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      进入DX10时代之后,NVIDIA以8800系列显卡雄踞高端市场,ATi则长期落后于竞争对手,姗姗来迟的HD 2900 XT也没能收回失地,RV670推出后,ATi以HD 3870和HD 3850成功对抗NV的8800 GT,但在更高端的市场仍然无法撼动NV 8800 Ultra的王者地位。在RV670的基础上,ATi推出了R680,将2颗RV670显示核心集成在1块PCB上,通过CoressFire来协同工作,在性能上得到了显著的提升,而且将对手的8800Ultra打败,重夺性能王者的地位。

    单卡双核心显卡的前世与今生

      HD 3870 X2的发布不禁让我们想起了显卡史上的一些“老前辈”们,下面就来回顾一下那些经典的双核心显卡。

    ATi的Rage Fury MAXX显卡。

      单卡双核心的产品很早以前已经有,早在1999年底,ATi就发布了双Rage 128 Pro芯片的显卡,它就是大名鼎鼎的“Rage FURY MAXX”曙光女神。在开发之时,Rage Fury MAXX被ATi寄以厚望用以与GeForce 256进行对抗,这一点从其名字中就可以看出来——“MAXX(曙光女神)”是美国空军秘密研发的超音速侦察机的名字,据说它采用一种全新的推进技术,可以在6万多米的高空上以8马赫(8倍音速)的速度飞行。ATi认为他的新显卡将没有对手,采用这个名称名副其实。Rage Fury MAXX可以说开创了单PCB双核芯的先河,但是由于市场的不成熟,还有Rage Fury MAXX上复杂的AGP桥接架构,以及当时操作系统和软件支持上的不足,Rage Fury Maxx最终只是昙花一现。

    一代经典,Voodoo5 5500显卡。

      而最经典的单卡双核心显卡要算Voodoo5 5500了,它发布于2000年5月,该卡采用两颗VSA100核心,每颗独享32MB显存,是当时很多发烧友非常期待的一款产品,不过由于其表现并不如预期的那么好。

      值得一提的是,3dfx当时还计划推出四核心的Voodoo5 6000,不过该卡在样品阶段就胎死腹中,最终并没有上市,残留的一些样品也成为经典的收藏品。

    昙花一现的Volari V8 Duo。

      在2004年,XGI推出的双芯片的Volari V8 5 Duo显卡,希望通过双芯片方案在性能上追赶上NVIDIA和ATi。不过XGI双芯片的设计方案导致成本过高,同时发热量也很大。加之驱动方面并不完善,游戏中画面出现问题,这一切都注定该显卡只能失败。Volari V8/V5 Duo供货数量非常有限,仅仅在欧洲的一些地方少量销售过。

    神龙见首不见尾的Atlantis Radeon 9800 Pro MAXX。

    蓝宝的X1950 PRO DUAL和HD 2600XT Dual。

      在Rage Fury MAXX之后相当长的一段时间里,ATi并没有推出过双核的产品,但是显卡厂商方面倒却相当积极,自行进行研发生产,比如蓝宝那片神龙见首不见尾的Atlantis Radeon9800 Pro MAXX,还有X1950 PRO DUAL和HD 2600XT Dual等。

    NVIDIA的7950GX2。

    技嘉的3D1和华硕的EN6600GT Dual。

      而NVIDIA也在2006年推出过一款7950GX2,这款产品同样是单卡双核的产品,在DX9C时代性能相当强悍。而在此之前,技嘉和华硕都先后推出了单卡双核的产品,两者从外形到原理都十分相似,采用两颗GeForce 6600 GT图形芯片,支持NVIDIA SLI技术,配备了256MB显存,位宽256bit。

      看了上文后,相信您对显卡史上出现过的双核心产品也有了大概的了解。以前的这些双核心产品都面临着发热量大、设计复杂、价格过高等问题,并没有一款取得巨大的成功,那么当前的HD 3870 X2又是一种怎么样的状况呢?

