在9月2日的發(fā)布會中，黃仁勛先生不止一次強(qiáng)調(diào)了“這是有史以來最偉大性能提升”。而從發(fā)布會展示的效果來看，RTX 30系顯卡用雙倍加量不加價來形容都不為過。并且第二代RTX的Ampere架構(gòu)所帶來最直接的變化就是在性能方面暴漲，所以發(fā)布會前的種種煙霧彈也就顯而易見了，下面筆者就給大家?guī)鞱VIDIA GeForce RTX 3080的首發(fā)評測。

01 NVIDIA GeForce RTX 3080 外觀

下面我們先來看看這次NVIDIA RTX 3080 顯卡的外觀，首先在外包裝上，一向是NV的極簡風(fēng)格，方方正正的硬紙盒子，主色調(diào)以黑色為主，輔以玫瑰金色紋路，而這次NVIDIA也罕見的沒有用綠色，整體看起來有點(diǎn)像Tesla V100。

外包裝與顯卡

入手顯卡之后，給人的第一感覺就是質(zhì)感極強(qiáng)，堪稱工業(yè)設(shè)計(jì)典范。在發(fā)布會當(dāng)中我們也看到此次的RTX 30系顯卡在外觀方面做了極大改變，卡身大面積被散熱鰭片覆蓋。

而在拿到顯卡后，我居然發(fā)現(xiàn)所有散熱鰭片上都有啞光涂層，所以觸感更偏溫潤。而顯卡的外殼部分，采用了大面積的金屬包裹，表面為磨砂材質(zhì)。

散熱鰭片全部采用了啞光涂層

NVIDIA這款RTX 3080拿在手里給人的第一感覺就是——完美。這絕對是件藝術(shù)品，雖然以往在公版評測的時候我們都會驚嘆其做工精致，但像這次如此巧妙地將大面積的金屬融合在一起，形成剛?cè)岵?jì)，絕對在設(shè)計(jì)之初下了很大功夫，而這種效果弄不好就會成為一個“鐵疙瘩”。

GeForce RTX 3080外觀展示

之所以RTX 30系顯卡的外觀需要大改，是因?yàn)樵谏岱矫嫱瑯幼隽祟嵏残缘脑O(shè)計(jì)。它采用了雙軸流式設(shè)計(jì)，RTX 3080主動散熱的風(fēng)扇為一前一后，根據(jù)官方數(shù)據(jù)，空氣流量相較于之前的設(shè)計(jì)增加55%，散熱效率提升30%，靜音效果提升至3倍。

散熱系統(tǒng)示意

具體的工作原理如上圖所示，這也是NVIDIA顯卡第一次將散熱系統(tǒng)與機(jī)箱整體散熱結(jié)合，形成協(xié)同工作。

散熱系統(tǒng)工作原理

新的散熱系統(tǒng)，可以吸入外部的冷空氣，流經(jīng)GPU，并將熱空氣直接從機(jī)箱背部排出。另一個背面拉動式風(fēng)扇同樣吸入冷空氣，但流經(jīng)熱管上的散熱鰭片，并通過機(jī)箱整體的散熱系統(tǒng)引導(dǎo)至機(jī)箱背部排出。

PCB版對比

在顯卡內(nèi)部的PCB板上NVIDIA也做了非常大的調(diào)整，為了搭配新的散熱系統(tǒng)，此次采用了超高密度的PCB板設(shè)計(jì)，前端為“V”字造型，體積較之前縮小了50%。

從圖中可以看到板子上密密麻麻的元件排布，中間為RTX 3080的核心，四周分布10顆顯存顆粒，同時還有兩個空焊位置。

GeForce RTX 3080 PCB大圖

18相供電依次排列在芯片左右兩側(cè)，鉭電容分布在邊邊角角的位置。另外供電接口可以看到位于整塊板子的右上方，其空間也真的只能容納下單接口了，可以說整塊PCB板幾乎沒有任何富裕位置。

