架构，砍了一半的GP104-400

GeForceGTX1060采用全新的16nm制程的Pascal架构，核心代号为GP106，具体型号为GP106-400。GP104核心面积约为200平方毫米，得益于16nm的制程优势，核心内集成了44亿晶体管，是GTX960晶体管数量的1.5倍，核心面积却仅为GTX960的87.7%。

GeForceGTX1060FoundersEditionGPU-Z截图

基于Pascal架构的GP106-400芯片运算资源总量为1280个ALU，正好为GP104-400的一半。其TMUs数量为80个，后端的ROPs数量为48个，3个带宽为64bit的双通道显存控制器组成了总量192bit的显存控制单元，大小为6GB。同GTX960相比，其各项参数均有所提升，尤其是显存带宽达到了192GB/s，是GTX960显存带宽的1.7倍。

GTX980

GTX960

注：表中售价均为官方首发限价

我们可以看到GeForceGTX1060的默认核心频率达到了惊人的1506MHz，Boost频率更是高达1708MHz，显存带宽为192GB/s。这款产品完整支持DirectX12API以及异步运算，在DX12中有着更好的表现。GTX1060的默认PixelFillrate能力达到了72.3Gpiexls/S，默认TextureFillrate能力为120.5Gtexels/S。各项参数照比GTX960均有大幅提高。

GP106-400架构图

Pascal架构GP106-400芯片由以下主要的部分组成：

1、基于TSMC的16nmFinFET工艺。

2、双单元的宏观并行结构，10组SMs单元被分为2个GPC，每个GPC包含5组SMs。

3、10组全新设计的，包含了几何引擎、光栅化引擎以及线程仲裁管理机制的SMs单元。每个SMs单元包含一组负责处理几何任务需求的PolyMorphEngine，同时均下辖5组更基本的SM单元，每个SMs单元包含8个负责处理材质以及特种运算任务如卷积、快速傅里叶变换等的TextureArray，四组并行的二级线程管理机制以及对应的shared+UnifiedCache等缓冲体系。

4、GP106拥有6个32位显存控制器，总计192位，每个32位显存控制器包含8个ROPs单元和256KB二级缓存，共计48个ROPs单元和1.5M二级缓存。

5、改进型的4.0版本PolyMorphEngine，包含了为VR设计的TheSimultaneousMulti-ProjectionEngine，在极端情况下，SMP引擎可以减少32倍VR所需的几何渲染工作量。

GTX1060和GTX960参数对比

在GeForceGTX1060上，我们看到了其与上代基于Maxwell2.0架构显卡相类似的设计，主要区别就是每个GPC中多了一组SMs单元。这就让这款显卡能够支持所有在GeForceGTX900系列中的特性，以后使用到这款显卡的玩家能够获得与其他采用基于Maxwell2.0架构设计的显卡的体验。

第3页：显卡全新技术解析

SimultaneousMulti-Projection技术

面对即将大爆发的VR市场，NVIDIA显然要让GPU承担起更多任务，来协助建立VR生态圈。在GeForceGTX1080/1070的发布会上，NVIDIA为旗下VRSDK——VRworks添加了新的内容。首先是SimultaneousMulti-Projection技术，该技术直译为“同步多重投射”。

老黄讲解SimultaneousMulti-Projection技术

经常组多联屏的玩家一定知道，当屏幕组成一个小于180°的夹角，也就是两块显示器之间形成角度的时候，显卡渲染场景一直有个很难纠正的扭曲现象，就是看上去渲染的图形依然看上去是一个180°平面的图形，却被硬生生地被放在两块形成夹角的显示器上，看上去根本没有任何的扭曲和形变。换句话说，虽然显示端已经是曲面屏了，但是画面还是180°的平面，比如左边这幅图：

