N卡与A卡的区别

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1、N 卡与 A 卡的区别（ 2012 完整版）N 卡和 A 卡两家架构问题要深究就得写一本书了。下面就简单通俗的介绍一下，方便初学者理解。在 DX9 以前的时代，两家的架构主要由像素单元、顶点单元、纹理单元、光栅单元组成，一个渲染流程的所有单元绑在一起组成一条渲 染管线，管线越多，性能就越强。而游戏中的指令以4D指令居多（像素有RGBA,顶点有XYZW），这些单元就被设计成了一次能处 理4D指令的处理器，对于当时的游戏环境来说这种架构效率很高。但到了 DX9后期甚至DX10时代，游戏中的1D、2D、3D、4D指令 开始频繁混合岀现，像素与顶点的渲染量比例也有了改变，原先的架构就变得效率低下了，比

2、如一个处理单元一次能处理4D运算，当碰 到1D运算时就只用到4/1的资源，剩下3/4的资源就闲置掉了，相当于效率降低了 4倍。而有些游戏的像素渲染量明显多于顶点，那么 这些绑在一起数量比例固定的单元就效率低下了，比如像素吃力的时候，顶点可能比较空闲，非常浪费资源。为了解决这个问题， NV 和 ATI都对架构进行了改进，但都治标不治本。这时候重新设计架构成为了必然，所以，从DX10时代起，两家的架构就起了翻天复地的 变化。当两家DX10产品面市后，人们惊奇的发现，竟然是两种不同的架构。N卡的架构思路很简单，用强大的前端处理器把所有指令拆分成一个个1D指令，而下面所有处理单元都变成了 1D单元（流

3、处理器）， 这些流处理器都能当做像素和顶点单元来使用，每个单元都能独立收发指令，这样不管碰到什么类型的指令都能“一拥而上”，效率几乎 达到 100%的理想程度，是标准的线程级并行架构，也是追求高效率的理想架构。N卡的架构看上去很完美，但缺点也很明显，由于每个流处理器都对应独立的指令发射端和控制单元这类东西，体积庞大，控制单元在 晶体管的消耗上占了相当大的比例，在相同晶体管数量的情况下，N卡能做的运算单元就相对少很多。在流处理器数量相对少的情况下， 处理4D指令时又会显得性能不足（因为要耗费四个流处理器去处理一个指令），所以N卡的流处理器频率会比核心频率高岀一倍以上， 以弥补数量上的缺陷。由以上

4、缺点又造成了另一个缺点，就是功耗巨大。总结， N 卡架构执行效率极高，灵活性强，在实际应用中容易发挥应有性能。但功耗较难控制，较少的处理单元也限制了其理论运算能 力。A卡方面，虽然也是采用了通用的1D流处理器做为执行单元，但采用的是指令级并行架构，每5个流处理器为一组，每组一次最大可接 收一条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个个5D指令发下去（而N卡是拆分成一个个1D发下去）， 所以A卡的架构又被称为5D架构。这样的设计可以实现高指令吞吐，能在较少的控制单元下做岀庞大的运算单元，晶体管消耗也较少， 所以A卡的流处理器一般都是N卡的4-5倍，理论运算能力也远强于N

5、卡，功耗也相对要低一些，同性能的芯片面积也都比较小。但是，A卡架构的缺点也很明显，虽然理论上总运算性能强大，但一旦碰到混合指令或条件指令的时候，前端就很难实现完整的5D打包， 往往变成3D、2D、1D的发下去了，造成每组流处理器只有3、2甚至1个在工作，几乎一半的单元浪费掉了。软件要想针对这种架构优 化，必需减少混合、条件指令的岀现（需要耗费程序员的大量精力），或杜绝（这是不可能的）。所以在软件优化度上A卡是处于劣势 的，常常无法发挥应有性能。总结，A卡架构优势在于理论运算能力，但执行效率不高，对于复杂多变的任务种类适应性不强，如果没有软件上的支持，常常无法发 挥应有性能。所以A卡除了需要游戏

