9 月 2 日，英伟达在线上举办了 GPU Technology Conference 2020，英伟达 CEO 黄仁勋先生发表主旨演讲，正式公布了 RTX 30 系列显卡，一系列激动人心、划时代的软硬件技术和产品亮相。本文将站在个人的视角，谈一谈对显卡性能判断的理解，推及对近年英伟达显卡系列的看法，以及由此引发的、关于英伟达部分产品线未来发展的思考，希望能够抛砖引玉。
我们怎么分析显卡性能
在聚焦到特定显卡系列前，笔者首先想分享的是一些分析显卡性能的方法论。
当我们在选购一台计算机的时候，第一眼就能看到商品名里后缀的一些关键参数，比如这台机器用什么型号的 CPU、内存多少等等，然后大家可能会再去看一看这个 CPU 的核心数、频率是多少；其实这一思路对于看显卡来说同样适用，因为显卡可以被看作一台独立的计算机，它“寄生”于“宿主”计算机体内，协助“宿主”完成计算任务。所以，大致估计一块显卡的性能就和估计一台计算机的性能差不多，首先也是看它的核心、内存。
显卡的核心和计算机的 CPU 类似，都可以从“频率”和“核心数”中看出个大概的高下：“频率”代表每个核心每秒能执行的 GPU 指令条数，GPU 的频率越高，一个核心运行同一段计算指令需要的时间就越少；“核心数”代表有多少个不同的核心能一起协作完成这段计算，在计算任务能被均匀分工的情况下，核心数越多，计算所需时间越少。
显卡的核心与计算机的 CPU 不同的是，显卡面对的计算任务相对 CPU 来说较为简单，显卡负责的这部分计算任务往往重复性很高，比如游戏中常用的矩阵运算，这就可以被很平均地分配个多个核心单独计算、最后把答案汇总，所以显卡普遍采用了单个核心构造比 CPU 的简单、核心数很多的设计。
事实上，显卡核心不仅频率比 CPU 慢很多，指令执行效率也有差距：显卡内建的指令比较简单，这也就意味着相同的任务可能需要比 CPU 更多的指令来完成，譬如说，要对缓存中某个数据做修改，显卡上需要多条指令才能完成，在计算机 CPU 上可能一条指令就好了。不过，失之东隅、收之桑榆，显卡在核心数上已经高出 CPU 两个数量级了，计算机 CPU 就好比一台跑车，可以把人飞速地从 A 地运到 B 地，而如果有几十个人都需要从 A 到 B，比起用跑车一趟一趟地运，开个大巴可能更优，慢是慢了点，但一趟就能拉上所有人。
另一个影响 GPU 性能的重大参数就是显存大小了。显存和计算机内存作用类似，用来暂存数据、供核心计算使用。不过，显卡上并没有自己的硬盘，显存里的数据也不是从硬盘直接读取来的，而是由计算机的内存通过 PCIe 总线发送过来的；游戏中，越是复杂的场景、越高的分辨率，所需要的显存就越多，这时候如果显存越大，显卡能暂存的数据就越多，对从计算机内存传输数据的需求也就越少。
看完了通用的技术总结，再回到本文的核心主角——英伟达 10-30 系列显卡，结论就相对简单了。近年来，显卡和核心设计并没有太大变化，英伟达的 CUDA 核心频率从在 10-30 的发展期间就一直维持在约 1.4-1.7GHz 的水准，同时，显卡的计算任务也一直能比较好地被多核心并行计算，所以我们基本不会太关注显卡的频率，主要从显卡的核心数、显存大小就能大致推断显卡的性能水准。
老黄的“刀法”和命名哲学
英伟达新一代显卡的性能一定程度上是可以预测的，近年的新一代一般会出现“越级打怪”的情况，不知是否是有意而为之。简单来说，新一代的“60”会接近上一代的“70”，新一代的“70”会接近于上一代的“80”，在参数上略逊一筹（毕竟你少付了钱），但得益于新的架构和更高速的显存，整体测试性能上会略胜一筹。
坊间常用“老黄刀法”来调侃英伟达黄老板这种精准切出产品细分定位的“神功”，有多少预算、想要什么样的产品，都能在一揽子英伟达显卡里找到心仪的标的，“参数上少一点、性能上多一点”，刀法精准、耐人寻味，给人一种加量不加价的实诚感觉。
回顾 10-30 系列的整个发布历程，可以让我们更透彻地理解如此商法，也对即将到来的 30 系列有更明晰的认知：
GTX 10 系列：树立精准的市场定位
2016 年英伟达显卡进入了“10XX”四位数编号的新时代，在公布 GeForce 10 系列显卡时率先发布了 1060、1070 和 1080 三款，首发公版（Founder Edition）定价分别为 300、450 和 700 美元，这三款产品覆盖了主流玩家对显卡性能的需求，也设置了相对合理的价格梯度。
