决战性能之巅！NV双芯旗舰GTX590评测
日 00:00&&&出处：&& 作者:蒋尚文&&
　　 虽然我们对欺实马没有办法，只能说声神马都是浮云。虽然我们推开两千块的房门连几毛钱的游戏都玩不安生，但可以聊以慰藉的是，我们每天都在享受科技进步所带来的各种便利。作为一名家用电脑的使用者，这种感受也许会更加明显和直接。从任天堂到次时代，从巫毒到GTX580，我们面前的屏幕从一个墨绿色小窗发展成了今天的LED显示器，显示的画面也从一个个像素游戏慢慢演变成了几乎可以以假乱真的拟真画面。而带动这些科技进步的正是图形芯片一日千里的发展。
　　泡泡网显卡频道3月25日&从2001年开始到现在，NVIDIA和AMD（ATI）两大图形巨头烽火已逾十年，而半年更新、一年换代也成为显卡领域的“摩尔定律”。而旗舰级显卡作为两大阵营最强3D图形性能的代表，肩负着展示技术、树立形象、打击竞争的特殊使命。每一次顶级产品的对决都可以用惊天地、涕鬼神来形容！&
　　 随着图形争霸日趋白热化，晶体管的集成度已经逼近现有制造工艺所能承载的极限，再往上堆积，GPU核心的功耗发热将超出显卡的极限。于是采用GPU集联技术的双核心显卡粉墨登场，给我们带来超越极限的巅峰对决！
　　 每当改朝换代，新君登基之时，我们自然不会吝惜笔墨，这次的主角则是NVIDIA Fermi之绝唱，集成完美双GF110核心的王者GTX590——
　　 一款最近接不可思议的显卡发布了！
第一章：NVIDIA GTX590产品解析
1.1 史无前例！GTX590：NVIDIA 60亿晶体管单卡双芯卡皇降临
　　 首先我们来看看NVIDIA的公版产品，作为NVIDIA目前最顶级的型号，GTX590在硬件配备方面可以看成是将两片标准规格GTX580合二为一，搭载了两颗GF110显示核心，显存规格也是GTX580的两倍，达到B容量，流处理器则达到1024个。
　　 一般来说，NVIDIA的高端产品一般都会搭载一款全覆式散热器，并使用涡轮风扇进行散热，而在GTX590上，一颗9扇叶风扇取代了涡轮风扇被安置在两颗显示核心中间，同时帮助两颗显示核心完成散热工作，黑色导流罩覆盖整个卡身部分，两端开有出风口，一部分热气流会被直接排出机箱，另一部分则会留在机箱内通过机箱风道自然流出。
　　 以往我们总认为普通风扇会由于空气湍流问题在散热效能方面没有涡轮式风扇好，而这次NVIDIA恰恰在最顶级型号上采用了普通风扇，其散热效能我们将在后面的满载温度测试中进行验证。
　　 散热风扇两侧的显示核心上方各有一块真空腔均热板，铝制鳍片直接焊接在均热板上，做工看起来相当不错，这样一来，散热效率便更多取决于风扇效率。
　　 拆掉散热器可以看到整齐排列在黑色PCB上的各种元件，最显眼的就是那两颗GF110显示核心了，每块显示核心周围的PCB正反两面各有6颗三星GDDR5显存颗粒，合计共有3072MB显存容量，默认核心/显存/Shader频率为608/MHz，设定比GTX580稍低，这是充分考虑到散热和供电能力的做法，即便如此GTX590的功耗也达到365W，需要由两个8Pin口辅助供电。
　　 为了同时支持两颗GF110显示核心运作，GTX590在供电模块共配备10相供电，并且使用了大量贴片元件，显卡背面可以看到众多钽电容和多层陶瓷电容，高品质用料保证了显卡工作稳定性。&
　　 供电部分旁边有一棵芯片非常显眼，这就是著名的NF200芯片，主要为两颗GF110显示核心提供SLI服务，到此为止，解决了供电、散热、协同工作等问题后，两颗GF110显示核心顺利完成合体。&
　　 上图中是显卡背面的元件分布，NVIDIA为左右两侧的核心与显存部分配备了金属背板，起到保护作用，同时辅助显存散热。显卡提供一个SLI接口，支持四路SLI。
　　 相对GTX580，GTX590在接口方面增加了一个DVI口，形成三个DVI加一个Mini DP接口的规格，可以支持3屏显示以及3D立体幻境。
首发产品：GTX590
1.2 华硕GTX590
　　 作为NVIDAI的一线合作品牌，华硕、索泰、七彩虹等品牌也都在第一时间发布了各种旗下的GTX590产品，下面我们就来看看首批曝光的各家GTX590显卡。
　　 华硕的GTX590相对其他品牌送测的显卡来说包装有些寒酸，不过相信华硕会将最好的设计都留到玩家国度版GTX590中去，这样的话还是相当值得期待的。
　　 由于显卡接口部分只提供DVI口和Mini DP接口，为适应更多用户的使用需要，华硕在包装内附赠了一个DVI转Mini HDMI接口和一个DVI转VGA接口，此外还有一个双六Pin转8Pin线，一些电源接口配置不足的用户会用得上。
首发产品：索泰GTX590极速版
1.3 索泰GTX590极速版
　　 要最快最高效得提升单片显卡的性能就是采用旗舰双核设计，但是旗舰核心本身功耗较高，对于厂商来说要把两颗核心整合到一张PCB上，其难度之高可想而知。随着新一代GTX500核心的功耗得到较好的控制，第四代双核显卡也正式降临-GeForce GTX590。
　　 GTX590极速版使用了做工上乘的铝质保险箱作为包装盒，搭配风格粗犷的银卡外卡通箱，外观极具冲击力，内卡部分使用防静电泡棉，打开犹如电影中的狙击枪保险箱，只是狙击枪变成了玩家手中的显卡。保险箱内含一个索泰定制的军牌编号和显卡SN条码，限量上市100片，彰显其定制限量的珍贵。
　　 GTX590极速版一改NVIDIA过去常用的尾端涡轮风扇设计，全新的中置风扇设计可以为两颗GTX 500核心实现同时散热，最大化的利用中置风扇带来的高效能散热，优雅的外观设计只需占用双槽空间，为组建Quad SLI奠定了基础。
　　 GTX590极速版采用12层2盎司11寸（30CM）PCB，由于刻意将显卡的体积控制在双槽范围内，元件的使用非常高档和尽可能缩小体积，大量使用贴片高分子聚合物电容和小体积电感，整体元件数量极多！双8PIN电源接口处拥有power Monitor电路，能更好的控制显卡总体功耗。
　　 PCB背面最疯狂的要数数量超多的贴片聚合物电容和MLCC电容，密密麻麻的集中在供电电路的输出滤波上，可谓不惜工根本。另外12颗GDDR5显存会使用一体式散热片辅助散热，同时避免超长的PCB出现变型情况。
　　 采用了两颗最新步进编号为GF110-351-A1 40nm工艺的核心。这款核心的规格和目前市场上的GTX580规格完全相同，拥有512个流处理器，支持384bit显存带宽。3D Vision surround、PhysX物理加速和CUDA通用计算三大法宝大大扩展了显卡应用范畴。
　　 整个显卡采用了24颗0.4ns GDDR5显存，组成破纪录的bit恐怖规格，海量的显存容量，即使在最苛刻的AA模式下也可以流畅的运行DX11游戏，默认频率607/MHz，略微保守的频率设定为发烧玩家留足了超频空间。
　　 采用超高转换效率的二代数字供电，CHL8266数字PWM为每个GPU核心提供5相供电，采用英飞凌最新推出的TDA21211 DrMOS，整合高性能MOS和Driver从而大大节省了占用面积，单相提供超过40W的输出能力；显存部分2相设计足以满足12颗显存的使用需求。配合PowerMonitor电路，可以更精准的实现功耗控制。
　　 双核单卡的实现关键所在-NF200，NF200拥有48条PCI-E通道，它负责构建显卡内部的SLI功能，使两颗核心都能以全速PCI-E X16运行，避免出现性能瓶颈。
　　 真空腔均热板的作用类似于一个巨大的热管，传热性能极高，能快速将核心的瞬时热量传递到鳍片中。致密的散热鳍片与底部的真空腔均热板浑然一体，形成一个超大面积的散热整体，无需过高的风扇转速即可让两颗GTX500核心保持在较低的运行温度。
　　 屏蔽完备的显示输出部分电路，提供3*DVI+Mini HDMI，GTX590极速版和旗舰GTX580相比最大的改进就是单卡即可实现3D Vision Surround，无需再组双卡系统。
　　 为隆重其事，凡购买GTX590极速版的玩家索泰都将赠送终生白金会员资格，成为索泰历史上首批白金会员，享受众多专属的购卡优惠；只需填写包装中的临时会员卡，然后将资料寄回索泰公司，索泰将玩家的专属会员卡和一个价值218元朗琴天梭T6微型音响赠送到你手中。
首发产品：映众GTX590
1.4 映众旗舰级GTX590
　　映众（Inno3D）GeForce GTX 590完全基于公版设计，采用NVIDIA最新的40nm制造，板载两颗GF110-351-A1核心，配备了1024个CUDA处理器，能完美支持DirectX 11标准！显卡搭配最新的GDDR5显存，显存位宽为384Bit。技术规格方面，GTX580完美支持DirectX 11，CUDA，PhysX，3Way SLi，3D Vision，PureVideo，OpenGL 4.1，Two dual-link DVI-I以及mini HDMI 1.4等。
　　显卡采用NF200-P-SLI-A3做为桥接芯片，此前GTX295就是采用这个方案。NF200-P-SLI-A3芯片能够提供16条PCI-Express Line，也就是说在单PCB内部为两颗G200核心提供双x8的PCI-Express通道，同时组建SLI模式。另外，显卡还配备了一个Sli接口，支持显卡组建Quad Sli系统。
　　映众（Inno3D）GeForce GTX 590显卡板载高达B海量的GDDR5显存，位宽为384Bit *2，核心与显存频率分别为607/3414MHz，玩家还可以进一步挖掘其超频潜力。当然，对于这样的顶级卡皇而言，频率已经不是影响性能的最重要因素。
　　为保证强劲的性能，映众（Inno3D）GeForce GTX 590显卡为每个核心提供了5+2相供电，强大的供电和稍低的频率给玩家预留了很大超频空间。对于顶级卡皇而言，其用料自然非常奢华，包括日系三洋电容，铁素贴片式电感以及8脚MOS管，属于军工级别的用料水准。此外，显卡还需要两个8 Pin的外接供电，功耗方面，显卡的TDP为365W。
　　映众（Inno3D）GeForce GTX 590显卡采用全公版散热设计，充分保证核心及显存等组件的散热效率。与GTX580类似，映众（Inno3D）GeForce GTX 590显卡配备的是均热板散热方案，相比传统的热管方案，采用均热板的好处是具备扩展热阻低，均匀的热通量、热量扩散快速、重量轻等诸多优点。风扇设计在两个核心中间，可以及时带走热量。当然，对于玩家们而言，大家更期待于采用更豪华散热设备的冰龙版本。
　　接口部分，映众（Inno3D）GeForce GTX 590显卡配备了三个DVI接口以及一个mini Displayport接口，理论上至少支持4屏显示。完全可以满足高端玩家对于输出的苛刻需求。
首发产品：七彩虹iGame590
1.5 七彩虹iGame590
　　 作为NVIDIA亚太区合作最紧密的AIC之一的七彩虹，在第一时间获得了首发权，接下来，让我们看看七彩虹的iGame590-GD5 CH版 3G的真容。
　　 iGame590基于NVIDIA公版设计，采用了两颗目前NVIDIA面向零售市场基于Fermi2.0架构的顶级芯片GF110，装备了1024个CUDA Core（流处理器）、96个ROPs、128个纹理单元，组成了恐怖的2×384bit的显存带宽。而对之前发布的GTX580，它拥有512个CUDA Core（流处理器）以及384bit的显存位宽，对比GTX580的规格我们可以看到，GTX580的规格正好为它的一半，所以我们是否能够理解为GTX590就是双GTX580呢？
