帝国的反击——NVIDIA GeForce GTX480/470全国首测
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毫无疑问，2010年显卡市场第一季度是属于AMD的，凭借着高中低端DX11显卡的全面铺开，AMD不但逐渐提升着自己的市场份额，同时也将“唯一拥有DX11图形核心的公司”这一光环牢牢地套在自己头上。虽然因为供货量的不足导致AMD未能全面打击竞争对手，但是相对NVIDIA的沉默，AMD在显卡市场以及玩家心目中的风头一时无二。不过一句老话说得好——“不在沉默中灭亡，就在沉默中爆发”，NVIDIA显然不会选择前者，DX10显卡的市场优势以及AMD DX11显卡出货量的不足为NVIDIA的爆发赢得了充分的时间，北京时间2010年3月27日，“传闻”中的GeForce GTX480/470终于揭开了它们神秘的面纱。
为DX11优化的全新架构
新一代的NVIDIA显卡早在2009年就传言不断，从NVIDIA内部泄露的消息来看，有人将之称为Fermi，有人将之称为GF100。实际上，和GeForce GTX200系列采用GT200核心类似，GF100是NVIDIA新一代显卡核心名称，而Fermi则是其核心架构的名字。现在NVIDIA终于推出两款高端旗舰产品——GeForce GTX480和GeForce GTX470。
NVIDIA将GeForce GTX480/470延期的原因归咎于核心架构的重新设计，事实上相比上一代GT200的核心架构，GF100显卡在核心架构上的确有着完全不同的设计。纵观这几年来AMD和NVIDIA两家厂商的发展历程，NVIDIA总是会在一代显卡后重新设计核心架构，从G92到GT200，再到GF100，莫不如此。那么NVIDIA这一代的GF100核心架构和过去相比有什么不同？这种架构在DX11中又有什么优势呢？
光栅引擎和多线体引擎
GF100核心采用台积电40nm工艺制造，集成大约30亿个晶体管，包含512个流处理器（SP，按照NVIDIA官方的说法叫CUDA物理核心）。32个流处理器组成一组流处理器阵列（SM），然后再由四个流处理器阵列组成一个图形处理集群（GPC）。这也意味着完整的GF100核心一共有16个流处理器阵列及4个图形处理集群，但实际上GeForce GTX480只有480个流处理器，而GeForce GTX470只有448个流处理器，所以它们的流处理器阵列分别是15组和14组。
在这个核心架构中，相比过去最重大的改变就是增加了光栅引擎和多线体引擎。光栅引擎（Raster Engine）并非全新硬件，实际上就是此前所有光栅化处理单元的组合，以流水线的方式执行边缘/三角形设定（Edge/Triangle Setup）、光栅化（Rasterization）、Z轴压缩（Z-Culling）等操作，每个时钟循环周期处理8个像素。在GF100核心中有四个光栅引擎，整个核心每周期可处理32个像素。而多形体引擎（PolyMurph Engine）则要负责顶点拾取（Vertex Fetch）、镶嵌细分曲面（Tessellation）、视口转换（ViewportTransform）、属性设定（Attribute Setup）、流输出（StreamOutput）等五个方面的处理工作，DX11中最明显的特征细分曲面单元（Tessellator）就在这里。
GF100原始设计核心中有16个多形体引擎，每组流处理器阵列一个，GeForce GTX480由于只有15组流处理器阵列，所以它的多形体引擎也只有15个。事实上，NVIDIA一直宣称DX11的细分曲面技术的性能表现主要依靠多形体引擎，Radeon HD5870虽然有1600个流处理器，但是共用一个多形体引擎，而GeForce GTX480由于拥有15个多形体引擎，所以在游戏大量采用细分曲面技术时，不会造成性能瓶颈。当然事实是否如此，在后面的具体显卡性能测试中我们可以看到。
灵活的缓存策略