    遭遇工艺困境 多GPU并行技术的诞生

      纵观最近一年以来PC图形子系统的发展经历,已经可以明显感觉到工艺制程成为了制约GPU发展的一大瓶颈。

      通过上面两张图我们可以得知,由于DX10和统一渲染架构,以及GPU换代时本身对性能的要求,新一代DX10高端硬件的面积和晶体管数量都达到了惊人的水准。并且在提升幅度方面已经明显超过历代产品升级换代。

      但是,向晶体管要性能这种手段几乎已经行不通了。半导体工业进入纳米时代之前,摩尔定律基本上都符合导体业在客观上所能达到的更新速度水平。可以说在常规宏观科学领域的范畴内摩尔定律是基本准确的,但由于戈登·摩尔博士并设有预见到当集成度与微观世界发生联系定律会遇到如此多的问翘。随着“亚微米屏障” 的出现,大量的物理化学定律在微观领域中失效或被改写,此时的材料学作为半导体业的支撑需要一个缓冲,以完善今后发展所需的基础并寻找发展方向。只有当这个缓冲足够充分时,材料学才能积累足够的学术储备, 继续像上个世纪那样为半导体业提供坚实的理论基础。因此,至少从现在起相当长一段时间内,摩尔定律的维系都将面临来自材科学方面相当大的困难。以NVIDIA为例,其产品一直以近平疯狂的速度追逐着摩尔定律,晶体管数从TNT(NV4)的7M到GeForce256(NV10)的23M,再到GeForce3(NV20)的57M,然后到GeForce FX 5800(NV30)的125M和GeForce 6800(NV41)的190M,到GeForce 8800(G80)后更是达到了惊人的681M,是上代产品GeForce 7900(G71)的2倍多。NVIDIA一直以12个月为单位的速度提升着自己产品的晶体管数量,NV30时终于遇到了问题,尽管最后通过lLD(Inter LaYer Dielecric,深埋绝缘层)艰难地度过了难关,但依然对整个产品线造成了严重的影响。

      ATi在这方面也吃过不少苦,庞大而性能更加均衡出色的Radeon X1900(R580)被芯片小它一圈的GeForce 7900(G71)在市场中打败就是典型例子。

      而另一方面,游戏和专业图形制作又对PC的图形子系统的性能提出了前所未有的需求。在游戏和专业图形制作的一个普通场景中,系统需要源源不绝动态处理大量的3D物体,系统需要计算它们在下一帧中的表现状态。这些物体都是通过成千上万个三角形构成的,尽管物体后面的三角形会被前方的遮挡,但当表现到屏幕上时,它们还是要被进行计算。同时分辨率也是制约性能的重要因素,在1600x1200的分辨率下,需要描绘1,920,000个像素。纹理贴图、vertex和pixel shader程序这些工作都要在至少六十分之一秒内计算完毕,这样才能保证实时渲染地顺畅进行。这时系统性能的高低取决于一次能处理多少任务,而不是处理一个任务有多快。3D处理程序如何在现有技术和制造工艺的产品下实现看起来“不可能的任务”。

      游戏玩家和狂热的硬件发烧友对3D性能的追求却是永无止境的,如果要绕开工艺制程和成本两方面的限制而大幅度的提升显卡性能,多GPU并行工作的图形渲染技术是最佳选择。实际上,NV和ATi就是这么做的,在明显脱离历代高端发展规律的G80和R600之后,NV和ATi都选择了用多块次顶级芯片来构筑旗舰平台的做法。

      按照ATi的说法,其旗下的下一代图形芯片R700甚至采用了完全的模块化架构,只有一种基本的核心,依照不同定位有1-4颗进行不同的搭配。离我们较近的,如ATi R680和NVIDIA D8E,也采用多GPU架构。实际上,把2颗或者多颗较小的中高端芯片做到一起,不论是成本还是研发风险,都要比做一颗单颗的旗舰芯片要划得来,而且研发的周期也将大大缩短,统一的型号也将有简化产品线,将公司资源集中于其他更加必要的领域,提高竞争力。