SimultaneousMulti-Projection技术示意

可以看到对于右边的部分GPU还是基于一个180°的平面渲染的，问题在于我们的显示器摆放是有角度的，并且呈一个弧形，但是GPU并不知道显示器之间的夹角会影响输出的图形，它只是机械的渲染，所以右边这部分场景其实是渲染错误的，正确的输出应该是如右图这个样子。SimultaneousMulti-Projection技术可以根据显示器之间的角度，在生成图像的同时动态调整图像，将渲染的场景按照一定的角度生成，也就是让生成的图像保持有角度的渲染，而不只是机械地生成一张平面，换句话说，可以将本身是平面的画面曲面化以贴合曲面的屏幕。

除了解决了这个尴尬角度的问题，SimultaneousMulti-Projection还针对VR渲染进行了特别的优化，并且引入了新的SinglePassStereo技术，SinglePassStereo可有效减少传统VR渲染一半的工作量，上图所示的这个场景，启用SinglePassStereo后帧率从60~70帧增加到90多帧，提升幅度超过30%，而90帧正是VR游戏的最低要求。

SinglePassStereo技术

VRWorksAudio技术

VR主要是通过视觉来让用户拥有身临其境的体验，然而光有视觉是不够的，想要获得足够的沉浸感，听觉也是十分重要的一环。在会上，NVIDIA展示了一项有关VR听觉的加强技术，名为VRWorksAudio，该技术是全球首款实时物理模型的声学仿真技术。

老黄讲解VRWorksAudio（图片来自BenchLife）

有物理基础的空间或3D音效，即虚拟场景内产生的音效，在到达用户虚拟的耳朵之前会受到一定的影响，这一过程后才产生的。影响的因素可能包括：由于墙壁或门的封闭，使声音呈现的静音状态;或者声音在经过多个物理表明反射后产生的回音等。

《VRFunhouse》demo

NVIDIA提到，他们在做音频模型或渲染的过程很像光线追踪的过程，光线追踪对处理器要求很高，但在渲染图像上及其精确，它能够计算出一个场景中从来源到目的地这一路径上的每一束光线。NVIDIA宣称可以追踪声波在虚拟场景内的路径，并将根据扭曲的声波来应用到其“物理”能力和经过渲染的音频上。事实上，VRWorksAudio使用了NVIDIA现有的光线追踪引擎OptiX来模拟在某一个环境内的声音运动或其传播轨迹，同时根据你所处的虚拟世界的大小、形状和环境材质来实时改变该声音。

Ansel截图技术

NVIDIA发布了一个全新的截图工具，工具的名称叫做Ansel，该名称是为了纪念伟大的摄影师AnselAdams。说起这个摄影师，它还是很有名气的，是自然风光摄影殿堂级人物，还曾获得美国公民的最高褒奖——总统自由勋章。以Ansel的名字来命名新的截图软件，一来是为了纪念这位大师，二来是为了表明，截图也可以是一种艺术。

Ansel截图技术

凭借Ansel，游戏玩家能够合成自己喜欢的游戏画面，可以在游戏世界中的任何有利位置将镜头指向任意方向。游戏玩家最高能够以32倍的屏幕分辨率捕捉屏幕截图，然后即可在截图上选择某个位置放大显示并做到不失真。凭借照片过滤器，游戏玩家可以实时添加特效，然后截取完美的照片。游戏玩家可以捕捉360度立体光球图像，以便在虚拟现实头戴式显示器或谷歌Cardboard中进行观看。

老黄讲解Ansel

没听懂？通俗点讲，就是你可以在游戏中截取一个超大的截图，这个截图是360°环绕式的，这个截图包含了所有角度和位置信息，你可以在任意一点观看在该点的游戏图像。截好了图你就可以在VR眼镜中查看了，看到的效果就如同身处在游戏中。听起来很酷炫是不是？这个截图不仅能体现在VR显示器上，还能通过APP传递给手机，通过手机也能直观的感受到这张游戏截图的震撼性。并且这项技术并非空谈，《全境封锁》、《见证者》、《巫师3》、《无人深空》、《虚幻竞技场2014》在现场都宣布将支持Ansel技术。

