製造工藝,使40納米應用更加成熟,終於開啟了GTX480被遮蔽掉的一組SM(32個流處理器),推出相當於GTX480的成熟版和完整版:GTX580。而AMD由於本身工藝就很純熟,在製造工藝上沒有改進的空間,就在架構上做文章:前端處理器變成了兩個(前幾代都只有一個),相當於增加了控制單元,縮減了運算單元。HD6870以1120個流處理器就勝過了1440個流處理器的HD5850,更接近了1600個流處理器的HD5870,證明這種改進是成功的,不過HD6870這個名字有點不太讓人接受就是了。之後推出的HD6970更是把原先5個流處理器一組改成4個一組,這樣雙重改進確實能有效提升效率,連次旗艦的HD6950(1408個流處理)都要強於上代旗艦HD5870。不過兩家產品還是沒有可比性,雖然N卡保持了兩代單芯最強,但在價格定位上,AMD還是比較“陰險」的,往往能捅到NV的痛處。

  最新進展:2012年自兩家先後釋出最新DX11.1核心後,情況有所改變。AMD的最新GCN架構(HD7000系列)多達兩千流處理器之巨,但最明顯的改進是大幅增加控制單元的比例,使電晶體數量達到空前規模,有點向N卡靠攏的意味。結果表現令人驚喜,效率大幅提升,計算效能更強,通用計算效能也大幅超越以前,徹底改掉了通用計算的老毛病。

  不過N卡半年後推出的最新開譜勒架構(GF600系列),則更讓人大跌鏡,大幅減少了控制單元,甚至前端部分工作改到了驅動端,再大幅提升流處理器數量,這樣效率雖然比以前降低了,但計算效能卻是N卡空前最高的,這有點向A卡靠攏的意味。從實際表現來看,GF600相比HD7000有更強的效能,更低的功耗,算是真正做到了最強。不過價格也不太親民就是了。

  綜合來看,兩家戲劇性的向對方靠攏,讓人不禁遐想世界大同的未來。一直以來A卡都給人小晶片、低功耗的印象,現在角色換過來了,變成N卡小晶片低功耗了。雖然兩者在向對方靠攏,但執行緒級和指令級兩種架構的界限還是有的,造成了新架構中A卡首次在技術層面上落敗,不知道一直扮演著弱者角色的AMD會在未來做出什麼樣的反擊,這很讓人期待。

  a卡是什麼?a卡和n卡的區別?總的來說,A卡和N卡在遊戲中的表現是各有優劣,在多數遊戲測試中都是互有勝負,可以說是平分秋色。而“N卡玩遊戲好,A卡看電影好」這種中國式謬論我們還是少聽少說為好,否則會極大的限制你技術水平的長進。N卡和A卡雖然架構有別,但為了與各類軟硬體相容,都是遵循一定的標準進行設計,所以在效能的實現上都是一樣的。而單機遊戲廠商每一款大作的推出,都是里程碑式的宣傳效應,單機遊戲廠商的支援傾向也成為了兩家必爭之地,所以我們常常會在單機遊戲大作中輪番看到兩家品牌標誌。而這個現象則導致了相當數量的初學者進入了一個誤區:誰家支援的遊戲多,誰的顯示卡就好。其實事實並沒有這麼簡單,每個賣遊戲的廠商眼中永遠只有玩家數量,不會傻到為了某一家而放棄另一家,所以即使宣稱專為某家顯示卡優化的遊戲,也會給另一家顯示卡留下相當程度的後路,所以在多數遊戲測試中即使兩家顯示卡互有勝負,其差距也不大。

  而網路遊戲方面,玩家數量就是遊戲商的生命,巴不得老爺機的玩家都能玩自己的遊戲,所以除了對硬體要求較低以外,對兩家顯示卡的支援更不會有什麼區別。總的來說,對於攢機的使用者並不要刻意的去關注的A卡和N卡,就像處理器平臺有AMD和Intel一樣,各有各的優點和缺點,但並不影響我們大多數人的使用,只要根據自己的喜好實用就可以,按照自己的要求和預期價位選擇即可,不必在意品牌。 希望大家能夠的理性的看待顯示卡是選A卡還N卡,而不要被商家所迷惑。

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