      此外,在下一代显卡核心出炉之前,通过将两个核心集成到一个显卡里,打包出售,主打更高的性能级别,可以将没有卖完的“旧”核心尽快清空库存。

      正因为NV和ATi在降低成本和工艺压力的问题上有上述共识,因此从某种程度上来说,联合多颗GPU并行渲染的技术将是影响未来高端产品的关键技术。此前在《双卡火拼!HD3870 CF vs 8800GT SLI》一文中已经对SLI和CrossFire两种技术进行了探讨,而这次要探讨的主题则是ATi新近发布的单PCB双核心的显卡——Radeon HD 3870 X2。

    3870 X2详细规格与外观介绍

      ATi发布Radeon HD 3870 X2之后,国内的各大厂商也在紧锣密鼓地进行铺货,双敏也第一时间发售无极HD3870-DUAL玩家双核黄金至尊版,售价为3999元。

    友情提示:可点击图片查看高清实物大图

    双敏无极HD3870-DUAL玩家双核黄金至尊版显卡完全采用了公版设计,只是在散热器贴纸和Logo上可以加以区分。

    显卡背面。

    接口方面采用了双Dual-Link DVI + S-Video。挡板处设计了出风口,使热量可以排到机箱外面,以减轻机箱内的散热压力。

    显卡散热器也完全是公版的设计,采用大型双槽铜质散热器,翻过背面我们可以清楚地看到两颗显示核心所处的具体位置。值得注意的是,该显卡不单单拥有6针电源接口,还配备了8针电源接口,提供显卡必须的待机137W和满载290W的超大功耗。

    显卡上预留了CrossFire金手指,提供交火互联能力。

    显卡和包装盒、附件的全家福。附件包括色差输出线、供电转接线、2个DVI至D-Sub转接器、DVI至HDMI转接器、说明书、驱动光盘以及交火桥接器。

    3870 X2与3870、8800Ultra对比

    3870 X2和8800 Ultra的合照,两者的PCB长度一致,都是26.7cm,都具有巨大的体型,但8800 Ultra显得更为粗壮。

    3870 X2采用的6pin+8pin的供电接口,而8800 Ultra采用的是双6pin。3870 X2的接口垂直于显卡PCB,而8800 Ultra则是平行于显卡PCB,考虑到大部分ATX机箱都是将电源设置在机箱上方,从电源线的走向来说,8800 Ultra更加的人性化。

    散热器相当巨大,使用了涡轮风扇。

    两者均具备双卡甚至多卡互联的能力,显卡PCB上预留了相关的金手指。

    3870 X2显卡拆解

    拆开散热器后可以看到显卡的“真身”,采用了大量的贴片元件,PCB正反两面各有8颗显存,显存容量高达1GB。

    显卡上采用了两颗RV670图形核心。每颗RV670拥有320个流处理器,支持DX10.1和SM4.1,拥有256bit的显存带宽,2颗RV670组成的R680拥有640个流处理器,512bit的显存带宽。

    两颗RV670图形核心中间是一颗型号为PLX PEX8547的PCI Express Switch,它最多支持48 lanes的PCI Express,可支持拆分最多成8个连接,单个连接最高支持16 lanes宽度。在3870 X2上,PEX8547拆分显卡接口的PCI Express x16为PCI Express x8 *2,每个RV670芯片连接到PEX8547上,相当于把主板提供的PCI Express x16以外接Switch的方式拆成双PCI Express x8,实现双芯加速的功能。