随后的一年里，英伟达发布了 1070 Ti 和 1080 Ti 作为升级版。1070 Ti 的 CUDA 核心从 1920 增加到了 2432，直逼 1080 的 2560；1080 Ti 更是以 3584 的 CUDA 核心数几乎打平了 Titan X（1200 美元），老黄只是在显存上略砍 1GB 以示尊敬。1080 Ti 就这么以 700 美元的售价成为了当年的良心旗舰卡。一个趣闻是，笔者在 2016 年 8 月以两百多美元入手了全新非公版 6G 的 1060，后来在 2018 年初，因为比特币挖矿大热导致显卡价格暴涨，笔者二手卖掉这张显卡时一算，比买入时还多赚了 20 美元。
RTX 20 系列：打破了前一代的命名规则
2018 年 20 系列显卡发布时，虽然挖比特币的热度有所消退，但显卡市场的火热仍在持续，英伟达也趁机抬高了进入显卡加速光线追踪的“门槛要价”。
最初，RTX 2060 并没有首发登场，如果想要第一批体验上 RTX 的光线追踪，至少要花上 500 美元购买 RTX 2070；同一批次发布的还有 RTX 2080、RTX 2080Ti，后者售价 1200 美元，高出前者足足 400 美元。以前，“Ti”后缀一般指向原产品线的小幅升级，例如 GTX 1070 Ti 和 GTX 1080 Ti，比起前一年的 GTX 1070 和 GTX 1080 都是“加量不加价”；虽然 GTX 1050 时出现过 Ti 版、非 Ti 版同时登场的极个别例外，但是其定价上也几乎没有差异。
可能是前一代 GTX 1080 Ti 实在太火，老黄想借着“Ti”的名声来“诈骗”一波，但究其根本，RTX 2080 Ti 的定位已经不再是简单升级，而是一款可以完全替原来“Titan”系列地位的旗舰产品。可能老黄也意识到了，“Ti”的代言意味已经变了味，于是从次年起，小幅升级的显卡均以“Super”来命名了。
RTX 30 系列：诚意十足的升级
今年的 30 系显卡中，老黄在旗舰卡 RTX 3090 上加足了料，CUDA 核心数首次突破了 10000，24GB 的显存与上一代的 Titan 卡一致，与 RTX 3080 的 10G 显存拉开了极远的距离。个人的猜测是，老黄可能觉得如此大的差距要是命名为 3080 Ti 会有失水准、掩盖其真实的能力水准，而Titan 的名字又要为之后显存更大的卡留着，于是乎搬出了尘封的“90”来命名。要知道，上一个拥有“90”称号的显卡还是著名的“690战术核显卡”——GTX 690。本次发布的另外两款显卡 RTX 3080 和 RTX 3070 也是诚意十足，其中 3070 在参数上力压 2080，同样是 8GB 内存，CUDA 核心数是 2080 的两倍多、超过了 2080 Ti。
虽然现在还没有跑分结果，但是根据现有的数据分析，考虑到核心数、显存技术的“大跃进”，这两款显卡仍将符合以往“越级打怪”的规律，并且会以更大的优势超越上一代高一档的显卡，RTX 3070 完全可能“越两级”干掉 RTX 2080 Ti。
30 系列引发的一些思考
本次的新品发布开启了 RTX 的新时代，也带起了笔者对英伟达部分技术栈、产品线的一些思考，包含了个人多年使用英伟达显卡产品的部分感想，仅供各位读者参考：
NVLink 的门槛逐年提高
NVLink 是英伟达推出的一种高性能运算解决方案，用于 CPU 和 GPU 之间、不同 GPU 之间的点对点数据传输，实现多路交火。这里我们还是把显卡比作一台计算机，那么 NVLink（包括更早的 NVIDIA SLI 技术）就是打通这些计算机的高度通信网络，实现了计算任务分配至多卡协作完成的功能。随着 NVLink 的升级，通信的带宽越来越大，显卡之间合作运算的方式也是越来越灵活，但英伟达为使用 NVLink 设置的门槛也是越来越高，从 1070 到 2080 再到今年的 3090。
其实对于大多数家庭用户来说，多路显卡并非必需品，至少在玩游戏这个需求下，单卡的性价比和兼容性仍是最好的。不过对工作站和实验室而言，NVLink 将是一个达到更多计算核心、更大显存的好途径。或许在未来，NVLink 才是真正能将家用游戏显卡和工作实验室卡区分开来的标准。
