今年的上半年度由於新一代顯示卡、處理器和主機板的推出，讓整個IT業都熱鬧了起來！玩家們滿心歡喜期待，而編輯們也沒閒著，不斷忙著測試和寫稿，即使加班熬夜也要完成報導，讓讀者們都能輕鬆掌握新產品的資訊！

小編這幾個月可忙得很，不久前AMD才推出HD 7000系列，近日NVIDIAGTX 600系列也由GTX 680揭開序幕，所以每個月都有要把玩數張顯示卡。但是最為重要的不外乎就是一年一度的卡王對決，由AMD HD 7970對上NVIDIA GTX 680，這兩張都是單晶片最高階的旗艦產品，不論是設計、功能或是價格，都有很多地方值得大家一起來討論，接下來就讓我們一起來討論這兩張旗艦產品吧！

█ 前言

還記得去年再163期本刊的封面故事GTX 580和HD 6970的對決嗎？已經不記得的同學們還不去翻一下！好吧，很顯然各位已經拿去墊桌腳，或是只有吃泡麵才會拿出來。其實常摸顯示卡的玩家應該都明白，去年GTX 580和HD 6970這兩張卡雖然受單晶片最高階，但是定位卻不太一樣，GTX 580整體效能遠勝HD 6970，就連價格也相差約5000元新台幣！我們先不論為什麼落差這麼大，但是已經等級來說，這兩張卡都是NVIDIA和AMD最高階的產品，即使明知道效能上有落差，依照先例旗艦對決是免不了的！

轉眼間一年時光又匆匆消逝了，隨著28奈米新製程技術突破，最新的HD 7970與GTX 680都相繼在2011年12月和2012年3問世，這一次兩家的產品只相隔約3個月，是近年來推出時間相差較近的一代，且不論硬體設計或是價格都是旗鼓相當，尤其是這一代的產品由於製程進步的關係，增加了許多新技術與功能，例如AMD的GCN架構(Graphic Core Next)、ZeroCore Power，NVIDA則是有SMX架構、GPU Boost、Adaptive Vsync等全新功能，但是兩家新產品還是有支援相同的功能，就是PCI-E 3.0和DirectX 11.1兩大重點技術，後面小編會更詳細說明上述的功能與技術。

圖 / 兩大品牌旗艦產品外觀樣式，與上一代相比質感略微提升。

從規格表來看，這兩款顯示卡相較於上一代都有很大的提升，尤其是GTX 680更是顯著，由於利用製程進步的優勢，在核心體積不變的條件下，一舉將CUDA核心數量從512個提升至1536個，是原先的三倍之譜，時脈也大幅提升了23%左右，而記憶體只增加512MB，在多數規格都提升的情況下，記憶體位元寬卻從384-bit減少為256-bit，相信許多玩家都會覺得匪夷所思！此外，GTX 680的外接電源只需要6Pin×2，對於近幾代的顯示卡來說非常特別，難道GTX 680還不算是高階卡嗎？以上這些問題在下個階段小編都會一併為各位解答。

再來看到HD 7970的規格表，大致上較為明顯提升的部分為核心數量、時脈與記憶體規格，核心數量增加了512個，但以提升比例來看還是NVIDIA取勝。時脈其實提升45MHz其實並不明顯，通常各品牌出貨版的超頻幅度都不只45MHz，或許是有所保留，讓各品牌推出時能有更大的超頻空間；記憶體的部分早期一直都是AMD顯示卡的優勢，當NVIDIA還在使用GDDR3時，AMD就推出業界第一張使用GDDR5記憶體的顯示卡，而且時脈遠比NVIDIA顯示卡高出許多，可以比對一下GTX 580和HD 6970的記憶體時脈就知道。唯獨讓小編讚賞看好的是，記憶體的位元寬終於從原本的256-bit提升至384-bit，因此頻寬也加大了，傳輸速度提升對於運算效能有一定的幫助！
 

圖 / HD 7970內用用料一覽，供電模組為5+2相。

圖 / GTX 680內部用料一覽，供電模組為4+2相，相較上一代減少許多。

█ 通用運算迫使AMD更改架構

小編相信現在有多數人都還在使用N年前的產品，沒辦法，顯示卡技術就是發展得那麼快，短短幾年間從1XX奈米到今日已經進步到28奈米，光是相較於上一代的40奈米就有很大的差異性，所以接下來要進入核心架構的比較，才能知道這一代究竟是改進了那些。