內(nèi)附的供電轉(zhuǎn)接線

由于本次公版顯卡采用了單12pin的供電接口，為了方便適配玩家現(xiàn)有的電源，包裝內(nèi)還附帶了一根轉(zhuǎn)接線，可以將單12pin專為8+8pin，不過由于接口的方向設(shè)計(jì)，會正好擋住“GeForce RTX”的信仰logo，略微有些瑕疵。

02 NVIDIA Ampere架構(gòu)帶來的變化

下面我們就來看看，“有史以來最偉大性能提升”相比第一代的RTX Turing架構(gòu)，NVIDIA Ampere會有哪些變化吧。

第一代RTX架構(gòu) Turing

第二代RTX架構(gòu) Ampere

首先來簡單回顧一下在9月2日發(fā)布會的PPT上我們都看到了什么，相較于初代的Turing RTX架構(gòu)，NVIDIA Ampere架構(gòu)在算力上有著成倍的增長，每個時鐘執(zhí)行2次著色器運(yùn)算，而Turing為1次，著色器性能達(dá)到30 TFLOPS單精度性能，而Turing為11 TFLOPS。

NVIDIA Ampere架構(gòu)翻倍了光線與三角形的相交吞吐量，RT Core達(dá)到58 RT TFLOPS，而Turing為34 RT TFLOPS。

另外在全新的Tensor Core中，可自動識別并消除不太重要的DNN權(quán)重，處理稀疏網(wǎng)絡(luò)的速率是Turing的兩倍，算力高達(dá)238 Tensor TFLOPS，而Turing為89 Tensor TFLOPS。

芯片說明

全新的NVIDIA Ampere GPU核心擁有280億個晶體管，628平方毫米的面積，基于三星的8nm NVIDIA定制工藝，來自美光的GDDR6X顯存，以及我們上面說的，三大處理核心均為初代Turing的兩倍速率，構(gòu)成了有史以來性能最強(qiáng)大的Ampere。

而NVIDIA Ampere架構(gòu)的強(qiáng)大性能并不是NVIDIA一蹴而就，可以說在20系顯卡中所采用的Turing架構(gòu)功不可沒，下面我們先來看看完整的GA102核心。

完整的GA102核心

完整的GA102 GPU包含7個GPC（圖形處理集群）42個TPC（紋理處理集群）以及84個SM（流處理器）組成。GPC是占據(jù)主導(dǎo)地位的高級模塊，擁有所有的關(guān)鍵圖形處理單元，每個GPC包含一個專用光柵引擎。在新的NVIDIA Ampere架構(gòu)中，每個GPC還包含了兩個ROP分區(qū)，每個分區(qū)包含8個ROP單元。下面我們來看看每個SM單元的變化。

SM詳解

在每個SM中，包含四個大的處理分區(qū)共128個CUDA核心，4個第三代Tensor Core，1個第二代RT Core，1個256 KB的緩存文件，1個128 KB的L1緩存，這個L1緩存可以根據(jù)不同的工作需求來調(diào)配緩存，工作效率發(fā)揮至最大。

另外大家都知道本次RTX 3080的CUDA數(shù)量暴增至8704個，而RTX 3090的CUDA數(shù)量更是達(dá)到了驚人的10496個，但是大家要知道專業(yè)計(jì)算卡Tesla A100的GA100核心，擁有更大的核心面積，更多的晶體管數(shù)量，理論上只有8192個CUDA，那RTX 3080又是如何達(dá)到這種效果的呢？

其實(shí)是因?yàn)楸敬蜰VIDIA Ampere的SM在Turing基礎(chǔ)上增加了一倍的FP32運(yùn)算單元，這就使得每個SM的FP32運(yùn)算單元數(shù)量提高了一倍。

完整的GeForce RTX 3080核心

而通常我們計(jì)算顯卡的CUDA數(shù)量，并不是把SM中的所有單元加起來計(jì)數(shù)，而是只統(tǒng)計(jì)FP32單元的數(shù)量，所以這樣一來答案就顯而易見了，SM中的FP32 : INT32 從 1:1 變?yōu)?2:1，如RTX 3080的8704個CUDA，其實(shí)它只有4352個INT32單元，但由于內(nèi)部的FP32數(shù)量翻了一倍，所以最終實(shí)現(xiàn)了8704這個驚人的數(shù)字。