Titan 何去何从
Titan 原本主要针对工作站电脑，但在游戏画面标准从 1080P 过渡到 4K 的过程中，它事实上也占住了相当一部分家用电脑的市场；与之相比，Titan RTX 则是以24GB 的超大显存以及 2500 美元的超高定价，几乎完全跳脱出了家用旗舰显卡的定位，真正成为了属于工作站和实验室的配置。今年 RTX 30 系列的 Titan 显卡还没有发布，但是 RTX 3090 的性能和定价已经抵达了曾只属于 Titan 的位置。
个人的猜测是：老黄也许会在今年内推出新一代的 Titan 卡，它也许会拥有 48GB 的显存，定价可能还是会在 2500-3000 美元左右；当然了，Titan 这个产品线也有可能就这么被砍掉，毕竟 RTX 3090 已经是名副其实的 Titan 了，而且如果真就为了 48GB 显存和更多 CUDA 核心，用 NVLink 串两颗 3090 就成了，这样做的成本也才 3000 美元而已；这么一算的话，Titan 的生存空间就愈发狭窄了，再加上 Titan 现在已经完全不走家用条线的定价模式，或许老黄也该把它踢出游戏卡定位的 GeForce、归到专业卡的行列中去了。
光线追踪的逐渐流行
其实，对于当初 RTX 20 系列增加光线追踪功能，笔者是有些意外的。事实上，想让光影效果更为惊人、画面更显逼真，RTX 这样的硬件光线追踪只是众多技术流派中的一种，不靠特殊硬件、就从软件层面进行模拟也是完全可行的；光线追踪模块的加入颇有一些为用户创造需求的意味，好比苹果公司作为行业龙头带头整活、取消 3.5mm 耳机接口，为手机用户造出了使用无线耳机的需求，这不是“自然规律”，而是一次成功的“人工干预”。
同样的道理套过来看，基于特殊硬件模块和 AI 算法的 RTX 光线追踪确实能让游戏画面更加真实，但用户会那么简单就多掏钱支持英伟达树立新标准吗？
所以，站在英伟达的角度，想让远非必需品的 RTX 光线追踪发展成行业生态标准，不仅自己要发力，还需要和游戏开发商强强联合，让开发团队不断产出内容适配 RTX。如此一来，在 RTX 显卡上拥有“独占特效”的游戏，在增加了自身卖点的同时，也可能带动 RTX 显卡的销量，让英伟达和开发商各取所需、实现双赢，这与“主机独占游戏”的商法有异曲同工之妙。
RTX 20 刚刚发布的时候，市面上还只有寥寥几款原生支持 RTX 光线追踪的游戏，用户还有可能会为了更优的帧数、画质而主动选择“RTX OFF”；英伟达自己对刚上市的 RTX 可能也比较心虚，为防用户不买账，同时还推出了不带光线追踪的 16 系列显卡。
为给 RTX“首发护航”，英伟达当时推出过买 RTX 送《战地 5（Battlefield V）》的优惠，希望有更多用户能高保真地接触到自家全新的光线追踪技术，传递良好的第一印象，着手建立起对 RTX 的依赖；转眼到了 RTX 风头愈发强劲的今年，随着英伟达和更多大牌游戏厂商达成合作，大量支持 RTX 光线追踪、不同种类的游戏纷至沓来，英伟达主导的这一光线追踪生态已更趋成型，相信 RTX 30 系列的到来能把生态基础夯得更实在。
结语
最后，我想总结到的是，RTX 20 系列作为英伟达试水硬件光线追踪的第一代产品，其探索的意味更重，本次诚意发布的 RTX 30 系列显然成熟得多，升级幅度相当可观，极富诚意的新一代光线追踪核心、整体性能提升将会为用户带来更好的体验。
英伟达此番大踏步的前进，想必也与宿命的对手之一——AMD 带来的竞争压力密不可分，AMD 今年还没有出手，其将在年底带来拥有全新架构的新显卡。虽然高端市场被英伟达占据，但 AMD 还是凭价格优势、不错的能耗管理，占领了可观的中端市场份额。
上一个“挤牙膏”的工厂，一不留神就被 AMD 逆转、按在地上摩擦了，英伟达此次率先发难，又拉开了一段预防反杀的安全距离，但“红绿”势力的此消彼长还会继续，而这样的良性拉锯也还会继续给用户带来红利，就让我们接着看热闹吧。
（文中图片来自网络，图表为自制）
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