6、厂商的支持外，自己也要常常发布针对某款游戏优化的驱动补丁（造成A卡发布半年后，还可通过 驱动提升性能的现象）。在物理加速技术方面，全球主流的是Havok技术，目前为INTEL所有，平台支持度高，各厂商（包括AMD）也都默认对其支持，在游 戏支持度上占了 60%以上市场份额。但该技术偏重CPU处理（少部分可由A卡协处理），性能比较有限，可展现的效果规模较小。 而物理技术的另一股新势力就是AGEIA公司的PhysX技术，硬件上以独立的加速卡形式存在，性能专一且强劲，能够展现更复杂的物理 效果，但该技术并不开放，而且要购买加速卡才能实现，限制了其支持度。自08年NV收购AGEIA公司后，PhysX技

7、术就变成N卡专 属,在DX10架构以后的N卡中都集成了 PhysX物理引擎，但封闭的策略还是没变，要想实现PhysX物理效果，用户必需拥有一块DX10 以上级别的N卡，这对于游戏厂商来说比较冒险，如果“足够性能”的硬件用户量不足，那么软件厂商就亏大了，所以支持PhysX技术的 游戏数量至今也没占到主流，很多厂商宁可对N卡优化，也不支持PhysX技术。不过NV通过强势的营销策略，甚至有些时候是“非常规” 的营销，为人所知，市场前景也是被看好的。总结：在物理加速技术上 NV 属于剑走偏锋型，企图利用封闭的技术搞垄断排挤（与索尼的储存卡（记忆棒）有点相似），但要排挤主 流的AMD、INTEL阵营是难

8、上加难，结局是否和索尼一样我们不得而知。目前来看，支持PhysX技术的游戏只相当于Havok的三成左 右，数量不占优势，而很多初学者把支持物理加速技术和游戏优化的概念搞混了，以为针对N卡优化的游戏就采用PhysX技术，其实这 两者没有什么关系，针对N卡优化的游戏虽然较多，但采用PhysX物理技术的游戏是比较少的。这方面两家算是不分胜负，但在选购上 N卡又多了个筹码。高清解码方面，自蓝光战胜 HD-DVD 后，市场上高清片源开始增多，但高清影片播放时的解码任务对当时的双核 CPU 来说是非常吃力的,中端以下CPU全线投降，这时候NV和AMD适时的在DX10架构中加入了高清解码功能，分担几乎所有的

9、CPU工作，让低端CPU 也能流畅的播放高清电影。当时高清格式主要有三种，奇怪的是N卡只支持一种格式的完全解码，这就导致N卡玩家在播放别的格式高 清影片时CPU还是非常吃力，甚至卡顿；而A卡则支持了双格式解码（剩下一种格式运算量不大，CPU能搞定），这样A卡用户即使 在入门级的CPU下也可以流畅播放高清了，CPU还有大量余力干别的事。从此A卡适合看电影的说法就流传下来了。不过N卡到了 DX11 架构后也支持了双格式解码，解码能力终于可以向AMD看齐，不过这时候CPU己经发展了三四代，入门级CPU都可以应付高清播放， 显卡的解码能力已经没那么亮眼了。画质方面，两家理论上并没有区别，因为处理的都是

10、数字信号，而只要信号源相同，那么运算结果也都是相同的。但最终输出效果取决 于模拟信号的转换和特意的渲染，两家可能稍有差别，但只是效果上的细微变化，与画质（图像品质）没有关系。N卡效果似乎稍柔和, 色彩稍淡， A 卡则稍锐利，色彩稍浓。欧俄国家的人群比较喜欢饱和度低的画面，而亚太区的人群则比较喜欢高饱和的画面，在色彩冷 暖上不同国家人群的喜好也不同，所以这个只是偏好问题，没有高低之分。况且两家的效果差别也只是微小的，几乎可以不计，毕竟显 卡的工作是真实还原色彩，而不是改变色彩。在抗锯齿性能方面，N卡凭着高效能在前两代一直占着优势，到了第三代，AMD的HD4000系列就把抗锯齿运算从流处理器改到了