不過這樣究竟算不算“虛標(biāo)”？其實(shí)對于現(xiàn)在的游戲來說，浮點(diǎn)運(yùn)算相比整數(shù)計(jì)算要常用的多，所以翻倍的FP32真的能帶來性能翻倍的提升。

光追工作原理示意

在此次的NVIDIA Ampere架構(gòu)中，NVIDIA官方宣布為第二代RT Core，它和第一代有什么不同呢。首先要知道RT Core的工作原理是，著色器發(fā)出光線追蹤的請求，交給RT Core來處理，它將進(jìn)行兩種測試，分別為邊界交叉測試（Box Intersection testing）和三角形交叉測試（Triangle Intersection testing）?；贐VH算法來判斷，如果是方形，那么就返回縮小范圍繼續(xù)測試，如果是三角形，則反饋結(jié)果進(jìn)行渲染。

而光線追蹤最耗時的正是求交計(jì)算，因此，要提升光線追蹤性能，主要是對兩種求交（BVH/三角形求交）進(jìn)行加速。

RT Core的變化

在Turing的RT Core中，可以每個周期完成5次BVH遍歷、4次BVH求交以及一次三角形求交，在第二代RT Core 里，NVIDIA增加了一個新的三角形位置插值模塊以及一個的額外的三角形求交模塊，這樣做的目的是為了提升諸如運(yùn)動模糊特效時候的光線追蹤性能。

運(yùn)動模糊渲染原理

第二代RT Core可以讓光線追蹤與著色同時進(jìn)行，進(jìn)行的光線追蹤越多，加速就越快，它將光線相交的處理性能提升了一倍，在渲染有動態(tài)模糊的影像時，按照NVIDIA自己的實(shí)測，比Turing快8倍。

稀疏深度學(xué)習(xí)

除了光線追蹤的強(qiáng)化，Ampere架構(gòu)的Tensor Core也得到了極大地加強(qiáng)，在第三代Tensor Core中，NVIDIA引入了稀疏化加速，可自動識別并消除不太重要的DNN（深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）權(quán)重，同時依然能保持不錯的精度。

首先原始的密集矩陣會經(jīng)過訓(xùn)練，刪除掉稀疏矩陣，再經(jīng)過訓(xùn)練稀疏矩陣，從而實(shí)現(xiàn)稀疏優(yōu)化，進(jìn)而提高Tensor Core的性能。

第三代Tensor Core的處理能力大大提升

所以最終的結(jié)果就是Tensor Core在處理稀疏網(wǎng)絡(luò)的速率是Turing的兩倍，算力高達(dá)238 Tensor TFLOPS，而Turing為89 Tensor TFLOPS。

同時在發(fā)布會中，黃仁勛還提到了一項(xiàng)新技術(shù)——RTX IO。目前很多游戲動輒幾十G甚至百G的安裝空間，對于存儲空間的負(fù)擔(dān)暫且不提，但存放在硬盤中的數(shù)據(jù)，如果顯卡想要讀取到，需要先由CPU從硬盤中讀取壓縮過的數(shù)據(jù)，經(jīng)過解壓縮再發(fā)送到顯存中。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換

在這個過程中，會占用多個CPU核心，壓力急劇增大，占用較多的內(nèi)存，而此時其實(shí)GPU是處于閑置狀態(tài)的。RTX IO的作用就是越過CPU解壓再傳輸數(shù)據(jù)這一步，直接從PCIE總線讀取硬盤上經(jīng)過壓縮的數(shù)據(jù)，并且完成解壓，降低CPU占用，變向提升了性能。

RTX IO可以極大解放CPU負(fù)擔(dān)

當(dāng)然這項(xiàng)技術(shù)作為系統(tǒng)底層的運(yùn)行方式改變，還需要借助微軟發(fā)布的DirectStorage來實(shí)現(xiàn)，對于目前容量的游戲來說，RTX IO的改善效果有限，但假以時日等游戲容量上百G成為常態(tài)的時候，這項(xiàng)技術(shù)將會發(fā)揮巨大的功效。