　　 两块核心均采用5相供电，显存部分则分别采用两相供电，这和GTX580的供电设计有异曲同工之妙。把整个10+4相供电做在一块PCB上，不得不惊叹其鬼斧神工的设计。
　　 PCB的设计虽然有独到之处，若不能有效解决散热问题，那也无法成就“卡皇”。下面让我们看看iGame590是如何解决它的散热的。
　　 首先，iGame590的涡轮式风扇置于中间，左右芯片有独立的散热模组。这种设计让我们首先想到两年前的GTX295单卡双芯的设计。涡轮式风扇的优势是能够有效解决风道定向和风压的问题。利用散热器的风道，将冷风抽进两遍的散热模块。
　　 其次，iGame590的针对核心的散热部分采用均热板。这种均热板与在GTX580上采用的如出一辙，配合紧密在均热板上的散热鳍片，能够有效的将核心的热量迅速导出。
　　 iGame590的输出接口包括3个双链路DVI接口和1个Mini DisplayPort接口，供电采用双8-pin接口
　　 附件方面，iGame一直秉承着玩家·定制概念，为用户提供丰富的附件，让用户体验DIY的乐趣，除必要的显卡链接附件外，还提供功能丰富的iGame伴侣。
首发产品：铭瑄GTX590
1.6 铭瑄GTX590
　　 虽然GTX590的消息由来已久，但NVIDIA在这款产品的上的保密工作做得相当到位，在之前详细规格还不得而知，大家纷纷猜测究竟是GTX580×2还是GTX570×2。在3月24日，作为NVIDIA国内紧密合作伙伴，铭瑄在发布当日第一时间为大家带来了最新的GTX590终结者，并为大家逐一揭示顶级神器的详细规格。
　　 铭瑄GTX590终结者采用两颗完整GF110 GPU核心，每一颗芯片都是经过特别挑选，以确保高品质和可靠性。GTX590拥有高达1024个统一流处理器、128个纹理单元、96个ROP单元、2×384-bit 3GB GDDR5显存，你可以简单理解为GTX580×2，热设计功耗为360w，考虑到其为双核心显卡，对比起GTX580/570的热设计功耗244W和219W，显然要节能得多。
　　 铭瑄GTX590终结者核心/显存频率设定为607/1215MHz，板载24颗三星极速0.4ns GDDR5显存，显存容量达到了3GB，位宽为2×384-bit，这样的规格性能即使面对3连屏超高分辨率输出，依然可以保证全特效运行游戏的高流畅度。
　　 一体化散热能够最大限度确保显卡散热效能呢，每一个核心配备独立的真空均热板散热片，而风扇安置与上盖呈现阶梯式设计，这样设计有点在于组建SLI双卡系统时保证主卡散热能够获得充足的空气摄入量。
　　 输出接口方面，配备3个Dual link DVI，1个mini DisplayPort，由于是双芯架构，因此铭瑄GTX590终结者铁定支持NVIDIA Surround三屏环绕功能。
首发产品：盈通GTX590
1.7 盈通GTX590
　　 知名厂商盈通今日却抢先发布了盈通GTX590豪华版，相信这让期待已久GTX590的Nfan们激动不已，盈通GTX590到底啥样？
　　 首先我们从外观上来做个直面对比，在PCB长度方面，GTX590 PCB要比早前AMD发布的6990短了5CM。但是就实际测试的功耗和热量却要比6990低了些许。
　　 盈通GTX 590基于公版设计，采用两颗GF110 GPU核心，而且每一颗芯片都是手工精心挑选，确保高品质和可靠性。该卡显卡频率/核心频率为607/1215Mhz,拥有1024个流处理器、128个纹理单元、96个ROP单元、2×384-bit 3GB GDDR5显存，两个8pin辅助供电接口。特别值得一提的盈通GTX590功耗为365W，并非之前有传说的400w那么高。
　　 盈通GTX 590运行起来并没有那般吵闹，性能则完全满足《Crysis 2》在3D立体模式下的流畅游戏。GTX 590需要双8pin辅助供电，发热量也相当可观。[图片4][图片5]
　　 专为发烧级玩家量身打造的静音散热!特别值得一提的是，这款卡皇级别的显卡性能惊人，然而噪音并不大
三大双芯卡皇实物对比
1.8 剑锋所指：三大双芯显卡同台登场
　　 GF110核心要比RV870复杂很多，NVIDIA居然将显卡长度和散热器体积控制的如此出色，着实难能可贵。GTX590比HD5970和HD6990身材更加苗条，可以兼容更多的机箱，而通过对比图可以看出GTX590的外观较NVIDIA此前的公版卡风格有了很大的变化，没有采用噪音大但是效率低的涡轮风扇。
　　 GF110是由30亿颗晶体管打造的怪兽级核心，虽然使用了先进的40nm工艺，但功耗发热依然不低，使用单GF110的GTX580已然是旗舰级别。那么采用双GF110核心的显卡GTX590是否堪比哥斯拉？
　　 双芯设计让GTX590拥有超过一公斤的分量，但相对同类产品，GTX590还算轻的，这得益于GTX590更高效的散热装置，那质量的变小是否也让它游戏表现打折呢？相必大家已经对这款显卡的3D性能迫不及待了，下面马上进入下一章测试环节。
第二章：GTX590游戏3D性能测试
2.1 测试平台介绍
　　 为了让测试平台与今天测试的主角NVIDIA GTX590显卡相配，我们特意选择了目前比较高端的硬件配置与之搭配，确保能够最大化发挥出GTX590的实际性能，测试平台使用了Intel Core i7 2600K、共8GB DDR3 1600内存和一块来自华硕的P67主板，下面是具体配置和测试项目。
　　 为能够全面衡量GTX590显卡的实际性能，我们不仅采用了多款权威测试软件检测显卡综合效能，还采用不同DirectX版本游戏来检验显卡在不同环境下的适应能力，同时，测试中还专门加入了Physx效能测试和CUDA转码效率测试，接下来就一起来看看GTX590显卡在实际测试中的表现吧。
DX10理论测试：《3DMark Vantage》
2.2 DX10理论测试：《3DMark Vantage》
　　 软件介绍：作为最权威的DX10条件下显卡性能测试软件，3DMark Vantage可以全面衡量显卡真实图形性能，已成为业内最普及的测试软件之一。如果您想知道自家电脑的显示性能，不妨用它来进行测试，和我们的测试成绩进行对比。
　　 3DMark Vantage所使用的引擎在DX10特效方面和《孤岛危机》不相上下，但3DMark不是游戏，它不用考虑场景运行流畅度的问题，因此Vantage在特效的使用方面比Crysis更加大胆，“滥用”各种消耗资源的特效导致Vantage对显卡的性能压力大增。
　　 画面设置：3DMark Vantage中直接内置了四种模式，分别为Extreme（旗舰级）、High（高端级）、Performance（性能级）和Entry（入门级），只有在这四种模式下才能跑出总分，如果自定义模式就只能得到子项目分数了。我们此次测试选择了Extreme（旗舰级）进行测试。
　　 一片GTX580的性能已经十分惊人，让两块GTX580合体后又会怎样？在专门针对显卡DX10模式下图形性能进行测试的3DMakr Vantage软件对这一问题进行了充分说明，双GF110芯片的GTX590得分比单GF110芯片的GTX580提高超过55%，Extreme等级测试成绩接近20000，DX10下图形性能超过HD6990。单芯片显卡方面，NVIDIA GTX580和GTX570都取得了不错成绩，表现出较好应用性能。
DX11理论测试：《3DMark 11》
2.3 DX11理论测试：《3DMark 11》
　　 接下来就是测试的重头戏，DX11性能比拼。时至今日，依然没有任何一个测试软件或者游戏能够取代3DMark在游戏玩家心目中的地位，因为3DMark的魅力就在于它所带来的不仅仅是惊艳的画面，更重要的是向广大玩家提供了一种权威、系统、公正的衡量显卡性能的方式。
● 3DMark 11的特色与亮点：
1、原生支持DirectX 11：基于原生DX11引擎，全面使用DX11 API的所有新特性，包括曲面细分、计算着色器、多线程。
2、原生支持64bit，保留32bit：原生64位编译程序，独立的32位、64位可执行文件，并支持兼容模式。
3、全新测试场景：总计六个测试场景，包括四个图形测试（其实是两个场景）、一个物理测试、一个综合测试，全面衡量GPU、CPU性能。
4、抛弃PhysX，使用Bullet物理引擎：抛弃封闭的NVIDIA PhysX而改用开源的Bullet专业物理库，支持碰撞检测、刚体、软体，根据ZLib授权协议而免费使用。
　　 在主要针对显卡DX11效能的3DMark 11中，GTX590依然能够超越GTX580 50%以上，而HD6990则在这项测试中更具优势，稍稍领先于GTX590。虽然GTX580单卡成绩优于HD6970，但得益于更高的内部交火效率，HD6990最终以微弱差距胜出，当然这也与GTX590过低的默认频率设定有关。
Tessellation测试：《Heaven 2.1》
2.4 Tessellation测试：《Heaven 2.1》
　　 软件介绍：Unigine Engine最先发布了首款DX11测试/演示程序——Heaven Benchmark，其中大量运用了DX11新增的技术和指令，并主要针对系统Tessellation性能作出测试。
　　 画面设置：2.1版本进一步强化了Tessellation技术的应用，细分精度更高，画面更上一层楼，为了更好的测试不同Tessellation设置下的性能差异，我们选择了4AA和8AA两种设定,将Tessellation设定为最高Extreme模式，并对和两种分辨率进行测试。
　　 通过测试成绩统计可以看到，在单芯片显卡中，NVIDIA GTX580和GTX570有较为稳固的优势，但在两款双芯片解决方案的对比中，GTX590却仅与HD6990持平，又是内部SLI效率在作祟。
DX11理论测试：《石巨人》
2.5 DX11理论测试：《石巨人》
　　 游戏介绍：游戏引擎开发商BitSquid与游戏开发商Fatshark近日联合公布了一个展示DX11强大技术的DEMO。这个名为《StoneGiant》（石巨人）的DEMO，可以让玩家来测试自己PC显卡的DX11性能。BitSquid Tech即将提供PC平台的引擎，并且大概在今年第三季度将提供PS3和Xbox 360等其他平台的引擎。
　　 画面设置：StoneGiant是一款技术演示Demo，画面做的非常精美，进入之后可以选择开启关闭Tessellation以及DOF（DX11级别景深）进行测试，这两项技术都十分消耗资源，尤其是同时打开时。其中Tessellation技术对画质的改善最为明显，但DOF仔细看也有不小的画质提升，所以我们这里将Tesselation和DOF都开启进行测试。
　　 测试方法：游戏自带Benchmark。
　　 这项测试与《Heaven Benchmark》一样，主要针对显卡Tessellation能力进行测试，在这个测试中玩家可以根据不同设置直观体验Tessellation技术为游戏画面带来的变化，测试中NVIDIA GTX590借助于传统性能优势相对竞争产品取得了超过30%领先幅度。