GF100核心架构中，另外一个亮点则是缓存的灵活配置。在GT200核心中是没有一级缓存的，而这次在每组流处理器阵列中都设计了64KB缓存，当然这个缓存的使用方式并非固定，而是以16KB+48KB，或者48KB+16KB的方式在流处理器共享内存以及一级缓存中进行分配，当一个流处理器阵列需要更多的共享内存时，此时64KB缓存中将有48KB作为共享内存；而当流处理器阵列需要更多一级缓存的时候，此时64KB中将有48KB作为一级缓存。
在完整的GF100核心中，一共有64个纹理单元，也是按照每个流处理器阵列4个纹理单元的方式来设计，所以GeForce GTX480一共有60个纹理单元，而GeForce GTX470则有56个纹理单元。每组流处理器阵列的4个纹理单元，将共同使用12KB纹理缓存，并和整个芯片共享768KB二级缓存。每个纹理单元每周期可计算一个纹理寻址、拾取四个纹理采样，并支持DX11新的压缩纹理格式。
强悍的功能以及更好的画质
在了解了GeForce GTX480的核心架构后，我们不妨将目光投向产品本身。对于更多的用户来说，他们最想了解的是：新一代的NVIDIA显卡能给他们的电脑应用带来哪些好处。NVIDIA表示，对于GeForce GTX480而言，提升最大的并不是游戏性能，相对过去旗舰级单核产品GeForce GTX285，GeForce GTX480游戏性能提升了1.5～3.5倍，但是在几何性能上则提升了8倍，这种几何性能的提升不仅仅反映在我们常见的游戏中，同时也反映在各种GPU应用的领域中，那么在这里我们就简单介绍一下GeForce GTX480在应用以及游戏方面所带来的新意。
GPU应用全面进化
之前我们介绍过Fermi架构在应用上带来的改变。特别是CUDA的强化使得GPU通用计算在更广泛的领域中得到使用，这里面包括了支持C++以及OptiX光线追踪引擎。我们所要提醒的是，实现CUDA架构的途径有很多种，其中既有OptiX、PhysX这种NVIDIA自己拥有专利的开发方式，同时也可以采用OpenCL、Direct Compute这种业界的标准规范，所以开发商在设计的时候是非常自由的。CUDA不仅仅在GPU应用中得到提升，在游戏中，NVIDIA CUDA计算架构可以执行画质处理、模拟、混合渲染等等，实现景深、模糊、物理、动画、人工智能、顺序无关透明（OIT）、柔和阴影贴图、光线追踪、立体像素渲染等大量画面效果，这使得电影级别的特效在游戏中得以实现。此外，钟爱3D视觉效果的用户还可以通过NVIDIA的3D Vision技术，在一屏或者多屏（最多3屏）上实现全高清的游戏以及视频3D享受。
加强游戏画质
在GeForce GTX400系列中，NVIDIA除了在架构上对DX11进行优化，同时在3D游戏画质的改善上，也充分利用了DX9/DX10上的经验，进行了一系列计算方式的改进。特别是在阴影贴图和后期渲染上采用了“抖动采样”技术，这一技术可以用于创造更好的阴影边缘，缺点是非常消耗资源。在过去DX9/DX10游戏中，抖动采样是分别拾取每一个纹素，DX10.1开始改用Gather4指令，而NVIDIA这次则在硬件上使用单独一条矢量指令来实现抖动采样。NVIDIA自己宣称使用这种方法，性能将提升两倍，这也意味着在达到同样性能的前提下，这种方式将让游戏厂商在开发游戏时消耗更少的硬件资源。
NVIDIA还在GeForce GTX400系列中改进了CSAA（覆盖采样）抗锯齿技术。CSAA是在GeForce 8800 GTX上引入的，最高支持16×，如今不但提高到了32×，而且将色彩取样和覆盖取样分离开来，无论性能还是画质都有明显提升。NVIDIA宣称，GF100核心的CSAA从8×到32×的平均性能损失只有7％。此外，由于采用了更多的ROP单元，包括TMAA（透明多重采样抗锯齿）和MSAA（多重采样抗锯齿）的性能也有大幅提升，和过去GeForce GTX285的抗锯齿功能相比，GeForce GTX480在8×MSAA以及4×MSAA的性能上提高了大约2倍。也就是说在普通游戏中，GeForce GTX480即使打开了4×或者8×的抗锯齿效果，游戏性能也不会有明显的下降。