顯示卡在互相較勁時，通常都會從核心的架構開始，核心的設計是影響效能的重要因素，尤其是這一代兩大品牌都推出新款的28奈米產品，整個核心內部架構大翻修，雖然從架構圖看起來差異並不大，但其實可以說幾乎都快翻新了！先看到AMD推出的Tahiti XT繪圖核心，首次採用了Graphic Core Next架構，在架構圖中標示了許多GCN，這就是這次HD 7970所使用的GCN核心架構，是AMD多年來首次深度更換核心架構，而原先以前SIMD陣列的位置，取得代之的是GCN陣列。不曉得各位知不知道其實AMD在GPGPU的部分效率並不如NVIDIA來得好，由於當時NVIDIA推出Fermi架構時，大幅提升GPGPU的運算效率，因此才會看到從GTX 400系列開始大力強調轉檔和硬體加速等相關通用運算，簡單來說，以往顯示卡能只用於圖形運算，近年來已經可以兼具通用運算的能力。

註：GPGPU的全名是General-Purpose Computing on Graphics Processing Units，就是所謂的通用繪圖處理器。

█ VLIW4瓶頸迫在眉睫，GCN解套！

提升通用運算就能擴展顯示卡的領域，或許就是這種動力促使AMD更改核心架構！在發佈GCN架構的同時，AMD也強調「圖形就是計算，計算就是圖形」的理念，很明顯AMD不想讓NVIDIA專美於前。會大幅更改架構的另一個因素，就是舊有的VLIW5(HD 5970以前)與VLIW4(HD 6970)執行的效能不彰，不過為何效率不彰呢？我們以較新的VLIW4來舉例，採用4D架構，簡單來說GCN架構的前身SIMD，就是由4個1D向量為一組（向量由多個純量所組成），並且可同時平行運算，但是，當只需要由1D的純量來運算時，那麼其餘的處理單元都幫不上忙，如此一來效率自然就降低了！加上從VLIW5改成VLIW4之後，由於電晶體數量大增，雖然效能較優異，但功耗也隨之提升，所以說如果再不更改架構，那下一代的功耗將會非常可觀！

新架構的GCN和舊架構VLIW的處理效率以天地之差來形容一點都不為過，最主要的差異是VLIW為指令平行，而GCN則是執行續平行，運算程序大不同！GCN架構中主要有32組的CU(Compute Unit)計算單元陣列，而每一組CU內包含著4個SIMD模組，每個模組內更是有16個ALU處理單元，拿台計算機算一算總數有2048個ALU，就是我們常說的流處理器，相較於HD 6970，流處理器的數量足足多出了512個，也因此大幅提升運算能力。事實上一開始AMD公佈GCN架構時，早就說明GCN是一個以SIMD為基礎的MIMD架構，不過當時外傳AMD有40組CU的HD 7970，雖然未被證實且良率也讓人質疑，但從GTX 480的前例來看，起初良率不高而隱蔽8組CU也是不無可能！

圖 / 全新的GCN架構，除了增加512處理單元，也大幅度增進CU單元的處理程序，

運算效率上遠超過上一代。

圖 / CU單元的架構圖中，可明顯看出有4組16個ALU處理單元。

█ NVIDIA祭出Kepler出戰GCN

前面提到或許是因為Fermi的關係，讓AMD感受到強烈的威脅，我們不得而知，但有一點可以確認的是，Fermi在GPGPU的部分效率相當高，這是因為自從NVIDIA提出CUDA概念之後，將處理單元個別拆開，每一個CUDA核心都是單兵，需要多少人力來做多少事都能詳盡分配，不會浪費核心資源，當然會比VLIW架構更有效率。GTX 680所使用的新架構名為Kepler，但是從核心架構圖來看，不難看出依舊保有Fermi的基本架構，只是規模似乎有點不太一樣？眼尖的讀者應該早就看出GTX 680的CUDA核心數量遠多過於GTX 580，算不出有多少吧！GTX 580有512個CUDA核心，而GTX 680卻足足有1536個CUDA核心，數量達三倍之譜！