DX11游戏测试：《尘埃2》
2.6 DX11游戏测试：《尘埃2》
　　 游戏介绍：《科林麦克雷》系列游戏是为纪念去世的英国拉力赛车手科林·麦克雷(Colin McRae)而制作的，因此在游戏过程中不难见到许多麦克雷过往的身影。与一年一款的极品系列赛车游戏不同，DiRT2距离前作已经两年之久，目前《科林麦克雷：尘埃2》主机版早已上市，几乎登陆所有的主机和掌机平台、好评如潮，而PC版由于支持DX11的缘故，所以被延期数月。
　　 画面设置：DIRT2堪称DX11游戏代表作，DX11的五大关键特性在这款游戏中都有体现，但却没有得到大范围的应用，都是点到为止。比如Tessellation主要体现在水洼和旗帜上，而赛车过程中也就那么几处采用了该技术，因此这款DX11的要求并不高，特效全开的话中端显卡都能跑动。
　　 测试方法：游戏自带Benchmark程序，会自动跑完一个固定的赛道，非常接近于真正玩游戏的模式。
　　 测试中我们将游戏显示选项中的各项特效都开到最高，并针对两种分辨率和4AA、8AA两种模式分别测试，参与测试的几款显卡性能都比较强悍，即便在大分辨率下也都能取得每秒60帧以上的成绩，事实上，这样的帧速对玩家来说已经感觉不到什么差异，但就性能来讲，GTX590在这款游戏中当仁不让成为冠军。
DX11游戏测试：《异形大战铁血战士》
2.7 DX11游戏：《异形大战铁血战士》
　　 游戏介绍：《Aliens vs. Predator》同时登陆PC、X360和PS3，其中PC版因为支持DX11里的细分曲面(Tessellation)、高清环境光遮蔽(HDAO)、计算着色器后期处理、真实阴影等技术而备受关注，是AMD大力推行的游戏之一，但是这样的主题难免让本作有很多不和谐的地方，暴力血腥场面必然不会少！发行商世嘉在2009年11月就曾明志，表示不会为了通过审查而放弃电子娱乐产品发行商的责任，因为游戏要维持“异形大战铁血战士”这一中心主题，无论画面、玩法还是故事线都不能偏离。
　　 画面设置AVP原始版本并不支持AA，但升级至1.1版本之后，MSAA选项出现在了DX11增强特效当中，当然还支持Tessellation、HDAO、DirectCompute等招牌。该游戏要求不算太高，所以笔者直接将特效调至最高进行测试。
　　 测试方法：游戏带Benchmark，其中测试画面颇代表意义，很好的体现了Tessellation异形身体以及HDAO等高级特效，希望这些特效能让系统发挥所有潜力。
　　 在两种分辨率测试中，分辨率下HD6990表现出了十分优秀的效能，大幅度领先于其他型号产品，而在高分辨率高画质条件下，GTX590则以超过40帧每秒的成绩领先于其他显卡。
DX11游戏测试：《地铁2033》
2.8 DX11游戏测试：《地铁2033》
　　 游戏介绍：《地铁2033》(Metro 2033)是俄罗斯工作室4A Games开发的一款新作，也是DX11游戏的新成员。该游戏的核心引擎是号称自主全新研发的4A Engine，支持当今几乎所有画质技术，比如高分辨率纹理、GPU PhysX物理加速、硬件曲面细分、形态学抗锯齿(MLAA)、并行计算景深、屏幕环境光遮蔽(SSAO)、次表面散射、视差贴图、物体动态模糊等等。
　　 画面设置：《地铁2033》虽然支持PhysX，但对CPU软件加速支持的也很好，因此使用A卡玩游戏时并不会因PhysX效果而拖累性能。该游戏由于加入了太多的尖端技术导致要求非常BT。
　　 测试方法：选用第三方Benchmark程序，这是一小段地铁隧道中的战斗场景，场面复杂战斗激烈，对显卡提出了严峻考验。
　　 游戏打造出了一个阴暗、充满危险的地下世界，复杂的环境让这款游戏在高画质下对显卡性能提出了极高要求，即便像GTX590这样的双芯显卡也只能取得每秒40帧左右的成绩，高画质下甚至达不到流畅运行的标准，而HD6990也面临同样的尴尬，两者成绩不相上下。
DX11游戏：《失落星球2》
2.9 DX11游戏：《失落星球2》
　　 游戏介绍：《失落的星球2》的游戏舞台是前作故事发生后十几年之后经过温暖化改变的EDN-3rd，这里将新增丛林等新场景，主人公也并非前作那样为一人，而是以“雪贼”们不同的视点展开故事。
　　 画面设置：前作相同，《失落的星球2》采用CAPCOM公司原创引擎MT Framework的最新版VER.2.0进行开发，游戏世界的表现将更加细致和美丽。而不仅仅是画面上的进化，本作将会在前作玩家要求基础上追加大量全新要素，新场景、新角色、新武器等自不必说，角色的动作也比前作更加丰富多彩。
　　 测试方法：游戏自带Benchmark，开启全特效+4AA/8AA选择B场景的BOSS战，非常激烈过瘾。
　　 NVIDIA的几款显卡在这款游戏中表现出了极为过硬的实力，其中GTX580显卡在分辨率下取得的成绩居然与双芯架构的HD6990持平，GTX590则凭借更加强悍的性能再次领先，即便在大分辨率下也毫不疲软。
DX11游戏：《H.A.W.X.2》
2.10 DX11游戏：《H.A.W.X.2》
　　 《H.A.W.X.2》是一款结合了拟真与空战要素而成的模拟飞行游戏，玩家可驾驶多种高性能战机，在高空中进行巡逻、护航、轰炸等任务。值得一提的是，游戏中的地面场景乃参考GeoEye卫星空照图所构建而成，这项游戏与现实生活的科技结合，让玩家仿佛置身于战机的驾驶舱内，逼真的地表风貌一览无遗。
　　 测试中我们将特效开到最高，并开启8xAA和分辨率，打开tessellation。
　　 这款游戏不像普通FPS游戏那样有大量的物体需要渲染，尽管游戏空间非常广阔，但在“高空”时，游戏不需要对地表物体做过于复杂的渲染，所以很多显卡都能够非常流畅的运行游戏，在性能方面GTX580发挥出了相当优秀的性能，甚至超越了采用双芯架构的HD6990，而GTX590则以大比分领先。
DX10.1游戏测试：《孤岛惊魂2》
2.11 DX10.1游戏测试：《孤岛惊魂2》
　　 游戏介绍：自《孤岛惊魂》系列的版权被UBI购买之后，该公司蒙特利尔分部就已经开始着手开发新作，本作不但开发工作从Crytek转交给UBI，而且游戏的故事背景也与前作毫无关系，游戏的图形和物理引擎由UBI方面完全重新制作。
　　 画面设置：借助于蒙特利尔工作室开发的全新引擎，游戏中将表现出即时的天气与空气效果，所有物体也都因为全新的物理引擎，而显得更加真实。你甚至可以在游戏中看到一处火焰逐渐蔓延，从而将整个草场烧光！而且首次对DX10.1提供支持，虽然我们很难看到。
　　 测试方法：游戏自带Benchmark工具，在和两种分辨率下，开最高特效分别进行4AA/8AA测试。。
　　 《Farcry2》营造出了广袤的场景，但对硬件的要求却并不是很高，在最高特效条件下，打开8xAA，参与测试的显卡也都能在1080P分辨率下达到每秒100帧左右的成绩，GTX590则得益与双芯架构，在性能方面相对其他产品有大幅度领先。
DX10游戏测试：《孤岛危机：弹头》
2.12 DX10游戏测试：《孤岛危机：弹头》
　　 Crysis（孤岛危机）无疑是DX11出现之前对电脑配置要求最高的PC游戏大作。作为DX10游戏的标杆，Crysis的画面达到了当前PC系统所能承受的极限，超越了次世代平台和之前所有的PC游戏。Crysis还有个资料片Warhead，使用了相同的引擎。
　　 画面设置：Crysis只有在最高的VeryHigh模式下才是DX10效果，但此前所有高端显卡都只能在低分辨率下才敢开启DX10模式，如今的DX11显卡终于有能力单卡特效全开流畅运行。
　　 测试方法：Crysis内置了CPU和GPU两个测试程序，我们使用GPU测试程序，测试了、两种分辨率和4AA/8AA模式。这个程序会自动切换地图内的全岛风景。
　　 《Crysis》作为著名的“硬件杀手”，在此次测试中也毫不手软，强悍的单芯卡GTX580甚至不能流畅运行，即便像GTX590在高特效分辨率下也只能得到每秒30多帧的成绩，不过这样的性能依然可以让GTX590领先大部分显卡，仅在最高分辨率测试中落后HD6990两帧。
DX10游戏测试：《冲突世界》
2.13 DX10游戏测试：《冲突世界》
　　游戏介绍：《冲突世界》将带领玩家返回著名的冷战时期，玩家每一个决定均影响游戏中人物和情节。可于游戏中感受不一样的团队精神，与队友于阴森恐怖的战场上一同作战。《苏联进攻》是其最新的资料片，收录全新角色、扮演苏联军队、10套新影片和全新多人联机地图等等。
　　 画面设置：《冲突世界》是首批DX10游戏之一，采用了自行研发的MassTech引擎，支持多种当前的主流显示特效，如容积云，景深效果，软阴影等，光照系统也表现出色，尤其是半透明的容积云特效营造出了十分逼真的户外场景，物理加速结合体积光照渲染出了最逼真的爆炸效果。
　　 测试方法：内置Benchmark是一段非常华丽的过场动画作为测试程序，最终得出最大、最小和平均FPS，测试结果非常精确。WIC最高支持4AA，因此我们只测试和分辨率下的4AA16AF模式。
　　 《冲突世界》游戏测试中的场景随着时间推移，会有不同强度的特效应用，所以最低和最高帧速相差较大，取得的最终成绩也会有些浮动，从成绩来看，两款双芯卡成绩十分接近，互有胜负，而在单芯卡中，来自NVIDIA的两款产品则拥有较大优势。
DX9游戏测试：《街头霸王IV》
2.15 DX9游戏测试：《街头霸王IV》
　　 游戏介绍：CAPCOM公司于1987年推出的大型电玩机台格斗游戏《街头霸王》，堪称目前格斗类游戏的始祖。经过了20多年的不断演化之后，如今的PC版《街头霸王4》不仅在画面上走向了全新方向，而且加入了各种新系统，试图让传统2D格斗游戏得到重生。
　　 画面设置：街霸4 PC版和游戏机版相比，除了支持高分辨率输出之外，还为玩家提供了画面渲染风格选择的功能，除与家用机版一样的“普通”模式外，还有“水彩”、“海报”和“烟灰墨”这三种追加的渲染风格，带给完全全新的视觉体验。
　　 测试方法：测试时使用游戏自带Benchmark。由于游戏要求较低，因此直接开启最高的8xMSAA+16AF模式。
　　 从上面的游戏测试成绩统计中可以看到，除了HD6970成绩较低外，其他几款产品成绩都比较接近，GTX580性能强悍，但GTX590在这款游戏中却没有提升多少，同样作为竞争型号的HD6990也没得到太高分数，比GTX590稍低。
PhysX测试：《黑手党II》
2.16 PhysX测试：《黑手党II》
　　 游戏介绍：《黑手党2》(Mafia II)将带领玩家进入1940年至1950年虚构的地下世界，就像好莱坞般的游戏世界，玩家可在拟真的城市中冒险。在1940年代的城镇中，居民如同往常过着平静的生活，帮人擦鞋、卖报纸，而路边偶尔会出现黑帮份子。
　　 画面设置：这是一款支持PhysX GPU物理加速的最新游戏，但依然使用了DX9C引擎，因此画面本身并不出彩，但大量的爆炸、烟雾、破碎、衣料等物理效果还是很不错的。
　　 测试方法：游戏自带Benchmark，内置的抗锯齿并不知道是多少倍数，分为不开PhysX和PhysX High两种模式进行测试。
