G92接班人 千元悍将GF106诞生

　　作为G80架构的改良产品G92可以说是一款长寿卡，从2007年末诞生的GeForce 8800 GT一路走来历经不同“朝代”，即使是DirectX 11 API发布1年后的今天，市场中仍能见到由其衍生出来的GeForceG GTS 250活跃在零售市场中。

　　不过好产品归好产品、经典归经典，毕竟G92的性能及功能已经不能再完全满足用户的日常所需，最重要的一点就是DirectX 11 API的不支持。当然在这其中也有很多NVIDIA自身策略原因影响左右，例如DirectX 11产品开发的进度，例如Fermi架构衍生产品的市场定位等等。

NVIDIA明星产品的传承

　　在NVIDIA上一代产品中，不得不说GeFoce GTX 260和GeForce GTS 250是两款明星产品，他们分别依附在千元价位上，前者主攻千元稍高的价位，而后者主要镇守千元以下高性能产品的地位。同时前者也是GTX高端系列的最 “弱”型号，而后者也是中端系列GTS中的最“强”型号，二者给消费者以高性价比的性能体验，深受用户青睐出货量惊人。

　　时至今日，随着DirectX 11朝代的来临GeForce GTX 260和GeForce GTS 250已经廉颇老矣显现疲态，此时GeForce GTX 460和今日发布的GeForce GTS 450正式走上历史舞台。而且值得一提的是，无论是价位、定位还是命名上，我们都能看到当年GeForce GTX 260和GeForce GTS 250的身影。

　　● 不再大块头 无需保护盖 “我”是GF106

　　在GeForce GTX 400系列中包含GF100和GF104两种核心，二者的晶体管数量有数十亿以上，所以在核心设计上均设有一块“保护盖”，学名IHS是 Integrated Heat Spreader的缩写，中文译为集成散热器。它的主要材质是镀镍的铜制导热模块，在NVIDIA进入2006年底进入DirectX 10时代后，历代顶级核心都配有这个“保护盖”，起到导热、保护核心免受物理损伤的作用。

　　不过，在GF106上我们没有看到IHS的引入，直接能够零距离基础GF106核心。

基于40nm工艺制造的GF106-250-KA-A1核心

基于40nm工艺制造的GF106-250-KB-A1核心

　　为GeForce GTS 450设计的GF106核心基于40nm工艺打造，型号为GF106-250-KA-A1核心，其由11.7亿个晶体管组成，约为GF106核心的一半。 GF106-250核心原生192个流处理器、标配128bit显存控制器，同时具备16个光栅单元和32个纹理单元。由于Fermi架构加入了GPU、 PolyMorph Engine和Raster Engine等概念，GF106核心包含1组GPC、4组SM、4组PolyMorph Engine和1组Raster  Engine，有关GF106核心架构分析，我们会在下一章节做浅析。

GF106核心呈正方形 边长约为15.25mm

　　正如前文所提及，由于GF106不再是基于庞大的晶体管群(相比GF100/104核心而言)，所以无需IHS这才得以我们更加直观的了解核心大小。通过游标卡尺测量边长约为15.25mm，核心面积约为233mm2。由于NVIDIA目前还没给出GF106 Die Size数值，我们无法得知测量误差大小。

针对中国市场定制的公版875MHz/1750MHz/4000MHz频率

GeForce GTS 450国际频率设定为783MHz/1566MHz/3600MHz

　　GeForce GTS 450共有两个频率版本，其中NVIDIA针对全球公版设定的频率为783MHz/1566MHz/3600MHz，而同时NVIDIA(中国)针对中国 特有的市场设定了一款高频GeForce GTS 450主攻中国市场，其频率高达875MHz/1750MHz/4000MHz，足以证明NVIDIA对中国市场和消费者的忠实，同时也可以看出 GF106核心的超频能力十分了得，这样的频率设定是NVIDIA公版产品中设定的最高频率卡。