GeForce GTX480/470规格全曝光
在早前透露的GF100核心中，NVIDIA是将GF100设计为拥有512个流处理器、64个纹理单元、48个光栅处理单元以及16个多形体引擎的核心，但是由于种种原因，GeForce GTX480删除了一组流处理器阵列，而GeForce GTX470则删除了两组流处理器阵列。所以最终GeForce GTX480拥有480个流处理器、15组流处理器阵列、15个多形体引擎、60个纹理单元以及48个光栅处理单元；而GeForce GTX470则拥有448个流处理器、14组流处理器阵列、14个多形体引擎以及56个纹理单元。
在频率方面，GeForce GTX480的核心频率为700MHz，这已经比过去人们猜测的600MHz～625MHz要高出不少，显存使用GDDR5，显存容量为1536MB，显存位宽达到了384bit，显存频率为1848MHz（等效过去的3696MHz），而流处理器频率（即我们过去所说的Shader频率）则为1401MHz；GeForce GTX470的核心频率为607MHz，显存也使用了GDDR5，显存位宽为320bit，显存容量为1280MB，显存频率为1674MHz（等效过去的3348MHz），而流处理器频率则为1215MHz。
在接口方面，GeForce GTX480/470都采用了双DVI+Mini HDMI接口的搭配，双DVI接口属于不成文的标配，但是为什么搭配Mini HDMI接口则不得而知，事实上显卡都达到了双插槽的宽度，多设计一些接口不是问题，而Mini HDMI接口除了苹果和一些笔记本外，其他厂商都很少使用，同时NVIDIA也没有设计Displayport接口，如果要连接标准HDMI接口设备，那用户还需要自己付钱购买转接线材，这种设计的确让人费解。而在外置电源接口上，GeForce GTX480为6Pin+8Pin设计，热功耗设计为250W，GeForce GTX470则为双6Pin设计，热功耗设计为215W，两者都支持3路SLI。最后要说的是用户最关心的问题——价格，GeForce GTX480北美定价为499美元，国内定价为3888元，而GeForce GTX470北美定价为349美元，国内定价为2888元。
GeForce GTX480/470实物赏析
从实物来看，GeForce GTX480长度达到了26.67cm，和竞争对手Radeon HD5870相同。而GeForce GTX470长度则为24.13cm，略长于Radeon HD5850，可以说这几款显卡的长度相对于体积较小的机箱来说都有一些吃力，所以用户在购买的时候也要注意自己的机箱能否安装得下才行。
在散热方面，这次NVIDIA在自家公版GeForce GTX480产品上使用了4根热管，这也说明了GeForce GTX480在功耗和发热上应该较高，而且显卡的PCB板上为了应对散热还做出了一些改变，在涡轮散热器位置的PCB板采用镂空设计以更好散热。而GeForce GTX470虽然在散热方面和过去相比差别不大，但是PCB板同样根据涡轮散热器的位置进行了镂空处理，在之后的测试中，我们可以看到在GPU满载环境下，两款显卡的核心温度以及功耗表现。
实战GeForce GTX480/470性能
测试平台
处理器：Intel Core i7 870
主板：华硕P7P55D Deluxe
内存：海盗船DDR3 1600 2GB×2
显卡：GeForce GTX480（显存1536MB）
GeForce GTX470（显存1280MB）
GeForce GTX285（显存1024MB）
Radeon HD5870（显存1024MB）
Radeon HD5850（显存1024MB）
硬盘：Intel X25-M 160GB
（SSD 作为系统盘）
希捷7200.12 1TB
显示器：AOC 619Fh
电源：航嘉X7-900W
系统：Windows7 32bit中文版
驱动：NVIDIA ForceWare 197.17