　　 PhysX游戏是NVIDIA的传统优势，在这项测试中也是如此，开启PhysX前还看不出什么，但是在将PhysX设置为High后，差距就变得十分明显了，GTX590得分超过HD6990两倍还多，HD6990在PhysX游戏中完全处于被动挨打的地位，不得不说NVIDIA的物理引擎推广做的确实不错。
CUDA视频转码测试
2.17 CUDA视频转码测试
　　 随着显卡技术的进步，显卡性能越来越高，如何利用这种比较普遍的性能冗余让显卡能做更多事成为业内研究方向，CUDA是NVIDIA推出的一种通用并行计算架构，让显卡可以从事图形运算以外的目的，在今天的测试中我们就加入了视频转码测试，软件使用了CUDA技术。
软件设置界面，原始视频输出为可用于iPod的480P视频。
正在转换一部720P视频，每秒处理192帧图像，效能惊人。
处理结束，用时23秒。
处理一部1080P蓝光电影，速度为每秒120帧。
　　 在没有使用CUDA技术的显卡和软件之前，只有专业人员用专业设备才能进行快速视频转码工作，而现在我们只要选择好文件，就可以让显卡帮忙进行视频转码工作，不仅为玩家节省更多时间，也可以让用户在日常应用中获得更多乐趣。
温度、功耗、噪音全面领先对手
2.18 温度、功耗、噪音测试
　　 对于在一块PCB上集成了两颗GPU核心的顶级显卡来说，散热、功耗与性能的平衡永远都是个问题，而高端显卡恐怖的发热噪音历来为人诟病，这次双芯旗舰GTX590会不会在刷新性能记录的同时功耗发热失控呢？接下来我们就通过使用Furmark对显卡进行满载来验证一下GTX590的外部特性。
　　 AMD这次没能延续以往的优势，在两大双芯旗舰对决中，GTX590牺牲了频率，终于换来了清爽！
　　 不知是刻意为之还是碰巧，NVIDIA GTX590显卡的满载温度和功耗都比HD6990稍低，但从超过500W的平台总功耗依然可以看到这两款显卡都是电老虎，在如此高的功耗下，发热自然也不低，不过GTX590配备的风扇效能似乎比HD6990搭载的涡轮风扇效能更高，满载温度略微领先。
　　 我们还通过手持噪音仪测试了显卡散热器的噪音，在环境噪音约40dB的情况下，距离散热器10CM进行测试，并取最小值。GTX590风扇表现出色，满载57.4dB，强度比HD6990低了约三分之一（噪音每增加10dB，强度增加3倍）。测试成绩仅供参考。
性能测试总结
2.19 性能测试总结
　　 GF110显示出了强大的实力，仅凭607/3416MHz的频率就打败了上代卡皇830/5000MHz的HD6990。Fermi无愧为DX11最佳架构，而GF110无疑是DX11最强GPU核心！
第三章：NVIDIA附加图形技术之灵活应用
　　 本章所要介绍的则是之前大家耳熟能想的老技术，但伴随着GTX590的发布，这些技术无论性能、功能还是技术都被NVIDIA大幅增强，老N卡用户都可以从中获益……
3.1 PhysX物理加速在游戏中的妙用
　　 PhysX是NVIDIA的一大法宝，在NVIDIA DX11显卡面世之前，旧的N卡正是凭借该技术与A卡相抗衡。通过笔者此前的网友调查来看，虽然PhysX的关注度没有DX11那么高，但还是拥有很多忠实的用户，一些玩家为了同时追求DX11与PhysX，费尽心机通过破解杂交的方式来让N卡和A卡协同工作。
《地铁2033》：同时支持DX11和PhysX
　　 如今GTX59正式发布，同时支持DX11和PhysX，玩家没必要再瞎折腾了。而且刚刚发布的《地铁2033》这款游戏对DX11和PhysX都提供了支持，看来不光是玩家，开发商对于PhysX也比较热衷，毕竟这是目前唯一一款支持GPU加速的物理引擎，而另一款物理引擎Havok在被Intel收购之后一直处于雪藏状态。
　　 此前想要实现物理效果必须购买专用的物理加速卡，而NVIDIA收购了Ageia公司之后，将PhysX技术以完全免费的形式附送给了GeForce显卡，让N卡用户多了一个非常炫的功能。
　　 NVIDIA在游戏界有着举足轻重的影响力，和众多游戏开发商保持着密切的合作关系，大名鼎鼎的“The Way”计划就保证了N卡在几乎所有游戏大作中都有着良好的性能发挥。PhysX物理引擎被NVIDIA收入囊中之后，原本屈指可数的物理游戏逐渐开花结果，以《镜之边缘》、《蝙蝠侠》、《黑暗虚空》为代表的一些重量级大作开始使用PhysX物理引擎，影响力非同小可。
国产FPS网游MKZ中爆炸、破坏、玻璃和布料使用了PhysX技术
　　 而且，中国本土游戏开发商也开始使用PhysX引擎来增强画面，比如《MKZ铁甲突袭》和《剑网3》都内置了PhysX支持，可见PhysX技术显然要比其它同类物理技术更易用一些。
国产网游《剑网3》中，使用PhysX实现了逼真的衣物和布料效果
　　 虽然物理加速技术还没有一个统一的标准，但PhysX无论从游戏数量还是画面效果方面，都更胜一筹。随着使用PhysX引擎的游戏越来越多，独一无二的PhysX显然将会成为事实上的标准。
特色技术应用：NV 3D Vison Srround
　　 AMD HD6000系列最诱人的技术恐怕就是Eyefinity了，实现三屏环幕的效果确实相当震撼，为游戏玩家提供了非常宽阔的视野。当然这里说的三屏并不是简单的连接三个显示器，而是将三个显示器虚拟成为一个大的分辨率，然后实现超宽分辨率的游戏，这才是玩家最需要的技术。
3.2 NVIDIA 3D Vison Srround
　　 NVIDIA之前的GTX500并没有提供单卡三屏输出，这将会导致N卡失去一个很大的卖点。而今天发布的GTX590则可以完美实现比AMD更强悍的三屏环绕输出。
以前NVIDIA的三屏需要双卡SLI支持
NVIDIA可以实现2D三屏与更高级的3D三屏
　　 当然，最具有特色的就是，三屏环幕结合3D Vision技术，实现3D立体3屏环绕技术，足以产生令人震惊的显示效果。这一顶尖技术目前还只有NVIDIA能做得到，AMD的3D立体方案还停留在实验室当中。
3D+3屏，超乎想像的真实
　　 现在，玩家不用在3D Vision和Eyefinity这两种技术之间徘徊了，因为NVIDIA也能支持“Eyefinity”技术，GTX590单卡双芯，或者组建SLI系统均可获得更加体验。至于3D Vision则成本较高，如果您预算有限的话不妨继续等待，目前3D立体已经成为大势所趋，相关设备应该很快就会降到一个合理价位。
3D元年，立体化已经成为大势所趋
　　 三屏的兼容性是几近完美的，只要游戏能支持宽屏模式即可，而NVIDIA 3D Vision对于游戏的支持度也是非常到位，因此3D Vision Surround的效果无须质疑，有兴趣的朋友不妨去NVIDIA合作伙伴的形象店去体验体验。
虚拟现实必经之路：CUDA光线追踪
　　 光栅化的极致终究无法显示和照片一摸一样的画面，因为无论你的纹理烘焙的多么精确，无论模型建立的多么逼真，反光品质始终无法达到真实。而光线追踪通过计算每一束光线的反射，让即时渲染的逼真度达到另一个境界。
　　 光线追踪技术我们已经谈论了多年，事实上很多电影的特效都采用了这个技术，而在桌面渲染领域，由于消耗资源太恐怖所以一直都停留实验室，未能进入民用阶段，但毋庸置疑，它是图形处理的未来发展趋势。
3.3 下一代渲染技术：CUDA实现光线追踪
　　 为了让光线追踪早日成为现实，NVIDIA将光线追踪与现有的光栅化技术结合了起来，制作了第一个针对民用级市场的交互式光线追踪引擎。
　　 过去的GPU很难以较高的效率运行光线追踪这种渲染模式，因为光线的方向具有不可预测性，需要大量随机存储的存取，导致GPU反复进行着相同的操作。为了高效期间，GPU一般以线性块的方式进行存取。
　　 Fermi的计算架构在设计之初就将光线追踪考虑在内了，Fermi是首款在硬件上支持循环的GPU，它能够执行高效的光线追踪以及大量其它图形算法。通过提升随机存储的性能，Fermi的L1、L2大幅提升了光线追踪效率，L1为临近的光线增强了存储器的本地性，L2则增大了显存带宽。
光线追踪渲染出来的车体
　　 Fermi不仅在标准光线追踪中表现出色，而且在路径追踪等高级全局照明算法中也有不凡的表现。路径追踪采用大量光线来收集场景中的环境光照信息。据实际测试来看，Fermi的性能可达GT200的四倍之多。
　　 为了维持性能，游戏也可以有选择的运用光线追踪。例如，光栅化可以用来执行场景的第一个通道，被确定为反射光的像素可以通过光线追踪来接受进一步的处理。这种混合型渲染模式能够实现更高性能以及更佳的图像质量。
　　 现在N卡用户都可以去下载NVIDIA的这个Demo，来体验一下传说中的光线追踪到底能有多好的画质、能有多么逼真？当然上代显卡的速度会比较慢，而GTX590则要快很多。
第四章：最强游戏即时渲染画面赏析
　　 虚拟现实之所以发展飞速，微软起到了至关重要的作用，现在的每款游戏终究到归类到DirectX的某个版本。而每一次DirectX API的升级都带给我们更绚烂的游戏画面，都让我们更接近渲染真实的终极目标。如果不去了解，您可能至今还不清楚高性能显卡对我们生活和娱乐带来的改变，下面小编亲自整理了一些至今为止最强游戏画面的截图，希望大家喜欢。
　　 作为DX10时代让人叹为观止的显卡杀手，Crysis的画质至今都可以深深的震撼每一位读者。
4.1 DX10代表作《Crysis》图赏
DX10基准：《3DMark Vantage》画面赏析
4.2 DX10基准：《3DMark Vantage》画面赏析（点击查看高清大图）
DX11游戏：《HAWX2》画面赏析
4.3 DX11游戏：《HAWX2》画面赏析（点击查看高清大图）
DX11游戏：《地铁2033》画面赏析
<FONT color=#.4 DX11游戏：《地铁2033》画面赏析（点击查看高清大图）
Tessellation软件：《Heaven》 画面赏析
<FONT color=#.5 Tessellation软件：《Heaven》 画面赏析（点击查看高清大图）
Tessellation软件：《石巨人》画面赏析
4.6 Tessellation软件：《石巨人》画面赏析（点击查看高清大图）
DX11基准：《3DMark11》画面赏析
<FONT color=#.7 DX11基准：《3DMark11》画面赏析（点击查看高清大图）
第五章：令人兴奋的DirectX API发展历程
　　 华丽图形画面和DirectX API的进步相伴相生。几乎每一次的版本升级，都会带来一个或几个让玩家牢记心中的核心级的技术进步，比如DX9C带来的HDR效果，DX10带来的体积光。玩家们甚至可以说，出现了HDR效果的就是DX9C游戏，出现了体积光的则是DX10游戏。美轮美奂的即时渲染画面和DirectX API是分不开的。
　　 而图形API世代交替对于图形厂商来说，既是机遇也是挑战。DX9让9700成为经典，让5800跌入低谷；DX9C让6800风光无限，让X800暗淡无光；DX10成就了8800的霸主地位，让HD2900一败涂地；DX11则让HD5800抢得先机。图形硬件和DirectX API也是息息相关。
　　 希望对显卡和游戏有深入研究的朋友，一定不能错过这一章，在这里，我将带大家了解，过去的十年中，DirectX API究竟给我们带来了什么，而图形芯片厂商为什么对它如此奉为纲领！
5.1&DirectX10 - DirectX 3D发展史