GDDR6X

在RTX 3080中，采用了GDDR6X顯存，GDDR6X擁有320bit的位寬以及19Gbps的帶寬速度，與采用GDDR6的Turing相比可提升40%的速度，在相同時間內(nèi)GDDR6X可以比GDDR6傳輸多2倍的數(shù)據(jù)。這對于需要大量數(shù)據(jù)負(fù)載的工作尤為重要，如光線追蹤的游戲、AI學(xué)習(xí)和8K視頻渲染。

同時搭配新增的HDMI2.1接口，可以支持單線8K的視頻輸出，而上一代HDMI2.0僅支持4K 98Hz的視頻輸出，如果想要連接8K電視，則需要更多的線纜支持。

03 3DMARK 理論性能測試

首先介紹一下測試平臺，為了保證此次評測能夠發(fā)揮RTX 3080顯卡的最佳性能，主板和CPU采用了目前桌面旗艦級配置，具體如下。

在測試成績上，基準(zhǔn)測試采用3DMARK，游戲性能測試使用游戲自帶Benchmark和FrameView取同場景平均值。

飛利浦猛騰275M1RZ

配合全新的Nano IPS顯示器可以暢快的體驗(yàn)畫質(zhì)和色彩的全方位升級，飛利浦猛騰275M1RZ顯示器不但帶來了全新的面板技術(shù)，還帶來了流光溢彩的燈效。在游戲和創(chuàng)作時也能給我們新的靈感和體驗(yàn)。

鑫谷昆侖KL-750G電源

鑫谷昆侖KL-750G是為高端游戲平臺打造的金牌電源，這款產(chǎn)品沿用了昆侖系列的中國風(fēng)設(shè)計(jì)，750W額定功率可以滿足高端游戲平臺的用電需求，80 PLUS金牌效能帶來了更好的節(jié)能表現(xiàn)，全模組輸出還能提供清爽的背線效果，和30系顯卡搭配相得益彰。

GPU-Z參數(shù)

首先看一下GPU-Z的參數(shù)，RTX 3080采用了GA102核心，三星8nm，芯片面積達(dá)到了628平方毫米，擁有8704個CUDA，頻率為1440-1710MHz，采用10GB GDDR6X顯存，位寬為320bit，顯存帶寬達(dá)到了760.3GB/s，光柵單元和紋理單元分別為96和272。

下面先進(jìn)行的是用來衡量顯卡DX11理論性能的3DMARK FS套裝：FS,FSE,FSU三者分別對應(yīng)顯卡在1080P、2K、4K的理論性能，取顯卡分?jǐn)?shù)實(shí)際測試結(jié)果如下：

3D MARK FS套裝測試

在針對顯卡DX11性能的3DMARK FS套裝測試中，RTX 3080比RTX 2080在FS中分?jǐn)?shù)高54%，在FSE中分?jǐn)?shù)高58%，在FSU中分?jǐn)?shù)高67%。不難發(fā)現(xiàn)在越高的分辨率分?jǐn)?shù)差距越大，同樣的在光追效果和DLSS效果中差距也會更大，下面我們會詳細(xì)介紹。

3D MARK TS套裝測試

而在針對DX12性能的Time Spy和Time Spy Extreme測試中，RTX 3080比RTX 2080的TS分?jǐn)?shù)高65%，TSE中分?jǐn)?shù)高76%。不難發(fā)現(xiàn)，在DX12環(huán)境中RTX 3080的表現(xiàn)尤其突出。

3D MARK 光追測試

PortRoyal是3DMARK中專門針對光追性能的測試項(xiàng)，RTX 3080相比RTX 2080的分?jǐn)?shù)提升了79%。

理論測試的分?jǐn)?shù)雖然是顯卡性能非常重要的評判標(biāo)準(zhǔn)，不過實(shí)際的游戲幀數(shù)表現(xiàn)可能才是玩家最關(guān)心的，下面我們來看游戲?qū)崪y。

04 游戲性能測試

在游戲性能測試中，我們選擇了《控制》、《古墓麗影暗影》、《DOOM Eternal》、《德軍總部新血脈》《孤島驚魂5》、《刺客信條奧德賽》、國產(chǎn)游戲《邊境》、《光明記憶：無限》的benchmark跑分軟件。其中《控制》和《DOOM Eternal》沒有游戲自帶benchmark，所以我們選擇FrameView取同場景游戲的平均值來做計(jì)算，但準(zhǔn)確性肯定無法和benchmark相比。