（NVIDIA GeForce GTX400专用驱动）
AMD催化剂10.3
在GeForce GTX480/470的测试中，我们主要测试两款高端显卡的3D性能，为了让读者对两款显卡的性能有直观的了解，在测试中，我们还加入了其他三款产品，分别是上一代NVIDIA的旗舰级单核显卡GeForce GTX285，以及AMD的DX11旗舰级产品Radeon HD5870和Radeon HD5850，相信通过这五款显卡的性能对比，读者对参测的显卡性能优劣就能一目了然了。
在测试项目上，我们将主要以3DMark Vantage以及目前主流的游戏来对显卡性能进行考评，这次除了采用DX10引擎的3DMark Vantage外，我们一共采用了13款游戏来进行测试，包括6款DX11游戏、4款DX10游戏以及3款DX9游戏，这样我们不但能看到GeForce GTX480/470在DX11游戏上的性能表现，也能看到它们在DX10/DX9游戏上相比上一代高端显卡以及竞争对手的区别。由于参测的显卡都属于高端显卡，同时测试平台整体也趋于顶级，所以我们在测试环境上的要求也比较苛刻，所有参测的项目都将运行在1920×1200的分辨率下，同时画质开至最高。此外还将打开4×或者8×MSAA（依循游戏3D设置的选项），相信这也是购买这类顶级显卡的玩家所能接受的游戏环境。在游戏性能之外，我们还会测试每款显卡GPU满载、待机下的整机功耗以及满载下的GPU核心温度，相信这对用户以及读者来说也是非常有意义的。
测试结果及分析
3DMark测试平分秋色
先来看看3DMark Vantage这一基于DX10的测试软件，事实上，GeForce GTX480和Radeon HD5870基本处于同一档次，成绩上GeForce GTX480略强，即使抛开PhysX不谈，光看两者的GPU得分也是非常接近；这一现象同时也出现在GeForce GTX470和Radeon HD5850的对比上。
GeForce GTX480独占DX11鳌头
在DX11游戏中，GeForce GTX285并没有参与测试，虽然用DX9或者DX10模式去测试，也能有成绩，但是没有任何对比意义。从测试结果来看，NVIDIA的GeForce GTX480无疑是DX11游戏最好的选择，在每一项DX11游戏中，它的表现都排在第一位，全面压倒了Radeon HD5870，特别是在《地铁2033》这款要求十分变态的游戏中，GeForce GTX480领先Radeon HD5870接近50%（虽然参测显卡都谈不上流畅），在《尘埃2》中也领先了接近30%，而在其他游戏中也基本有10%的领先。此外，值得注意的是，虽然Radeon HD5870在大多数DX11游戏中的表现都好于GeForce GTX470，但是差距很小，而《地铁2033》以及《尘埃2》这两款游戏还稍有落后，同时Radeon HD5850除了《天堂演示》以外，在其他项目上也落后于GeForce GTX470。
新旗舰DX10/DX9性能提升大
而在DX10游戏中，所有的DX11显卡都强于GeForce GTX285，其中很重要的一个原因是在抗锯齿技术上，AMD和NVIDIA都在DX11产品中进行了改进，所以当打开抗锯齿后，GeForce GTX285的性能下滑很严重。整体来看，GeForce GTX480的表现依然是最出色的，所有参测的DX10游戏性能，它都排在第一位，而且领先幅度较大，特别是在为AMD优化的DX10.1游戏《鹰击长空》中，它甚至能领先Radeon HD5870达到40%。而Radeon HD5870除了专为NVIDIA显卡优化的《孤岛惊魂2》以外，其他DX10游戏表现又好于GeForce GTX470。当然，Radeon HD5850则处于参测DX11显卡中的末端。从GeForce GTX480/470的DX10表现来看，他们并没有因为自己是DX11产品就忽视了DX10游戏的性能表现，相对于上代旗舰产品GeForce GTX285，GeForce GTX480/470都有很大幅度的超越，同时面对Radeon HD5870/5850，它们的表现也很出色。而DX9游戏的情况和DX10游戏比较类似，由于《最后的神迹》没有抗锯齿选项，所以GeForce GTX285的表现还算不错。从DX10和DX9游戏的表现来看，四款DX11高端显卡的性能表现为GeForce GTX480>Radeon HD5870>GeForce GTX470>Radeon HD5850，只不过四款显卡对付主流的DX10/DX9游戏都是绰绰有余，即使在如此苛刻的环境下，也没有任何一款游戏运行不流畅的。