11、光删 单元，从而大副提升了抗锯齿性能，超越了 N卡。到了第五代后，N卡的GF500系列也改到了光删单元，从此两家各有胜负。多屏输岀方面，是AMD的强项，后期A卡可以做到单卡六屏输岀，双卡则支持到恐怖的12屏。加上架构和显存的特性，即使在多屏高分辨率下，性能衰减也比对手要小，是多屏发烧友及多屏游戏玩家的最爱3D视觉技术方面，前期是N卡占优势，后期是A卡占优，由于A卡3D视觉技术是免费开放的，得到了大量周边厂商的支持，选择性也 更高。就技术本身而言，两家都有无线与有线眼镜套装，原理相同，区别不大。通用计算方面，虽然通用计算概念是由ATI在X1900XT时代首个提岀来的，但ATI 一直都不够重视，加

12、上后期A卡DX10架构的软件 开发难的问题，导致支持的软件数量少，一直没有起色（虽然其运算性能是无敌的）。而N卡则从GF200系列开始，高度重视通用计算， 以打通游戏以外的应用路线，通过架构的针对性改进，以及推出方便的开发套件，让程序员在不学习图形 API 的情况下都能开发出适用 的软件，并且支持C+语言，使支持者越来越多。从中国超级计算机天河一号早期采用A卡核心做为计算单元，后期改用N卡核心就可 见一斑。专业图形领域，两家都有相应的专业卡系列，N卡占了大部分专业卡市场份额，导致A卡可选产品较少。但在性能上并没有分胜负，两 家都有各种等级定位的产品。不过在游戏卡上，A卡曾暴岀可以通过特定的驱动

13、配合特定的型号，使几百元的游戏卡瞬间变成几千元的 专业卡案例，当时在专业圈里可是大事件，各种改版驱动的求下载也一度火热，不过之后新版本驱动填补了漏洞及型号的换代，这事也 就不了了之了。但A卡适合做图的说法就传了下来，其实在不改版的情况下，两家游戏卡在专业图形上都没有什么性能可言，其性能高 低之分在专业卡眼里连零头都不如，所以在游戏卡上谈专业图形，本身没有太大意义。在驱动程序方面A卡在ATI时代驱动程序一直受人诟病，ATI常常在驱动没有充分测试的情况下抢先推岀新硬件，然后再慢慢完善驱动程序，初期常岀 现各种兼容性问题，造成A卡发布半年后性能与兼容性才能通过驱动程序恢复正常的现象。而当时的NV却是

14、过于严谨和保守（至今也 是这样），虽然驱动完善度很高，但严重拖慢了新品推岀的脚步，所谓有利必有弊。自07年AMD收购ATI后，A卡的驱动程序才终于恢复正常，让人放心了，不过之前ATI搞坏的驱动口碑还需要时间慢慢解决。虽然 AMD解决了驱动问题，但新问题又岀现了： A卡架构优化难。AMD只能在新游戏发布后慢慢推岀针对性优化的驱动，这样A卡通过驱 动“提升”性能的现象还是没变，导致首发评测时A卡的成绩常常低于预期，随着时间的推移，排名才发生改变。而N卡在这方面就好了 很多，没有毛病可挑。在双芯卡与多卡互联交火的驱动上，A卡与N卡倒是反了过来，A卡驱动在交火兼容性上完成度非常高，而N卡则常常岀现问题

15、，多卡 互联的兼容性问题比较严重（多卡丢桢现象也比A卡要多），甚至影响到了双芯卡的发挥，至今也没有得到改善。只能希望未来两家都 能取长补短了。近年情况：当NV和AMD两种统一渲染架构发展到第四代后（N卡是GF400，A卡是HD5000）都走到了极限，缺点盖过了优点，弊端暴走了。N 卡为了提升运算单元，GTX480晶体管达到空前规模，功耗发热量己经控制不了，变成史上首个需要屏蔽部分单元才能保证良品率的首发 高端；而A卡也好不到哪去，HD5870己经把运算单元撑到极限（1600个），计算效率比例降至低谷，无法再扩充。当芯片代工厂台积 电下一代工艺还没有问世的时候，两家只能在原有40纳米工艺下推岀下