《控制》游戲測試

首先是大作《控制》，目前《控制：最終合輯》登錄steam，這款游戲在物理破壞和光影效果十分出色，并且由于設(shè)置中自帶多項(xiàng)選擇，所以我們的測試分為2組6測，第一組為預(yù)設(shè)最高畫質(zhì)下，RTX OFF/DLSS OFF，第二組為預(yù)設(shè)最高畫質(zhì)下，RTX 高/DLSS ON，我們可以看到上圖中的具體表現(xiàn)。

其中在1080P分辨率下RTX 3080比RTX 2080的分?jǐn)?shù)高58%和55%；2K分辨率下高73%和68%；4K分辨率下高71%和84%，可以看出分辨率越高，光追效果越好，RTX 3080領(lǐng)先分?jǐn)?shù)就越多。

《古墓麗影暗影》游戲測試

在《古墓麗影暗影》中，由于加入了光追和DLSS效果，所以我們也分為2組6測，第一組為預(yù)設(shè)最高畫質(zhì)下，RTX OFF/DLSS OFF，第二組為預(yù)設(shè)最高畫質(zhì)下，RTX 超高/DLSS ON。其中RTX 3080比RTX 2080在1080P分辨率下，高30%和45%；2K分辨率下高57%和55%；4K分辨率下高70%和65%，整體提升幅度在50%-70%之間。

《DOOM Eternal》游戲測試

《DOOM Eternal》是毀滅戰(zhàn)士系列的最新作品，對于機(jī)器的配置要求比較低，主要以爽快為主。其中RTX 3080比RTX 2080在1080P分辨率下高47%；2K分辨率下高59%；4K分辨率下高74%。不過由于《DOOM Eternal》同樣沒有benchmark，只能去場景平均值，并且場景內(nèi)存在大量煙霧效果，幀數(shù)并不準(zhǔn)確，僅供參考。

《德軍總部新血脈》游戲測試

在《德軍總部新血脈》中，由于自帶兩個benchmark，所以我們的數(shù)據(jù)取跑分均值。其中RTX 3080比RTX 2080在1080P分辨率下的分?jǐn)?shù)高23%，2K分辨率下高44%；4K分辨率下高57%。

《刺客信條奧德賽》游戲測試

接下來是眾生平等奧德賽，雖然叫眾生平等，但從圖中我們可以看到真的有顯卡能在4K分辨率下穩(wěn)定60幀以上了。其中RTX 3080比RTX 2080在1080P分辨率下分?jǐn)?shù)高38%；2K分辨率下高42%；4K分辨率下高54%。

《孤島驚魂5》游戲測試

《孤島驚魂5》同樣算是優(yōu)化比較到位的3A大作，RTX 3080比RTX 2080在1080P分辨率下分?jǐn)?shù)高20%；2K分辨率下高61%；4K分辨率下高92%。

《光明記憶：無限》游戲測試

《光明記憶：無限》是由飛燕群島工作室開發(fā)的《光明記憶》新系列，目前還沒有游戲提供試玩，不過benchmark的跑分軟件官方已經(jīng)提供，我們在測試的時候由于無法關(guān)閉光追選項(xiàng)，故所有測試成績均為“RTX 高/DLSS 質(zhì)量”模式下進(jìn)行。

在1080P分辨率下，RTX 3080比RTX 2080分?jǐn)?shù)高58%，2K分辨率下高91%，4K分辨率下高105%。

《邊境》游戲測試

《邊境》同樣是一款來自柳葉刀工作室的國產(chǎn)3A大作，具體發(fā)售日期不明，目前僅提供了benchmark跑分軟件。同樣的目前跑分軟件不支持關(guān)閉光追選項(xiàng)，所以在測試時我們選擇“RTX 高/DLSS 質(zhì)量”下進(jìn)行。