功耗发热不尽如人意
尽管NVIDIA宣称GeForce GTX480的热功耗设计为250W，但是实际功耗显然比这个要大得多，在GPU待机状态下，测试平台整机的功耗为117W，在GPU满载的状态下，整机功耗达到了439W，这中间的差距达到了322W，排除一些其他配件的功耗，我们确信，在满载状态下，GeForce GTX480至少达到300W以上的功耗，相比Radeon HD5870的GPU满载状态，GeForce GTX480整整高出了185W。GeForce GTX470在功耗方面有一定下降，GPU满载状态下整机功耗为314W，比GeForce GTX低了125W，但仍然高于Radeon HD5870。此外，在核心温度上GeForce GTX480/470也让人略有担忧，GPU满载状态下，GeForce GTX480核心温度高达91℃，而GeForce GTX470也达到了86℃，相比同为40nm制程的Radeon HD5870/5850，NVIDIA在功耗和发热上的表现要逊色一筹。
工程师观点>>
出货量决定胜负
陈扬轶：GeForce GTX480/470在性能上的强势应该在所有人意料之中，毕竟晚了一个季度，如果性能上没有优势，那NVIDIA就不是NVIDIA了！值得一提的是，GeForce GTX480/470在DX11游戏中的性能虽然有明显的优势，但是AMD的Radeon HD5870/5850在游戏中的表现也还能让人满意，特别在使用了最新的催化剂10.3驱动后，DX11产品的性能比使用老驱动时强劲了很多，这说明尽管架构上变化不大，但是在DX11的优化上，AMD依然下足了工夫。此外，多形体引擎对于曲面细分的影响，相信是肯定有的，但从四款显卡的DX11游戏表现来看，至少说“越多的多形体引擎就能在DX11游戏中性能表现越好”是过于绝对的，这恐怕还要联系到每款产品具体的架构和参数来考虑才行。对于GeForce GTX480/470的性能，我们不必担心，GeForce GTX480现在是最强的DX11显卡，而且我们还要考虑到目前的驱动并不成熟。至少相比起AMD已经推出大幅提升DX11性能的催化剂10.3而言，目前NVIDIA的驱动还仅仅是第一版能让GeForce GTX480/470正常工作的驱动，NVIDIA将在4月发布版本号为256的驱动，相信那个时候，GeForce GTX480/470还会有进一步的性能提升。
值得担心的是GeForce GTX480/470的出货能力。从GeForce GTX480/470的架构来看，相比完整的GF100核心，它们已经有一定缩水，但是在测试中，GeForce GTX480/470的功耗以及发热依然很高，特别是GeForce GTX480，300W以上的功耗以及91℃的核心温度都让我们对NVIDIA的良品率产生一些疑虑。至少从我们的角度来看，GeForce GTX480/470的性能并没有超出Radeon HD5870/5850几个档次，同时在价格上基本上也高出对手不少（GeForce GTX480/470的售价高出Radeon HD5870/5850接近900元），这样NVIDIA要在市场上领先AMD，最好的办法就是保证出货量，不仅仅是高端显卡的出货量，同时还要保证未来中低端显卡的出货量，这样才能在AMD供货不足的情况下有效打击对手。如果NVIDIA能保证良品率和出货量，那么在短时间内成为DX11显卡市场的领头羊并非难事，如果NVIDIA也和AMD一样无法保证市场的供货，那么鹿死谁手，还尚未可知！