16、一代型号。NV的办法就是改进制造工艺，使40纳米应用更加成 熟，终于开启了 GTX480被屏蔽掉的一组SM （32个流处理器），推岀相当于GTX480的成熟版和完整版：GTX580。而AMD由于本身 工艺就很纯熟，在制造工艺上没有改进的空间，就在架构上做文章：前端处理器变成了两个（前几代都只有一个），相当于增加了控制 单元，缩减了运算单元。HD6870以1120个流处理器就胜过了 1440个流处理器的HD5850，更接近了 1600个流处理器的HD5870，证明 这种改进是成功的，不过HD6870这个名字有点不太让人接受就是了。之后推岀的HD6970更是把原先5个流处理器一组改成4个一组， 这

17、样双重改进确实能有效提升效率，连次旗舰的HD6950 （1408个流处理）都要强于上代旗舰HD5870。不过两家产品还是没有可比性，虽然N卡保持了两代单芯最强，但在价格定位上，AMD还是比较“阴险”的，往往能捅到NV的痛处。最新进展：2012年自两家先后发布最新DX11.1核心后，情况有所改变。AMD的最新GCN架构（HD7000系列）多达两千流处理器之巨，但最明 显的改进是大幅增加控制单元的比例，使晶体管数量达到空前规模，有点向N卡靠拢的意味。结果表现令人惊喜，效率大幅提升，计算 性能更强，通用计算性能也大幅超越以前，彻底改掉了通用计算的老毛病。不过N卡半年后推岀的最新开谱勒架构（GF600

18、系列），则更让人大跌镜，大幅减少了控制单元，甚至前端部分工作改到了驱动端，再 大幅提升流处理器数量，这样效率虽然比以前降低了，但计算性能却是N卡空前最高的，这有点向A卡靠拢的意味。从实际表现来看， GF600相比HD7000有更强的性能，更低的功耗，算是真正做到了最强。不过价格也不太亲民就是了。综合来看，两家戏剧性的向对方靠拢，让人不禁遐想世界大同的未来。一直以来A卡都给人小芯片、低功耗的印象，现在角色换过来了， 变成N卡小芯片低功耗了。虽然两者在向对方靠拢，但线程级和指令级两种架构的界限还是有的，造成了新架构中A卡首次在技术层面 上落败，不知道一直扮演着弱者角色的AMD会在未来做岀什么样的反

19、击，这很让人期待。GT200GT20DbGF100GF110（各代核心面积对比）结语总的来说，A卡和N卡在游戏中的表现是各有优劣，在多数游戏测试中都是互有胜负，可以说是平分秋色。而“N卡玩游戏好，A卡看电 影好”这种中国式谬论我们还是少听少说为好，否则会极大的限制你技术水平的长进。N卡和A卡虽然架构有别，但为了与各类软硬件兼容，都是遵循一定的标准进行设计，所以在性能的实现上都是一样的。而单机游戏厂 商每一款大作的推出，都是里程碑式的宣传效应，单机游戏厂商的支持倾向也成为了两家必争之地，所以我们常常会在单机游戏大作中 轮番看到两家品牌标志。而这个现象则导致了相当数量的初学者进入了一个误区：谁家支持的游戏多，谁的显卡就好。其实事实并没有 这么简单，每个卖游戏的厂商眼中永远只有玩家数量，不会傻到为了某一家而放弃另一家，所以即使宣称专为某家显卡优化的游戏，也 会给另一家显卡留下相当程度的后路，所以在多数游戏测试中即使两家显卡互有胜负，其差距也不大。而网络游戏方面，玩家数量就是游戏商的生命，巴不得老爷机的玩家都能玩自己的游戏，所以除了对硬件要求较低以外，对两家显卡的 支持更不会有什么区别。神皮顽2012 书