　　在图形编程API出现之前，三维程序直接向图形硬件发送图形命令来完成绘制工作。虽然这样绘制效率相当高，但是程序中要应对各种不同硬件上的不同命令，这使得开发工作十分困难，且程序中很容易出错。当越来越多不同的图形硬件冒出来的时候，这就成了一件十分不能忍的事。
　　 于是便出现了像DirectX和OpenGL这样的图形API。它们在图形硬件和应用程序之间架起了一个中间层，这样，应用程序可以使用统一的图形编程代码，而对底层各种硬件的适应，则由图形API来完成。这就将游戏程序员们从与大量的图形硬件交换意见的恶梦中解救出来，使他们能够将精力集中在“制作伟大的游戏作品”上面。
　　 作为泛用性底层API，DirectX让市场上原本杂乱的方案趋于统一。凭借微软自身强大的影响力以及其对图形编程领域的认知，DirectX不断将图形领域的成熟技术引入到桌面。虽然微软未必是一个被所有人所喜欢的企业，但他在推动图形发展方面做出的卓越贡献却有目共睹的。
　　DirectX中应用在3D图形方面的特定DirectX API即Direct3D，这也是DirectX中最重要的部分。不过，DirectX 3D得到广泛应用是在DirectX 6.0之后：
　　DirectX 6.0：加入了双线性过滤、三线性过滤等优化3D图像质量的技术，加入环境影射凹凸贴图，使3D游戏的画面更具有真实感。
　　DirectX 7.0：最大的特色就是支持了T&L，中文名称是“坐标转换和光源”，3D游戏中坐标和灯光的转换工作从此由CPU转交给了GPU，比DX6.1性能提升20%。这也成就了nVIDIA GeForce 256与ATi Radeon 256的辉煌，令3DFX彻底退出市场竞争。
　　DirectX 7.0a：增强了力反馈游戏控制设备的性能和兼容性。
　　DirectX 7.1：与Windows Millennium一同发布。
　　DirectX 8.0/8.0a：支持Shader Model 1.0和1.1，从此在显卡中引入可编程像素着色器(Pixel Shaders)和顶点着色器(Vertex Shaders)的概念，同时应用在Xbox游戏机中。同硬件T&L仅仅实现的固定光影转换相比，VS和PS单元的灵活性更大，它使GPU真正成为了可编程的处理器。
　　DirectX 8.1： Pixel Shader升级到1.2、1.3、1.4版，可以支持最高每时钟28指令执行，其中1.4版当时仅ATi Radeon 8500显卡支持。
　　DirectX 9.0 Shader Model 2.0： SM2.0的shader性能更强，支持最高96指令的pixel shader长度，同时DirectPlay和一些音频方面也有大幅提升。
　　DirectX 9.0 Pixel Shader 2.0b： ATI Radeon X600/700/800系列显卡首先采纳，开始支持更多指令(最高1536)和更多临时寄存器(32相比之前为12)，同时还加入新的贴面寄存器(facing register)和几何实例(geometry instancing)的支持。
　　DirectX 9.0 Shader Model 3.0：支持更多指令，支持指令的流量控制和动态分支，从而使得编程人员可以在shaders中加入循环操作，使得编程更加容易，首次被Geforce 6800显卡采用。
号称实现“一切图形特效”的DX9C
　　 从多重材质到T&L，从Shader programe到Unified Shader，在DirectX的影响下，图形API走向了光栅化过程，实时演算图像效果得以完善，有效的平衡了图形运算和虚拟现实的两者之间供需矛盾。
5.2 号称实现“一切图形特效”的DX9C
　　 现在来看决定整个DirectX发展命运的转折点有两个，一个是DirectX 7中T&L的引入，一个是DirectX 8中shader的引入。T&L的引入第一次将显卡从一个单纯的打印机变成了有主动操作功能的图形处理器，而shader的引入则将运算能力这个无限可能的大门放置在了显卡面前，透过运算能力，人们终于可以比较准确并且实时的操作纹理上像素的色彩，虽然这些色彩离真实还相去甚远，但在当时已经是达到了桌面图形效果的极限。不过这两个划时代的API都无法与DirectX 9.0C进行比较，因为直到DirectX 9.0C，光栅化的众多特效才得以最终实现。
　　 但是这样就完美了么？不是的。每次DirectX从应用程序那里接收到一条命令，它就需要先对这条命令进行分析和处理，再向图形硬件发送相对应的硬件命令。由于这个分析和处理的过程是在CPU上完成的，这就意味着每一条3D绘图命令都会带来CPU的负载。这种负载给3D图象带来两个负面影响：限制了画面中可以同时绘制的物体数量；限制了可以在一个场景中使用的独立的特效的数量。这就使得游戏画面中的细节数量受到了很大的限制。而使图像具有真实感的重要因素，偏偏是细节量。
　　 虽然DX9C号称可以显然仅仅能够实现所有特效是远远不够的，随着图形技术和硬件规格的快速发展，看似完美的DX9C很多矛盾逐渐显露，程序员开始抱怨拮据的资源和不兼容的接口，更为让人无法接受的是，更高阶的特效实现往往需要成千上万行的代码，很多实例已经趋于无法完成的危险边缘。
不应备受冷遇的DX10
　　 高效快捷的利用硬件实现才是更加现实的任务。在敏锐的感觉到这一点之后，微软将下一代DX API的核心任务定位为进一步解放编程。
　　 在DirectX 10中，通过常量缓冲器、纹理阵列、动态shader执行分支等特性，将Instancing技术从这些局限中解放了出来。模型的实例没必要使用同一张纹理贴图；它们可以通过自己本身的纹理来从纹理阵列中取出各自的纹理；它们甚至可以有不同的特效——程序员可以写一个包含很多特效的“超级”shader，然后为每个模型实例运用这个shader程序的不同执行分支部分，从而给不同的模型赋以不同的材质特效。甚至连为每个模型实例使用骨骼蒙皮动画这种需要大量变换矩阵操作的问题，在16×4096常量寄存器的强大攻势下都可以迎刃而解。
5.3 不应备受冷遇的DX10
　　 “克隆人”的时代已经结束了^_^ 通过DirectX 10的高级特性，Instancing将允许每个模型实例拥有它的个性：纹理贴图，pixel和vertex shader，以及动作动画。每个实例都将会有它自己的生命。
&& Microsoft发布的DirectX 10代表了自从可编程Shader出现以来在3D API方面的最巨大的进步。通过一番脱胎换骨般的重建，DirectX 10展现出一系列非常醒目的新特性，包括高度优化的运行时，强大的Geometry Shader，纹理数组等等；这些特性将引领PC实时三维图形进入一个全新的世界。但是如此众多的改变对图形硬件厂商提出了前所未有的挑战，同时对游戏厂商亦是如此。
　　 之前适合处理DX9C游戏的GPU架构已经无法满足的要求了，NVIDIA和ATI在这个时候没有任何的规则可以依靠，也没有成功的先例可以借鉴，完全是摸石头过河。就在这样的背景下，诞生了第一代统一架构，NVIDA的G80和ATI的R600。
　　 另一方面，DirectX 10为游戏开发者提供了很多新的特性，采用这些特性可以用来开发大量的次世代图形效果。一些游戏厂商开始积极参与其中，CE2这样优秀的引擎脱颖而出，但由于这是基于强大、灵活的可编程特性基础上的，开发难度也是可想而知。实际上，更多的厂商决定保守的在原有引擎基础上稳扎稳打，慢慢升级，代表UE3。
　　 最后的结果想必大家已然明了，虽然G80相比上一代有了质的的提升，但是在发布初期，根本无法满足Crysis这样大量采用DX10技术的先进游戏。而相对于NVIDIA，ATI的R600更是一败涂地，连之前的DX9C游戏效率都乏善可称。
　　　　 本来堪称革命性技术进步的DX10为何以受如此冷遇？
第六章：揭秘DX11技术革新
　　 因此，在DX10寂寞孤独恨两年之后，微软再次推出新一代的DX11 API，业界再次将期望都寄托在了DX11身上。虽然相比DX10而言，DX11并没有带来更加惊艳的特效，但却通过各种手段提升了GPU的渲染效率，解决了CPU的瓶颈。当硬件系统有了富裕的运算资源之后，游戏开发商就可以大胆的去使用更多的特效和技术，而新规则的加入更是让程序开发门槛再次降低，如此一来DX11游戏很容易就能从画面到速度全面超越DX10游戏！
1. Tessellation：镶嵌式细分曲面技术2. Multi-Threading：多线程处理3. DirectCompute 11：计算着色器4. ShaderModel 5.0：着色器模型5.0版5. Texture Compression：纹理压缩
　　 &DX11的五大关键特性虽然称不上革命，但是却最为实际。其中Tessellation和DirectCompute 11尤其重要，前者可以大幅提升游戏画质、后者可以大大提高游戏效率，因此笔者将其单列一章专门做详细介绍。那么首先我们来看看另外的三大关键特性。
DX11五大革新之：Shader Model 5.0
6.1 DX11五大革新之：Shader Model 5.0
　　 Shader（译为渲染或着色）是一段能够针对3D对象进行操作、并被GPU所执行的程序，ShaderModel的含义就是“优化渲染引擎模式”，我们可以把它理解成是GPU的渲染指令集。历代DirectX每逢重大版本升级时最主要的更新内容就包括在了ShaderModel之中：
　　 ShaderModel 1.0 → DirectX 8.0　　 ShaderModel 2.0 → DirectX 9.0b　　 ShaderModel 3.0 → DirectX 9.0c　　 ShaderModel 4.0 → DirectX 10　　 ShaderModel 5.0 → DirectX 11
　　 高版本的ShaderModel是一个包括了所有低版本特性的超集，对一些指令集加以扩充改进的同时，还加入了一些新的技术，现在我们就来看看DX11 SM5.0都有哪些新特性：
　　 由于统一渲染架构的特性，Shader Moder 5.0是完全针对流处理器而设定的，所有类型的着色器，如：像素、顶点、几何、计算、Hull和Domain（位于Tessellator前后）都将从新指令集中获益。
　　 其中，覆盖采样及Gather4纹理拾取两项指令是从在DX10.1基础上发展而来的，SM5.0要比SM4.1更加智能和灵活，它可以针对特定颜色分别采样、还能自动识别可做阴影映射的值，精度和效率都进一步提高。
　　 由于DX10.1与DX10在指令方面的相似性，现有的DX10.1游戏可以很容易的通过更新程序代码升级支持DX11，从而获得更好的运行效率，比如《BattleForge》和《STALKER》这两款DX10.1游戏率先对DX11提供了支持。
DX11五大革新之：Multi-Threading
　　 通过大量的游戏性能测试来看，GPU占绝对主导，而之前的CPU只是考验单核效能，通过对CPU极限超频可以让游戏性能提高不少，但使用四核或者带HT技术的“八核”处理器几乎不会有任何性能提升。在多核成为大势所趋的情况下大量CPU资源被白白浪费，瓶颈可能依然卡在CPU上面。如果一个软件能够对多核心多线程处理器进行优化的话，那么在使用双核或四核处理器时，其运行效率将会提升2-4倍。