在1080P分辨率下，RTX 3080比RTX 2080分?jǐn)?shù)高68%，2K分辨率下高75%，4K分辨率下高79%。

05 溫度功耗測試

在溫度功耗測試方面，室溫24℃，我們并沒有采用全封閉式的機(jī)箱，而是采用測試平臺的方法，這樣做可以最大限度的保證顯卡除了自身散熱外將風(fēng)道等外因減小到最低。

功耗測試（點(diǎn)擊查看大圖）

功耗測試中，我們選擇FurMark軟件進(jìn)行拷機(jī)測試，功耗僅計(jì)算顯卡自身。可以看到新的NVIDIA Ampere架構(gòu)顯卡，確實(shí)是功耗大戶在峰值情況下兩款軟件略有出入，但整體平均在310W-315W之間。

溫度測試

溫度方面，本次的RTX 3080依然控制在75℃左右，而RTX 2080的核心面積為545平方毫米，RTX 3080的核心面積為628平方毫米，足足大了15%，但溫度依然控制的不錯，在散熱設(shè)計(jì)方面，RTX 3080確實(shí)是下了功夫的。

06 Ampere On the Way

關(guān)于NVIDIA GeForce RTX 3080顯卡的測試在這里就告一段落，而NVIDIA在發(fā)布會中公布的更多軟件及技術(shù)我們后續(xù)也將會為大家?guī)碓敿?xì)的體驗(yàn)和測試。

相信在看完發(fā)布會后，所有玩家大呼“過癮！真香！”性能顯著提升但價格不變，用震驚世界這個詞來說也絲毫不為過。當(dāng)年GTX 10系顯卡性能翻倍的神化，在RTX 30系顯卡中再次實(shí)現(xiàn)了。

30系顯卡綜合參數(shù)

其實(shí)在整場發(fā)布會下來，最讓筆者感到不可思議的還是Marbles場景演示。在兩個月前發(fā)布GA100中的廚房演講上，黃仁勛展示了完全光線追蹤的實(shí)時圖型Marbles，當(dāng)時使用的顯卡為 Quadro RTX 8000 專業(yè)圖形卡，但僅能以720P 每秒25幀來呈現(xiàn)。而發(fā)布會中黃仁勛帶來了增強(qiáng)版的夜間Marbles模型，增加了更多光線效果并且還增加了景深效果，最終能以1440P分辨率 每秒30幀來呈現(xiàn)，性能提升了4倍。

更加復(fù)雜的Marbles模型場景

演示中的動畫完全由光線追蹤完成實(shí)時渲染，無光柵化處理，并且場景中多達(dá)數(shù)百個光源，完全沒有預(yù)烘焙，所以最終呈現(xiàn)在我們眼前的是這樣電影級的畫質(zhì)。

完全的純光線追蹤，完全的路徑追蹤，這在圖形學(xué)是作為圣杯級別的存在，而現(xiàn)在它竟是標(biāo)配，對于視頻的演示效果，筆者只想說，Ampere作為有史以來最大的性能飛躍，毫不夸張。

未來可期

而價格方面，30系顯卡的整體定價非常良心，RTX 3080相比RTX2080性能接近2倍提升下，售價保持不變。而RTX 3080的定位大家不要忘了是目前的旗艦級產(chǎn)品，對于大部分玩家來說是性能過剩的，所以在不久的將來30系普及后，相信3000-5000元的價位就能讓用戶輕輕松松享受到頂級體驗(yàn)。即便預(yù)算不夠，后續(xù)NVIDIA還將會推出甜品級的顯卡，性能較今天的甜品級也是有翻倍提升。至于萬元以上的RTX 3090顯卡，會用在更多有深度學(xué)習(xí)需求的用戶上，至少以目前來說，它的定位依舊是在游戲之上。

同時也有玩家會問，RTX 20系顯卡如此“短壽”算不算失敗的一代，我認(rèn)為不算。Turing為我們開創(chuàng)了光線追蹤和AI學(xué)習(xí)的新世界，奠定了GPU未來的發(fā)展方向，真正意義上實(shí)現(xiàn)從性能的堆砌到質(zhì)的改變。而Ampere則是站在巨人的肩膀，將上一代的路走的更寬更扎實(shí)。

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