Kepler主要的重點就在這4組的GPC處理器模組，GPC模組的設計是從GF100核心開始（在這之前稱為TPC），在沒有更先進的設計之前，GPC模組將會是NVIDIA核心設計的主要架構。從圖中可以看到每一組GPC處理器主要包含2組的「SMX模組」，所以可以將GTX 680想像成八核心處理器的GPU！在以往的核心架構中，這部分稱為SM「Streaming Multiprocessor」流處理器模組，但新架構已改為SMX「Streaming Multiprocessor Extreme」極致流處理器，在這每一組的SMX中擁有192個CUDA核心（GF110只有32個），因此總數才會是1536個。在上一期小編GTX 680的介紹中，小編已經詳細解說GTX 680核心的運算程序，以下就簡單再描述。

圖 / GTX 580所使用的Fermi二代GF110核心架構

圖 / 新架構Kepler明顯是減少SM陣列，並大幅增加CUDA核心數量。

█ Kepler：速度才是王道！

或許對AMD來說，GCN架構的創新設計能大幅提升運算速度，但相較於NVIDIA來說，除了保有原來通用計算的優勢之外，減少GPC模組但大幅增加處理單元，最明顯的就是效率上的提升。如果我們深入SMX中來看，就會發現SMX模組和SM一樣有CUDA核心與各種計算單元，內建4個Wrap Scheduler調度器和8個Dispatch Unit指令分配單元，Wrap Scheduler是用來調度SMX內的所有CUDA核心以及SFU單元，因此在上一段中有提到處理圖像時，GigaThread引擎會下達指令給SMX，再經由SMX內的Wrap Scheduler將工作分配給CUDA核心，所以我們將它簡單化之後，GigaThread引擎就像是指揮官一樣，而Wrap Scheduler如同是隊長，指揮CUDA小隊執行任務，有多少工作就使用多少CUDA核心，這樣是非常有工作效率的做法！

圖 / SMX細部架構圖，可以看到各個處理單元都是以往的數倍之多。

█ 記憶體控制器的改變

除了核心之外，這次要提一下記憶體的部分，由於遊戲的運算需求越來越大，所以除了核心的運算速度之外，HD 7970和GTX 680的記憶體都有做改變；相較於HD 6970，HD 7970的記憶體增加到6個64-bit記憶體控制器所組成，所以位元寬從原先的256-bit提升至384-bit，但記憶體顆粒的工作時脈並沒有提升，最高還是和HD 6970一樣為5500MHz，記憶體高時脈一直以來都是AMD顯示卡的優勢，相反的早期NVIDIA在記憶體控制器的設計還有很大的進步空間，因此運作的時脈遲遲無法突破。

反觀NVIDIA這次在GTX 680上使用全新設計的記憶體控制器，但是數量從GTX 580的6個減為4個，所以位元寬就只有256-bit，不過全拜新設計的記憶體控制器所賜，GTX 680的記憶體時脈一舉突破6000MHz，相較於GTX 568提升了約2000MHz，打破有史以來顯示卡記憶體時脈最高的紀錄，即使控制器只有4組，相信也能夠透過高時脈來彌補頻寬的不足！

█ 新技術帶來全新功能

每當新款顯示卡推出就會帶來不同的驚喜，HD 7970和GTX 680也分別帶來不同的新功能給玩家，這兩家的產品多年來的訴求都不一樣，不過這一代還是有同時都有支援的功能，比方說PCI-E 3.0和DirectX 11.1，這先前小編都介紹過了，老實說目前玩家們都還沒辦法體會到這兩大功能，尤其是PCI-E 3.0，雖然Z77和X79平台都有支援，但在一般遊戲的需求下根本塞不滿這麼大的頻寬，因此現階段只能說有支援但用不到。支援DirectX 11.1也是為未來Windows 8所準備的遊戲特效技術，就像當年DirectX 10更新到DirectX 10.1一樣，這部分屆時會再另外介紹。

以AMD的技術來說，這兩年極力推動Eyefinity多螢幕功能，但是由於三螢幕所需要的效能加倍，想要順暢的遊戲畫面就必須要使用中高階以上或是雙顯卡，而且多螢幕對多數玩家來說並不是絕對需求，因此AMD在消費端推廣上有難度。如今推出Eyefinity 2.0，雖然顯卡效能提升不少，並且對多螢幕輸出也有優化，甚至原本就不太推廣多螢幕的NVIDIA，竟已經在GTX 680上提供單卡四螢幕的功能。老實說並不是小編不看好，而是目前的螢幕技術來無法達到薄邊框甚至無邊框，使用多螢幕玩遊戲有時候會造成視角盲點，在還沒有適當的螢幕之前，這項技術將只會是附加功能，有也未必用得到。