6.2 DX11五大革新之：Multi-Threading
　　 DX11当中新增的多线程处理技术，则是专门针对多核应用而生的，它通过引入“延迟执行”的指令将一个渲染进程拆分为多个线程，并根据处理器核心/线程数设定延迟执行内容的数目。多线程的涵义是非常广的，每一帧画面可以被分为几个图层，每个图层又可以分为N个区块，所有的这些都可以被并行调度到延迟执行的线程之中。
　　 这是一项很聪明的技术，标记为“立即执行”的线程与传统的渲染没有区别，而标记为“延迟执行”的线程则可以在后台将图形生成所必须的资源做预先的存取，比如纹理拾取、像素生成、常数缓冲等操作都可以多线程并行处理，通过多核CPU富裕的资源来减少程序等待时间，从而使得渲染不再受到CPU的瓶颈制约。
　　 多线程技术是非常灵活的，它既可以在游戏中通过程序代码来控制，也可以通过DirectX自动分配，还能够通过驱动程序进行优化。即便是驱动没有针对多核进行优化，DX11运行库也会通过模拟的方式提供新的功能，也就是说所有DX11游戏都将或多或少的从多核多线程CPU中获益。
　　 多线程技术的引入对于双卡甚至多卡互联系统更为重要，以往多颗GPU在DirectX中只能模拟成一个虚拟GPU，所有的GPU必须共享指令缓冲区并接受CPU调度，渲染线程的拆分与合并指令延迟都很大，GPU越多则效率越低！而在DX11当中，如果用多核CPU搭配多路SLI系统的话，每颗CPU都可以单独控制一颗GPU的渲染线程，在均分CPU负担的同时，提高了GPU资源利用率，从而大幅提升游戏性能。
　　 其实多线程技术也能应用在DX9/DX10甚至是OpenGL上面，但由于API及函数指令的限制，开启多线程会产生很多重复的指令，导致性能提升有限甚至不升反降，因此微软并不建议在旧API模式开启多线程模式，除非程序员做过严格的测试与优化。
DX11五大革新之：Texture Compression
　　 丰富的纹理细节对于最终图像的质量尤为重要，目前的游戏也都在朝着超大规模、超精细的纹理细节方向发展。但是，大规模的纹理非常占用显存以及带宽。而纹理压缩就是为了解决这个问题，将大规模的纹理以一种优化的算法进行压缩。试想，如果图象的纹理都不进行压缩的话，那么2GB的显存容量恐怕都不够用。
6.3 DX11五大革新之：Texture Compression
细致的纹理效果
　　 但是，目前纹理压缩技术并不支持HDR(高动态范围)图像，这也是开启HDR很占用显存的一个很大的原因。为了解决这个问题，DirectX 11加入了两种新的压缩算法——BC6H和BC7。其中，BC6H是专门针对HDR图像设计的压缩算法，压缩比为6：1；而BC7是专门给高品质RGB[A]纹理设计的压缩算法，压缩比为3：1。
　　 上图展示的是图像通过BC6H压缩模式进行压缩的前后效果对比图。其中左边的图像为原始图像，中间的是在压缩过程中损失的一些细节，而右边的就是压缩后的图像。可以看出，从画质上来看几乎没有损失（肉眼看不出），但是却可以大幅度降低显存的占用。
　　 这幅图展示的是BC7针对LDR纹理的压缩与传统的BC3纹理压缩对比。可以看出传统的BC3纹理压缩损失了大量的纹理细节，压缩之后的效果也很不好。而采用BC7算法压缩后的纹理，丢失的细节很少，效果也非常好，这就是改进纹理压缩的魅力。
第七章 争论漩涡中心的Tessellation
　　有竞争的地方总会有争吵，虽然偶尔感觉聒噪，但也总比鸦雀无声来的好些，毕竟说明这地方还有人烟，还有关注。
　　 都在说DIY市场受到了整机，特别是笔记本很大的冲击，但一个DX11的发布，还是引来了NVIDIA和AMD双方声嘶力竭的对吼，显然说明这个市场还是蓬勃的，至少大家还都很重视，不愿轻易输这一阵。我们也乐见双方这样的争吵出现，毕竟这表示它们没有倦怠，还在通过产品技术的升级进行着宿命般的伟大竞争。
　　 但犹如神仙打架，我们这些凡人也只是看着天上彩云飞舞，雷电交加，热闹看够却不知其然。不小心哪位神仙的天兵跌落凡间，没准还要殃及无辜。就好象这次双方的DX11大战，不管是率先发难的AMD还是奋起直追的NVIDIA，都把焦点集中到了一个很长的名字上——Tessellation！口水仗打了不少，其实也没几个普通用户了解这是个啥，有啥作用。这个名词普遍被接受的中文翻译叫做“曲面细分”，在专业领域也往往被称作“镶嵌”，由于国内IT媒体普遍采纳了“曲面细分”这样一个称呼，所以在后文中，我们也从善如流，使用这个称谓。
　　 实际上，曲面细分绝不是DX11更新的全部内容，从某种角度看，甚至称不上最具革命性的更新。那为什么A/N双方对于曲面细分这样的在意，寸土不让，NVIDIA以GTX400系列拥有超强的曲面细分性能而自居，而AMD在开始推广DX11显卡时也把重点放在了对它的诉求上，甚至目前被最广泛使用的DX11测试程序Heaven也基本是围绕着曲面细分来做文章？
　　 简单的讲，虽然在改善增强画质方面DX11有不少新特性，但在短期内可以立竿见影看到效果，游戏开发商最容易掌握的就是曲面细分技术。这种容易使用又能出效果的东西，在DX11普及的漫长的初级阶段，将会是最能代表DX11效果和性能的技术，自然会引来各方关注。所以大家也就理解了为什么NVIDIA和AMD在这个问题上争吵不休了。
　　 那曲面细分到底是什么？能为我们这些普通玩家带来什么？
Tessellation（曲面细分）的前世今生
　　 和很多图形技术一样，Tessellation（曲面细分）其实早已有之，之所以没能应用到桌面级领域，除了GPU处理能力不足之外，主要原因还是技术还不够完善，因此ATI即便有微软的鼎力相助，也未能将该技术发扬光大。到了DX10时代，ATI虽然在全线GPU当中整合了Tessellator模块，无奈孤掌难鸣，并没有得到游戏开发商的支持。
7.1 Tessellation（曲面细分）的前世今生
　　 直到DX11时代，GPU自身的性能有了长足的进步，硬件上真正具备了细分曲面的实力，再加上微软重新改写API渲染流程，专为Tessellation开辟了新的着色器，这才让Tessellation技术得以重见天日。
　　 曲面细分最早出现在专业图形领域，在蛰伏了多年后，终于被AMD引入到PC图形技术中，通过R600系列的发布，见诸于桌面图形市场。但由于没有微软给予的官方身份，专属性太强，无论是其它图形核心生产厂商，还是游戏开发商，都很难也不愿意去跟进这样的技术。而在机缘巧合之下，AMD为微软打造的XBOX360图形核心Xenos采用了它，由于主机市场的封闭性，所以XBOX360的大量游戏中都采用了曲面细分技术，微软也亲身体验到了它的好处，终于决定在DX11中收编入正规API中。而这一决策无疑是非常明智的，如果没有Tessellation的加入，现在的DX11，更有可能叫做DX10.2！
Tessellation不仅仅会“细分曲面
　　 实际上，截止前文我们所说到的曲面细分，只是机械的为一个多边形模型增加更多的多边形数量，这就是其核心内容，如果不加前后期控制，这样的技术对于提升图形效果起不到任何作用，对于性能反而还会起到负面影响。
7.2 Tessellation不仅仅会“细分曲面
毫无方向的“曲面细分”，无助于提升画质，只会闹笑话
　　 因为如果是这么简单的话，Tessellation技术就没有什么实际意义，举个例子大家都会明白。由100个三角形组成的模型，还是免费的将它升级到100000个三角形，但是这个模型如果是个怪兽，我们不再需要圆滑，而是丰富可信的细节，这100000个多边形能有什么作用？
　　 之所以在DX11中，曲面细分会有改善画质的作用，我们通过一张DX11流水线图的观察就能发现其原因。在增加了Tessellator外，流水线前面还多出了Hull Shader后面还增加了Domain Shader两个模块，也就是说要想通过曲面细分获得图形效果提升，必须在曲面细分前后加以人工控制，不能任由其发挥。
　　 对于Hull Shader、Tessellator、Domain Shader这三个新加入的单元的作用，上面这张图给予了较为明确的回答。Hull Shader主要负责定义细分等级（LOD）和相关控制点在细分中的“形变”趋势，这里的形变之所以加引号，是要说明这种形变仅仅是类似于曲率改变等小幅度的变化，而非大幅度的多边形位移；Tessellator则负责根据HS传输下来的信息，通过暴力增加多边形去实现HS的要求；Domain Shader负责的最重要的功能就是通过贴图控制的方式，实现模型的形变，也就是我们大家在DX11的细分曲面中看到的高细节画面。
　　 通过上述的分析，大家应该可以得出一个结论，实际上细分曲面负责的仅仅是为后续的提升画质的运算提供物质基础，无论是置换贴图和平滑效果，都需要有大量多边形的存在才能实现。试想，如果开发者想在一个三角形上通过置换贴图实现一座城市的地貌效果，空有精美的置换贴图，区区三个顶点如何形变拉伸？巧妇难为无米之炊，但如果给你100000个顶点呢，事情就容易多了。
　　 实际上，从用户的角度讲，这一段的内容并不重要，从曲面细分上获得什么样的快乐才是他们关心的，而非原理。
当Tessellation遭遇“法线贴图”
　　 Tessellation是完全可编程的，换句话说，那就是随机应变的——它提供了多种插值顶点位置的方法来创造各种曲面：
7.3 当Tessellation遭遇“法线贴图”
　　 很多用户都知道凹凸贴图（Bump Mapping）、法线贴图（Normal Mapping）等技术，可以通过贴图的方式提升模型的细节。但是这些贴图技术说白了只是在模型表面贴了一层涂料来欺骗我们的眼睛，物理模型本身形状没有任何变化。这样做的结果就是，进行深度较大的视角偏移或者拉近观看，很容易看出破绽。就算请了董卿去，最后终究是要露馅的。
　　 相比之下，曲面细分就实诚的多了。
　　 它可以读取发现贴图的信息，实现真实的顶点位移，直接对模型的外形产生影响，让模型具备真实可信的细节。这个程序模块有多复杂，我不得而知。但是结果就是，这些大量多边形产生模型顶点位移对系统资源占用极小，甚至我们可以认为它的开销是免费的。
　　 如果你还没听明白，就看看上面这幅图。
　　 置换贴图是通过一张黑白贴图，通过颜色深浅的不同来确定对应的顶点的偏移量，控制曲面细分去产生新的顶点，制造出新的模型。
　　 有了它，曲面细分终于可以大展拳脚了！
曲面细分究极奥义 动起来更精彩
　　 通过细分曲面新产生的大量新顶点都是实际存在的，也就是都有三维空间坐标，通过程序的控制，让它再没事位移一下也就不难了。但为什么要让它位移呢？
7.4 动起来更精彩：曲面细分究极奥义
　　 因为拟真游戏追求的是逼真，而自然界不光是由固体组成，还有液体和气体。本来为了让物理模型更加细致的一个技术，能用到这个份上，算是意外的惊喜了。
　　 至于这个技术是怎么实现的我们也不用去钻牛角尖了，总之那些工程师不是吃干饭的。至少研究DX11的那些不是。他们不满足已有的成功，通过程序控制那些细分出来的顶点。这样一来，就轻而易举（希望微软的技术开发小组看不懂中文）的实现了动态效果，比如说水面或者飘动的旗帜。
开启曲面细分左右形成鲜明对比
照片级别渲染，几乎可以以假乱真
　　 通过Occean technology demo这个测试可以非常明显的观察到，打开曲面细分技术，海面将呈现出明显不同的变化。特别是当级数提升后，海面的细节就变得极为丰富逼真。在曲面细分技术出来之前，这个效果是绝对不敢想象的。