    GDDR3显存芯片来自SAMSUNG,型号为K4J52324QE-BC1A,FBGA封装,标称速度1.0ns。

    ATi旗舰显卡有采用数字供电的的习惯,此次的3870 X2也不例外。显卡采用显存与核心分离式供电设计,每个核心分别由一颗VOLTERRAVT1165MF PWM控制芯片来进行对电流输入输出的调节和控制。同时继续采用优秀的MultiPhase技术,所使用的则是QFN封装的VT1165SF芯片,该芯片内置Mosfet场效应管,每颗核心供电拥有两颗,搭配Pulse PA1312NL(两项)及MLCC多层陶瓷电容构成完美的供电解决方案。

    Pulse PA1312NL并联电感。

    3870 X2显卡散热系统详解

    3870 X2所采用的散热器相当的庞大,PCB正面覆盖了巨大的金属块和涡轮风扇,背面也采用了金属板进行固定,单纯是将散热器与PCB固定就采用了20个螺丝,一装一拆也耗费不少时间。

    拆开外壳后可以看到散热器的散热片材质有所不同,靠近风扇的散热片采用铝,而另外的则采用铜,接近风扇的核心能得到比较大的气流,所以利用散热速度较快的铝材就能达到比较好的散热效果,而另外一个核心离风扇较远,用吸热速度较快的铜能较快吸收核心的热量再利用后方的气流散热,这样可以达到2个核心的热平衡和节约成本。

    散热器正面框架异常坚固,有大量的导热垫片,承担着内存芯片和PCI Express Switch芯片的散热作用,同时还起到固定PCB防止变形的的作用。

    散热器框架上还有大量的散热颗粒。

    散热风扇采用了7cm的涡轮风扇,规格为12V/1A,相当恐怖的数字,全速运行时功率为12W。采用了4pin的供电接口,支持PWM调速,大多数时间里运行噪音并不高,但在全速运行时就十分恐怖。

    一铜一铝两个散热器。

    测试平台和说明

      在测试平台部分,我们采用了华硕的X38芯片组主板Maximus Formula,另外操作系统升级到Vista SP1。

      显卡驱动方面,不久前ATi正式发布的Catalyst 8.1版WHQL驱动已经能识别并支持Radeon HD3870 X2显卡,不过此次测试我们使用了ATi提供的最新驱动Catalyst 8.2。

      具体的游戏设置,除Crysis外开启了所有可以打开的特效,另外AA和AF均由游戏内建的情况决定,我们不使用驱动面板进行强制性驱动,对于没有内建benchmark的游戏,采用Fraps来测试。

    我们将CPU超频到333×9=3GHz进行测试。

    采用的是华硕的Maximus Formula主板。

    HD 3870 X2显卡催化剂8.1/8.2效能对比

      显卡驱动方面,ATi在1月份发布的Catalyst 8.1版WHQL驱动已经能识别并支持Radeon HD 3870 X2显卡,但仍有不完善的地方,最主要就表现在DX10环境下运行《英雄连》游戏的表现不佳。

      ATi Catalyst 8.2是ATi-ATi今年正式发布的第二款催化剂驱动,上一版本的催化剂8.1最大的亮点就是增加了MultiView功能,能为OpenGL提供多显卡加速。而在这个版本的催化剂8.2里,并没有加入任何新的功能,最主要的增强是修正了上一版本中在Vista下出现的问题,以及大幅提升某些DX10游戏的性能,并且对上月在中国发布的780G主板以及其他诸多新品例如3870 X2显卡提供了支持。

    ATi Catalyst 8.2。

      从成绩图表来看,催化剂8.2相比催化剂8.1在3DMark06里几十分的差距和在HL2、COD4中零点几FSB的差距只是测试中充许范围内的数据误差,实质上,两者在效能方面并没有什么差别。

      催化剂8.2在《Company of Heroes(英雄连)》游戏里的成绩相当不错,性能提升的幅度较为明显,相比上催化剂8.1最高提升接近4fps,而且稳定性也更好。