    GF106延续Fermi架构 传承GF104体系

　　GF100、GF104和GF106都是基于Fermi架构打造，不过在规格矩阵上为了适应不同成本、定位 的产品，进行了合理化的调整。例如GF100拥有超过30亿的晶体管、原生具备512个流处理器，而GF104拥有接近20亿的晶体管、原生384个流处理器。

　　而GF106核心具备11.7亿晶体管、192个流处理器、128bit显存控制器，这些规格细心的用户能够发现正好是GF104的一半，难道二者有着相对更加紧密的关系？

GF100/GF104/GF106市场定位

　　根据NVIDIA针对GF100、GF104和GF106的定位为除了一个较为形象的比喻，GF100拥有 最猛火力的重装战士，而GF104是具备杀伤力武器的机动战士。而GF106被定义为“Sniper”(狙击手)，拥有一击毙命的本事，足见NVIDIA 对这款产品的厚望。

GF100和GF104核心架构图

GF106核心架构图

　　通过上面GF100、GF104和GF106的核心架构图，我们发现虽然在整体架构上三者保持了Fermi 的完整性，例如GPC→SM→CUDA Core由广到微的等级结构，例如独立的Polymorph Engine和Raster Engine的设计等。

　　而且从GF104和GF106架构图中不难看出，就GPC、SM、CUDA Cores、MC控制器而言，GF106正好均为GF104的一半。

　　不过在微架构上，例如SM的CUDA Core等功能模块的组成，GF106延续了GF104的设计，即每组SM中包含48个CUDA Core、8个SFU和8个纹理单元等改良设计。相比拥有庞大规格的GF100而言，GF104的微架构的优化能够弥补先天规格不足的弊端，所以 GF106传承了GF104微架构体系设计。

　　GF106核心SM模块的设计优势

　　GF106由于传承了GF104的SM微架构设计，原因很简单，从基于GF104核心打造的GeForce GTX 460性能表现就能看出，这种微架构的调整换来了在3D性能上更突出的表现，而GF106产品针对的用户群体更加明确，针对主流消费者用户设计，自然这类 占绝对大比例的用户对产品的体验主要集中在3D效能体验，所以有了GF106这样的设计。

　　当然这样并不是否定GF100核心SM微架构设计的不合理，毕竟GF100针对的用户群体是最高端的，同时还要兼顾通用计算方面的性 能，所以才会有了GF100核心SM微架构设计。与其说NVIDIA针对不同用户群设计不同的定位的核心，不如说NVIDIA针对不同用户群设计了不同 SM微架构的核心。

GF100 SM架构图

GF104/GF106 SM架构图

　　GF106的一个SM中现在拥有48个CUDA Core，每个CUDA Core由两个Dispatch Port、Operand Collector、Result Queue以及INT整型数单元与FP浮点数单元构成。其中GF106的ALU和FPU均继承了GF100中CUDA Core的优良特性，例如ALI可以支持64bit精度指令运算，还有比较、布尔和移位等指令计算，值得一提的是Fermi架构的ALU通过改进现已完整 支持32bit整数算法。同时FPU支持IEEE 754-2008标准，这一切一切的改变和支持都为Fermi架构在GPU通用计算上打下坚实基础。

　　当然，在CUDA Core的优化上可以大幅提升GPU运算能力，但是没有良好的缓存设计及读写机制也无法发挥GPU的能力。在GF106的每个SM中与GF100一样，都 包含LD/ST Cache、L1 Cache、Uniform Cache和Texture Cache。其中GF106拥有12KB的L1纹理缓存之外，还拥有真正意义的L1 Cache和L2 Cche可读写缓存。就每组SM而言，每组SM拥有8个纹理单元共享12KB的L1纹理缓存，32个CUDA Core使用16KB L1缓存搭配48KB共享缓存或48KB L1缓存搭配16KB共享缓存两种组合，最后还有768KB超大L2缓存。