圖 / HD 7970支援Eyefinity 2.0，畫質更提升，效能更優異！

圖 / NDVIDIA首次在GTX 680上支援單卡四螢幕

█ 創新的GPU Boost智慧超頻技術

想必多數玩家都知道CPU會自動超頻，依照不同負載調整時脈的高低。而GPU以往在低負載的情況下會降低時脈運作，但負載增加並不會提升時脈，這部分在GTX 680中已經找到答案了！透過專用的控制IC隨時監控GPU的運作狀態，GTX 680核心的基本時脈為1006MHz，當GPU負載達到TDP的上限時會即刻啟動GPU Boost功能，並將時脈提升至1058MHz以上。但這並不是固定值，小編測試手上的GTX 680，進行遊戲時所測得的時脈為1097MHz，且原廠的說法，在某些情況下會甚至超過1100GHz以上！而原廠也表示目前GPU Boost是無法自行關閉，但這方面NVIDIA未來會提供API給合作夥伴，讓各品牌都能推出GPU Boost相關的控制軟體，讓玩家們也能自行調校。AMD目前並沒有相關的技術，但這次的一部分測試也會將HD 7970時脈調整與GTX 680一樣給玩家們參考。

圖 / GPU Boost是一相顯示卡創新的功能，會依照負載量進行超頻。

GTX 680還有個Adaptive Vsync的技術，和我們所知道的垂直同步相去不遠，唯獨不同的地方是垂直同步需要手動開啟，但是Adaptive Vsync會自行偵測畫面FPS，當大於螢幕更新率時會自動開啟Adaptive Vsync功能，確保畫面不會出現撕裂狀態；一但FPS過低，Adaptive Vsync將會自動關閉，維持畫面的流暢度！

█ 遊戲效能測試

接下來就是真正進入PK賽，也是最現實的時刻！這次測試的項目依然是各種熱門遊戲，分別有3DMark 11、DirectX 10、DirectX 11，和針對Tessellation項目的Haeven DX11 Benchmark v3.0，最後則是有基本的運作功耗的測試。以下的測試成績會因為測試環境和其他硬體所影響，所以成績的部分僅供玩家參考，因為小編所提供的測試成績為多次的平均值，部分成績有些微差距都可能是誤差值，接下來就是測試的部分。

圖 / 兩張新款顯卡對於Tessellation運算都大有進步，尤其是HD 7970進步幅度極為可觀！

█ 結論：勢均力敵

從以上的測試成績來看，很明顯這兩張顯示卡相較上一代效能提升非常多，處理單元的大幅增加和記憶體的效能提升，都是提升遊戲效能的主要因素。除了許多新功能之外，由於28奈米製程的因素，讓整體功耗都大幅降低，一般高階卡都需要8Pin+6Pin的外接電源，但是GTX 680卻能夠做到使用雙6Pin就好，官方公佈的TDP也只要195W，可見這次NVIDIA在供電的部分令人讚賞！HD 7970也推出ZeroCore Power技術，在多顯卡待機的環境下關閉第2張以後的顯示卡，讓電源最低只有3W~5W左右，休眠時幾乎是不使用電源，但是單卡本身卻達到近250W，這方面似乎還有進步空間！

圖 / 圖上為GTX 680，外接電源只需要雙6Pin，右下的HD 7970比照以往高階卡8Pin+6Pin供電。

其實除了3DMark 11有較大差距之外，其餘遊戲的部分可說是平分秋色，多數遊戲的差距都相當小，很明顯可以看到這兩款顯示卡在那些遊戲中較有優勢，雖然GTX 680有GPU Boost功能，但是小邊疆HD 7970的時脈調到與GTX 680一樣時，最後得到的成績其實相當接近，如果再進一步提升時脈肯定大有作為。最後小編認為AMD這次確實有非常大的進步，大改架構後處理效率大幅提升，效率提升相對也會更省電，搭配眾多先進功能之後，相信這一代的顯示卡能在市場上大放異彩！