    3870 2X效能测试,领先8800 Ultra 9%

      尽管8800 Ultra已经在宣布停产,NVIDIA将会推出9800 GX2接替8800 Ultra的位置,但它仍然是NVIDIA目前最顶级的显卡。

      在这场真巅峰对决中,后来者的Radeon HD 3870 X2占据了上风,特别是3DMark06的测试中,最高的领先幅度竟然接近50%。而在Quake Wars、Half Life2和COD4这几款热门游戏的测试中,3870 X2也表现出了比8800 Ultra更加优异的性能,但同时我们也看到了它在几个高分辨率级别的AA测试中性能下降幅度较高的问题,这也是长期困扰ATi显卡的问题,此外,在Crysis和World In Comflict两个热门游戏中它的表现令人较为失望,仍然无法撼动对手。

    功耗测试

      显卡的功耗表现也是相当让人关注一个话题,我们为此进行了测试。

      所有显卡均为零售产品、默认频率以及使用原装散热器。我们利用海韵(Seasonic) PowerAngle记录了实际功耗值,请注意这个成绩指的是整机功耗,而不是独立的显卡功耗,由于平台一致,所以数据是具有参考价值的。

      成绩分两种模式获得,一个是在操作系统内待机15分钟,在数值较稳定时记录功耗;另外一个是运行3DMark06(1280×1024)让显卡负载,记录第一段枪战时的峰值功耗。

      3870 X2拥有2D降频技术及ATi引以为豪的PowerPlay技术,因此在待机状态下功耗控制更好,较8800 Ultra低上24W,不过负载时它的峰值功耗就高出了16w。

      3870 X2支持PowerPlay技术,它以动态方式调节电压及频率,可以根据用户使用电脑的情况,动态调校核心频率频率及电压。当系统处于闲置状态时,显示核心频率及电压就会自动降低,这也使得它的功耗控制更加出色。

    小结

    3870 X2在效能上已经超越8800 Ultra,协助ATi重夺性能王者的地位。

      在与8800 Ultra的对比评测中,HD 3870 X2在8个大项共57个测试项目中赢得了其中的38个,明显占据了上风,从效能的角度,它已经超越8800 Ultra,成功夺取性能王者之位。

      通过对这些测试项目成绩的分析,在3DMark06中,HD 3870 X2领先的优势相当明显,最高的领先幅度竟然接近50%;在Quake Wars、Half Life2和COD4这几款热门游戏的测试中,也表现出了比8800 Ultra更加优异的性能。不过,在Crysis和World In Comflict两个热门游戏中它的表现令人较为失望,落后于8800 Ultra的幅度也相当的大,此外,长期困扰ATi的高分辨率下AA测试中性能下降幅度较高的问题也还没有得到很好的解决。

      通过对催化剂8.2和8.1驱动的对比测试,我们也发现了新驱动在游戏兼容性和效能上都有更好的表现,希望ATi后续的驱动能让HD 3870 X2发挥出更高的潜力。

      回归到价格上,ATi官方对HD 3870 X2显卡的报价为449美元,折合人民币约为3200元,但在国内的零售价却是齐刷刷的3999元,即便如此,仍然比8800 Ultra超过5000元的价格便宜了不少。作为一款高端的显卡来说,3870 X2的价格还算是比较实惠的,而且它并不会有价无货,零售市场上大量的铺货已经说明了它不是一款噱头性的产品。

      尽管HD 3870 X2是凭借着在一片PCB上整合两个RV670芯片来击败8800 Ultra,有些胜之不武,但它的确有着更为出色的性价比,也为ATi在2008年赢得了一场开门红,同时吹响了全面转向多核显卡领域的号角。

      对于ATi来说,要欢庆胜利为时尚早,nVIDIA方面,他们应对HD 3870 X2的产品——GeForce 9800 GX2也即将推出,它同样是一款双核心(双PCB并内部互联)的产品。同时,3870 X2还要面临SLI双卡系统的竞争,比如3000元出头的9600 GT SLI和HD 3870 CrossFire,相信大家对于9600 GT SLI那“颇让人回味”的SLI性能有着深刻的记忆。

      竞争不会停息,好戏往往会在后头。

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