　　 当然也不是完全没有，《Crysis》中，Crytek2引擎就采用了一种叫做Screen-Space Tessellation的技术，但归根结蒂这也是曲面细分，从这方面讲当年Crysis开发组可谓比微软眼光要超前。
当Tessellation遭遇“物理运算”
&& 说起物理运算相必大家都不会陌生，首当其中可能会想到GPU加速，少数PhysX游戏，这其实是一个误区，原因只是他们曝光率高罢了，物理运算大量应用于现在的游戏当中，无处不在。
7.5 当Tessellation遭遇“物理运算”
　　 与流体表面相类似，通过曲面细分技术，我们还可以得到更加真实的其它物理运算效果。这就取决于你用什么去控制曲面细分了，如果加入重力函数，加入空气流体特性函数，那飘扬的旗帜就是小菜一碟了。
　　 同样，因为上文说到曲面细分近似“免费”的性能，我们可以肆无忌惮的将其利用到极致，比如上图中人类头发的效果，它们都拥有了更自然顺畅的飘动效果。这是因为，他们每根头发都是独立的模型！当然，是相对“免费”的，如果采用传统方法实现，离实时渲染还相去甚远。
　　 到这里大家知道为什么AMD和NVIDIA在真假DX11上干的那么起劲了吧，Tessellation作为一个模块函数，这个玩意的确有化腐朽为神奇的能力，也是DX11的“招牌动作”。
第八章：DX11核心技术：DirectCompute11
　　 此前在测试阶段，微软将DirectX 11中包含的GPU通用计算称为Compute Shader或DirectX Compute，而在正式版本中又改名为DirectCompute，一字之差何苦呢？显然，微软为了将GPU通用计算和主要是3D应用的DirectX区别开，进一步凸出DirectCompute的重要性并与OpenCL分庭抗力，由此足以见得微软对GPU通用计算的重视程度。
8.1 DirectCompute和它的竞争对手
　　 DirectCompute主要针对GPU计算，但由此可以衍生出一些在图形渲染方面的特殊应用，因此笔者将其单列一章，对一些重要技术进行详细介绍。
　　 提起GPU通用计算，自然会让人想到NVIDIA的CUDA、ATI的Stream以及开放式的OpenCL标准，再加上微软推出的DirectCompute，四种技术标准令人眼花缭乱，他们之间的竞争与从属关系也比较模糊。
　　 首先我们来明确一下概念：
1. OpenCL类似于OpenGL，是由整个业界共同制定的开放式标准，能够对硬件底层直接进行操作，相对来说比较灵活，也很强大，但开发难度较高；
2. DirectCompute类似于DirectX，是由微软主导的通用计算API，与Windows集成并偏向于消费领域，在易用性和兼容性方面做得更出色一些；
3. CUDA和Stream更像是图形架构或并行计算架构，NVIDIA和ATI对自己的GPU架构自然最了解，因此会提供相应的驱动、开发包甚至是现成的应用程序，通过半开放的形式授权给程序员使用。
　　 其中ATI最先提出GPGPU的概念，和AVIVO是当年的代表作，但在被AMD收购后GPGPU理念搁浅；此后NVIDIA后来者居上，首次将CUDA平台推向市场，在这方面投入了很大的精力，四处寻求合作伙伴的支持，并希望CUDA能够成为通用计算的标准开发平台。
NVIDIA CUDA架构示意图
CUDA和Stream之争的内幕
　　 在NVIDIA大力推广CUDA之初，由于OpenCL和DirectCompute标准尚未定型，NVIDIA不得不自己开发一套SDK来为程序员服务，这套基于C语言的开发平台为半开放式标准（类似与Java的授权形式），只能用于NVIDIA自家GPU。AMD始终认为CUDA是封闭式标准，不会有多少前途，AMD自家的Stream平台虽然是完全开放的，但由于资源有限，对程序员帮助不大，因此未能得到大量使用。
8.2 CUDA和Stream之争的内幕
OpenCL一经提出就受到业界的大力支持
　　 于是在2008由牵头，以苹果OpenCL草案为基础，联合业界各大企业共同完成了标准制定工作。随后Khronos Group成立相关工作组，工作组的26个成员来自各行各业，且都是各自领域的领导者，具体包括3DLABS、Activision Blizzard、AMD、苹果、ARM、Barco、博通、Codeplay、EA、爱立信、飞思卡尔、HI、IBM、Intel、Imagination、Kestrel Institute、、Movidia、诺基亚、NVIDIA、QNX、RapidMind、三星、Seaweed、TAKUMI、德州仪器、瑞典于默奥大学。
　　 OpenCL标准一经成立，IT三巨头Intel、NVIDIA和AMD都争先恐后的加入支持。AMD由于自家Stream推广不利、支持OpenCL并不意外；Intel潜心研发的Larrbee GPU一大卖点就是强大的计算能力，支持OpenCL有百利而无一害；NVIDIA虽然在大力推广CUDA开发平台，但无奈势单力薄，小有所成但前途未卜，OpenCL虽然与CUDA C语言有交集但并不冲突，是相辅相成的互补关系，NVIDIA自然也大力支持。
　　 OpenCL组织中唯独微软不在其列，微软有自己的如意算盘。经过多年的发展，DirectX凭借快速更新换代策略、相对轻松的开发与移植方式，在与OpenGL的交战中已全面占据上风，OpenGL的传统强项——专业绘图领域也在被DirectX不断的蚕食。因此微软打算用相同的策略来对抗尚未站住根基的OpenCL，于是DirectCompute诞生了。
　　 就如同GPU能同时支持DirectX与OpenGL那样，NVIDIA和AMD对DirectCompute和OpenCL都提供了无差别支持，真正的GPU通用计算之战，不在CUDA与Stream之间，因为Stream根本不是CUDA的对手，而是OpenCL与DirectCompute之争，DX11时代才刚刚开始……
DirectCompute 10/11版本间的区别
　　 虽说DirectCompute标准才刚刚问世，但目前已经有了三个版本，它与微软的DirectX版本是一一对应的（10.0、10.1、11.0），毕竟DirectCompute目前还只是DirectX的一个子集，羽翼未丰之前难以自立门户。
8.3 DirectCompute 10/11版本间的区别
　　 新一代Windows 7操作系统已经内置了DX11及DirectCompute，对GPU通用计算提供原生支持。Win7对GPU的要求放得很宽，只要支持DX10即可，当然DX10.1更好DX11最完美。
　　 DirectCompute是与DX11一同发布的，因此相比“过去式”的10.0版，DirectCompute 11作出的改进比较多：
　　 可以看出，同DX11类似，DirectCompute 11的改进主要集中在降低系统资源开销与提高效能方面，也就是说新的DX11显卡会有更强的通用计算效能。而旧的DX10显卡虽然会慢一些，但实现的功能也不会差多少，如此一来就完美的解决的兼容性问题，也能很好的凸出新显卡的优势，用户和厂商皆大欢喜。
DirectCompute11的妙用：顺序无关透明
　　 虽然DirectCompute的主要任务是用来处理非图形运算，但很多时候它还是需要做一些图形相关的擦边球任务、或者是辅助图形渲染，比如说视频数据处理、物理运算、人工智能等，这些操作最终还是需要通过显卡输出至屏幕，因此计算着色器会经常与像素着色器打交道，当像素着色器使用到计算着色器的新特性之后，就会衍生出一些意想不到的新特效。
8.4 DirectCompute11的妙用：顺序无关透明
　　 接下来就为大家介绍一些属于DirectCompute 11的新技术，当然它们也属于DX11的范畴。
　　 烟雾、火焰、流水、玻璃、树叶、栅栏、头发……游戏中所出现的半透明物体数不胜数，程序员很难给这些物体设计一个固定的模型，它们不规则、随机的特性决定了单纯依靠传统的像素着色或者纹理贴图都是行不通的，因此这类物体有了一个新的称呼——Order Independent Transparency (OIT，顺序无关透明化)。
OIT非常适合处理玻璃窗这样的半透明物体
　　 此前，程序员必须在每帧渲染之前对透明模型进行深度排序或者执行诸如深度剥离的Multi-Pass（多次）算法，以达成模型间正确的透明度。不管哪种办法，都不能像非透明模型那样实现正确的局部的Post-Processing（后处理）效果，而且会消耗很多资源。
　　 DX11则首次在没有额外专用电路的情况下，透过一个每像素空间数据结构对多个透明表面的排序实现对顺序无关透明化的支持，解决方法就是让GPU参与运算，通过使用DirectCompute 11新增的原子操作，无需直接软件管理就能往分级缓存的不同层级装载数据，依照每个像素透明层数来分配独占的内存。如此一来程序设计的复杂度显著降低，并且数据结构可以采用难以预测的非结构化的内存存取，DirectCompute 11新增的附加缓冲也会派上用场。
　　 由于DX10不支持原子操作，因此无法支持顺序无关透明化这项新特效，只能依靠传统的方式来实现差强人意的效果。而DX11不但画面更好，而且实现效率非常高，大量使用附加缓冲从而节约了显存带宽消耗。
　　 在《战地：叛逆连队2》的DX11版本中就运用OIT技术，如在通过建筑和载具的窗户观察窗外的景物，窗外景物同玻璃材质的混合、畸变就用到这样的OIT技术，不过开发商DICE考虑到多人游戏公平性的问题，在多人游戏中DX10和DX11两者的效果会使一致的，只是DX11会提升速度。
DirectCompute11的妙用：电影级景深
　　 就像大家通过数码相机拍完照片后需要经过PS处理一样，3D模型在GPU内部渲染完成后也会经过后端处理才会显示在屏幕上，这一过程叫做“Render Post-Processing”（渲染后端处理），常见的如“边缘侦测与抗锯齿、各向异性过滤、景深、运动模糊、色彩映射、滤波、锐化”等一些列特效都是在这一阶段加上去的。
8.5 DirectCompute11的妙用：电影级景深
　　 GPU有专门负责渲染后端处理的模块，叫做“Render Back-Ends”（ROPs），也就是通常所说的光栅单元，这个模块位于流处理器与显存控制器之间，也就是说它渲染完毕后将会把数据直接输出到显存与屏幕。
　　 在DX10时代，光栅单元的任务量是很重的，如果大量使用后端处理特效的话，很容易出现像素着色器等待光栅单元的情况出现。所以很多DX10游戏的GPU负载还不如DX9C游戏就不足为怪了。而DX11则通过一个巧妙的方式降低了光栅单元的负担，确保流处理器和光栅单元能够协同工作，原理依然是使用计算着色器。
　　 各种后端处理特效的最终效果虽然千差万别，但它们大多数都有一个共同的特点，那就是需要对比相邻位置像素或者相邻帧之间像素的差别，然后进行对比与合成。这一拾取动作其实只用一个函数就能完成——Gather4，它使得计算着色器能够越权进行数据采集动作，帮助纹理单元和光栅单元的减轻负担，而且计算着色器的数据采集速度是专用单元的4倍！
DX10版景深特效的实现方法