　　我们可以看到GF106每个SM中CUDA Core数量和Texture Unit数量均有大幅增加，这都会增加SM的3D计算能力，从而让用户在游戏体验上获得更好的效果。不过相反每个CUDA Core和Texture Unit分得的各类Cache有所减少，这应该是NVIDIA GPU架构工程师针对主流用户使用需求的前提下，在性能、晶体管平衡取舍上得出的最佳比例。

　　高配没商量 GTS450标配1GB GDDR5显存

　　GDDR5已经成为目前主流产品的绝佳搭档，AMD方面除了最低端的Radeon HD 5450之外，其他所有型号都推出了GDDR5版或者Only GDDR5，NVIDIA方面从目前以发布的DirectX 11产品来来看，无一例外的都选择了GDDR5方案。GDDR5的好处不言而喻，高效、高频、高带宽、低电压，这三高一低的特色注定GDDR5将占领当今 显卡显存使用的绝对大比例。

　　我们前文曾提过NVIDIA针对GeForce GTS 450在中国市场设计的更好定位的公版，频率高达875MHz/1750MHz/4000MHz，而全球的公版频率为783MHz/1566MHz /3600MHz。不过无论哪种版本都是128bit/1024MB的组合，与GeForce GTX 460两个版本的设计有区别。

标配8颗SAMSUNG K4G10325FE-HC05颗粒

　　GeForce GTS 450公版产品标配了8颗SAMSUNG K4G10325FE-HC05颗粒，每颗规格为32M*32bit，构成128bit/1024MB的显存规格组合。

　　SAMSUNG K4G10325FE-HC05颗粒的理论极限等效频率为4000MHz，也就是说中国公版产品的显存频率已经为该颗粒的极限，不过我们知道理论极限并非 颗粒的实际极限，起码还有10%左右的提升，再搭配上GF106的核心超频能力，整个产品还有很大潜力可挖。

 
显存颗粒布局方式(一)使用GF106-250-KA-A1核心

　　
显存颗粒布局方式(二)使用GF106-250-KB-A1核心

　　显卡共使用了了8颗PCB，分别位于PCB正反面各四颗。不过细心的用户会发现，在PCB正反两侧各有两个空焊显存位，再加上核心上GF106-250-KA-A1中“KA”的标识，不难让大家联想到GeForce GTX 460 768MB产品。

　　GeForce GTS 450显存布局及空焊揭秘

　　那么GeForce GTS 450也会像GeForce GTX 460 768MB一样留有硬件规格升级空间？

GeForce GTS 450核心及显存位设计

　　我们可以看到在GeForce GTS 450的产品设计图上，仅有8颗显存设计。同时还可以看到需要6pin外接供电，PCI-Express为2.0版本；在视频信号输出接口上，根据上图了 解到可以采用DVI*2+Mini HDMI或DVI + DP + Mini HDMI的组合，不过根据实际送测各品牌样卡了解到，D-Sub接口同样可以加入到组合中；最后SLI MIO桥仅为一个，与GeForce GTX 460一样。

PCB1060显存位设计

　　NVIDIA为GeForce GTS 450设计的公版PCB版本好为P1060，PCB预留显存焊位12个，正反各6个。

　　
核心型号与显存为之间的关系

　　通过上图我们能够看到GeForce GTX 460 768MB的痕迹，与其一样，空焊有边4颗显存，对应的核心代号为“KA”，空焊中间4颗为“KB”，以此类推空焊左边4颗就为“KC”。

三种核心型号对应三种显存位

　　根据上图我们了解到，GF106的显存控制器只能对打开2组控制接口，也就是说KA、KB、KC三个任意二 者组合。同时必须为特定的KA、KB、KC位置，不能任意位置空焊4颗显存，与之对应的核心就为GF106-250-KA-A1、GF106-250- KB-A1、GF106-250-KC-A1。

　　作为NVIDIA在4系列显卡中唯一的第一次发布即为满规格产品，预留的4个显存位有何寓意我们目前不知道，也许在GF106核心里还有很多秘密等待NVIDIA告诉我们，或者我们自己去发现。