　　 具体一点例子，比如DX10级别的运动模糊和景深特效，都是通过几何着色来实现的，通过几何着色控制运动物体的坐标变换与像素监控，或将深度帖图中的纹理信息按照距离拆分到缓冲，然后分为几个不同的视角进行渲染，最后合成完整的图像，实现比DX9C更精确、更流畅的特效。画面效果是更出色了，但几何着色并没有帮助光栅单元做任何事情，数据处理反而翻了好几倍，导致性能下降比较严重。
　　 而通过使用DirectCompute 11中的新指令，后端处理特效可以最大限度的降低显存读写次数、大幅降低光栅单元的负担，当然流处理器将会承担更多的任务（几何着色、计算着色、像素着色、外壳着色和域着色），但依然能够保持相对的平衡，不会出现DX10当中GPU资源负载不均的情况。
DX11新作《地铁2033》当中使用DirectCompute11实现景深效果
《地铁2033》对比：点击放大仔细观赏人物背景的差别
　　 刚刚发布的DX11大作《地铁2033》就使用了DX11级别的景深效果，清晰和虚化合理分配、主次分明，再搭配Tessellation技术的辅助，几乎接近与电影的拍摄效果，看起来有种赏心悦目的感觉。但该游戏由于使用了太多尖端图形技术，所以要求非常苛刻。
DirectCompute11的妙用：高清晰环境光
　　 “环境光遮蔽”(Ambient Occlusion，AO)是一种非常复杂的光照技术，通过计算光线在物体上的折射和吸收在受影响位置上渲染出适当的阴影，进一步丰富标准光照渲染器的效果。“屏幕空间环境光遮蔽”(SSAO)就是该技术的一个变种，现已用于《孤岛危机》、《潜行者：晴空》、《火爆狂飙》、《鹰击长空》、《帝国：全面战争》等游戏。
8.6 DirectCompute11的妙用：高清晰环境光
《鹰击长空》支持SSAO和DX10.1
　　 DX10也能实现SSAO特效，《Crysis》就大量使用了该技术，但其它DX10游戏却很少使用SSAO，因为效率太低。NVIDIA在驱动当中提供了强制SSAO的选项，可以让一些老游戏的画质也得到改善，但性能损失确实很大默认情况下是关闭的。
NVIDIA驱动可以让任何游戏都支持SSAO
　　 DX10.1中的出现让SSAO得到了普及，程序员可以用Gather4函数来进行加速渲染，它只能处理单一的颜色分量，但依然适合处理阴影内核和SSAO，因为深度缓冲是一个单颜色分量。而在DX11中，Gather4再次升级，它可针对特定的颜色分别采样，可自动识别能做阴影映射的值，从而实现更快更好的阴影过滤。
《潜行者：晴空》支持SSAO，其资料片则支持HDAO，效果更上一层楼
　　 DX11对于Garher4函数特性的增强使得AO又有了更优秀的版本，称之为High Definition Ambient Occlusion（HDAO），即高清晰环境光遮蔽。HDAO和SSAO都能向下兼容旧硬件，但运行速度会打折扣。换句话说，DX11和DX10.1是在改进算法、优化性能的基础上，使得显卡有能力渲染出更复杂、更完美的特效，而DX10虽然在也能达到同样的画面效果，但速度会很慢，实用性不大。
《BattleForge》noAO、SSAO和HDAO效果对比
　　 在ATI HD5870发布当天，《BattleForge》这款游戏就通过补丁从DX10.1升级至DX11，它只使用了DX11中的一个技术，那就是用DirectCompute 11加速HDAO，通过我们实际测试来看，DX11的确能够让HDAO效率提升20-30%之多。此外DX11大作《异形大战铁血战士》也大量使用了HDAO特效和DirectConpute11技术。
第九章：GF100/110图形架构深入解析
　　 有关DX11的相关技术部分讲了那么多，最终还是要体现在产品方面，上文说到GTX590使用了两个GF110核心，而GF110核心事实上早在GTX480上就已经设计应用了，只不过当时掣肘于制造工艺，NVIDIA不得不屏蔽一部分流处理器。这就是名字完美但规格不完整的第一代Fermi核心，传说中的——GF100。
　　 从设计之初，NVIDIA就对它寄于了非常高的期望：
　　 1.史上最快的GPU，出类拔萃的游戏性能
　　 2.超高的抗锯齿精度和效能，一流的图像质量
　　 3.不可思议的几何性能，通过DX11实现电影级的逼真度
　　 4.革命性的计算架构，DX11和通用计算两不误
& & 很显然这并不是通过修改GT200让它支持DX11就能实现的，NVIDIA想要的是一颗更加具有前瞻性的、完美的多功能智能GPU。那NVIDIA最终做到了么？GF110是否有资本傲视群雄？本章将揭开Fermi GPU 架构的真相！
9.1&构架如此接近CPU的GPU
　　从DX10到DX10.1再到DX11，转眼间显卡已经发展到了第四代，但有经验的读者应该可以发现，ATI的新产品只是在R600核心的基础上添加新的ShaderModel指令集并扩充流处理器规模而已，对于GPU图形架构的改进十分有限甚至原封未动。
　　 NVIDIA方面也是如此，G92/GT200相对于G80也只是强化了并行计算架构，虽然对流处理器的排列组合做了一些微调，但整体架构没有本质变化。到了DX11时代，NVIDIA认为旧的架构已经不适合新技术和新游戏的需要，有必要对GPU架构进行大幅度的改进、甚至是重新设计。
为GT200架构添加DX11和Tessellation支持是很容易的
　　 实际上G80和GT200的架构也是非常优秀的，ATI即便有DX10.1的辅助，同时代产品都没能占得任何便宜。ATI沿用R600的架构推出了DX11产品，按理说NVIDIA为GT200添加DX11支持也不是什么难事，性能也不会差，那为什么NVIDIA不这样做呢？
　　 GPU史上从来没有哪一个构架能够如此接近CPU，甚至是并行多核CPU的程度，GF100是第一个。
GF100构架八倍于上代旗舰的几何性能
　　 纵观GF100构架，众多技术亮点举不胜举，而首次引入GPU构架的多级cache结构、分为两级的线程分配管理体系、并行式的GPC单元设计、增大的shared memory以及彻底融入运算部分的TS单元更是重中之重。
9.2 八倍于上代旗舰的几何性能
　　 多级cache的引入不仅使得运算单元可以享受CPU才能够享有的包含一致性的高速缓冲平台，为整个体系提供了真正联通本地显存和寄存器的直接双向读写手段，其可编程的操作方式更可以令其在要求透明延迟的shared和应对寄存器溢出的cache、甚至是texture cache之间自由转化，灵活的应对不同的传统场合和新的DirectX 11中关于Compute Shader部分的需求。
　　 GF100构架除了在体系最外围配备了充足的线程仲裁资源意外，每个SM内部也都配备了完整的分派式多线程管理单元。多级的线程分派机制可以保证kernel在不同的GPC内被解离成Thread之后依旧能够让ALU团簇在第一时间得到任务。
　　 之前在G80上出现并且一直持续至今的融入SM的分离式Texture Arroy设计在GF100上产生了重大的影响。GF100体系分成四个对等并且完全并行的GPC单元，每个GPC单元都包含独立的几何引擎以及光栅化流水线，GPC模块之间透过新加入的L2 cache进行通讯、kernel和Thread的协调以及数据共享。这不仅使得GF100的三角形吞吐能力较之同规模的旧结构提升了300%，可以实现并行的分块化的渲染动作，更使得DirectX 11所要求的TS单元直接融入到了整个光栅化流水线内部。
GTX480的几何性能达到GTX285的8倍之多！
GF100/110和Cayman图形架构对比
　　 不管GPU架构改不改，流处理器数量总是要扩充的，准确的说是以级数规模增长，这样才能大幅提升理论性能。在流处理器数量急剧膨胀之后，如何管理好如此庞大的规模、并与其它模块协调工作成为新的难题。
9.3 Fermi(GF100)和Cayman图形架构对比
　　 自从DX10时代以来，ATI在架构上就一直没有太大的变化，即使到了DX11时代的HD5000/HD6000系列产品上，其核心架构仍然延续当年R600的设计思想。当然，细节进行了改进。
HD6970/HD6950(Cayman)核心架构图
　　 这一次发布的HD6900系列从整体架构上来说也没有什么变化，和之前的几代产品都差不多。不过在一些细节的改进上，采用 Cayman 核心的 HD6900可以说是改进最多的一款产品，抛弃了沿用数年的VLIW5架构（俗称5D），而采用了VLIW4架构，增强了后端渲染能力，DX11中的Tesselation执行单元也从一个增加到了两个。
GF100芯片透视图，GF100图形架构：居然是四核心GPU
　　 如果说Cypress是“双核心”设计的话，那么GF100的流处理器部分就是“四核心”设计，因为GF100拥有四个GPC（图形处理器集群）模块，每个GPC内部包含一个独立的Raster Engine（光栅化引擎），而在以往都是整颗GPU共享一个Raster Engine。
　　 在特性方面，除了完全符合DirectX 11关于Compute Shader和并行kernel所要求的硬件环境之外，GF100还支持分支论断和基于CTA（线程块）级别的乱序执行，这使得GF100的整体Thread效率得到了进一步的显著提升。
　　 当然，由于NV自GT200一来对通用计算市场的规划和态度，GF100中包含着规模庞大的DP单元，在特性上也支持了虽然同样划时代但仅对C++体系有巨大意义的统一定址体系。这部分晶体管的沉重负担不仅对图形过程毫无助益，甚至直接导致了NVIDIA不得不再次在纹理和后端作出了妥协，削减了纹理资源与运算资源的比例。这也是无法被抹杀的事实。
GF100/110图形架构：强大的多形体引擎
　　 我们知道RV870的Rasterizer和Hierarchial-Z双份的，而GF100则是四份的，虽然命名有所不同但功能是相同的。
9.3& GF100/110图形架构：强大的多形体引擎
　　 GF100的四个GPC是完全相同的，每个GPC内部囊括了所有主要的图形处理单元。它代表了顶点、几何、光栅、纹理以及像素处理资源的均衡集合。除了ROP功能以外，GPC可以被看作是一个自给自足的GPU，所以说GF100就是一颗四核心的GPU。
　　 在每个GPC内部，是由四组SM共享一个Raster Engine，现在我们进一步细分GF100，来详细看看SM的结构。
　　 GF100拥有四个GPC，每个GPC内部拥有四组SM，每组SM内部包括了32个CUDA核心：
　　 G80＝8 TPC＝8x2 SM＝8x2x8 SP
　　 GT200＝10 TPC＝10x3 SM＝10x3x8 SP
　　 GF100＝4 GPC＝4x4 SM＝4x4x32 SP
　　 现在我们就可以了解到，GF100与上代的GT200和上上代的G80相比，SM的变化非常大。GF100每组SM当中拥有32个流处理器，而GT200/G80的每组SM都是8个流处理器。在SM内部流处理器数量翻三倍的同时，GPC/TPC的构成也发生了变化，G80每个TPC内部拥有2组SM，GT200是3组SM，而GF100每个GPC内部则是4组SM。
　　 对于CUDA核心与SM结构的微调，大家都很容易理解。GF100与GT200最大的不同其实就是PolyMorph Engine，译为多形体引擎。每个SM都拥}