已经有许多大作宣布支持Ansel

第4页：显卡改进技术解析

第四代delta色彩压缩技术

显存压缩技术对于提高显卡性能是很有帮助的。同之前的NVIDIAGPU一样，全新的GTX1080也采用了这样一种无损压缩技术。这种技术有以下几点好处：减少显存数据写入量；减少数据从显存到GPU二级缓存的数据传输量，有效增加了GPU二级缓存的容量以及降低纹理单元和帧缓存间的数据传输量。

第四代delta色彩压缩技术

显存压缩技术中最重要的一种就是“delta色彩压缩技术”，这种技术让GPU计算每一个块中像素的差异，然后将相同色彩的像素信息进行压缩，在极端状况下，压缩储存后的参考像素还不及未经压缩像素一半的大小，这无疑大大减小了数据传输量。

GTX1060搭载了全新的增强型delta色彩压缩技术，可以更高效地实现2:1的压缩比，同时，全新的4:1、8：1高压缩比模式也已被GTX1060所采用，这使得显存利用率再次达到一个新高度，相当于等效提升了对应比例的显存带宽。

异步运算技术

从传统角度上看，GPU主要承担的任务是图形渲染，系统会将待处理的工作按照指定流程传递给GPU，以便让图像能够以正确的顺序显示出来，这点对于图形渲染来说非常重要。而现如今随着GPU功能的不断挖掘以及架构的不断升级，许多计算、复制的工作也会交由GPU来做，如果仍然只有一条序列的话，渲染、计算、复制三项任务将会互相抢占，造成“交通拥堵”，运行效率自然大打折扣。因此多条序列分别处理渲染、计算、复制等工作才能大大提升GPU效率，这种技术就是异步运算技术。

说起异步运算技术，大家可能会首先想到AMD的GCN架构，GCN的异步着色器技术让GCN架构的A卡在DX12中拥有了出色的性能表现。随着DX12时代的全面到来，NVIDIA的全新GTX1060自然也是在异步运算上狠下功夫。官方宣称，GTX1060有着完全的异构计算能力，借助异构着色器，GPU可以并行处理多任务，而非按优先级进行候选或者抢占。

动态负载平衡技术

首先为大家介绍的是Pascal架构引入的全新技术——动态负载平衡。为了让大家能够更直观地了解这项技术，我们看上面这张图：横坐标是时间，纵坐标是GPU资源分配百分比，浅绿色是图形工作量，深绿色部分是计算工作量，而灰色斜纹部分为空闲。首先看上半部分的静态平衡，如果计算工作量所需的时间比图形工作量的时间长，而两个工作需要同时完成才能进行新的工作，那么进行图形工作的GPU就会有一部分闲置出来，这就浪费了GPU的性能；接着我们看下图的动态平衡，当计算工作量先完成时，负责计算工作的GPU资源就会去帮助完成剩余的图形工作，这样就不会有闲置的GPU资源，并且大大降低了工作所需的时间，这就是Pascal的动态负载平衡技术。

Pascal架构的抢占技术

然后是有关GPU抢占的技术。了解VR的朋友们一定听说过“异步时间扭曲”技术，异步时间扭曲是指在一个线程（称为ATW线程）中进行处理，这个线程和渲染线程平行运行（异步），在每次同步之前，ATW线程根据渲染线程的最后一帧生成一个新的帧。（有关异步时间扭曲的知识请参见《小菜硬件杂谈说说VR里的异步时间扭曲》）实现异步时间扭曲需要GPU支持合理的抢占粒度，那么抢占指的是什么意思呢？所谓抢占，就是指为了使重要工作得以快速运行，GPU会选择性关闭不太重要的工作，从而提高重要工作的运行效率。Pascal架构是史上首个支持像素级抢占的GPU架构，当接收抢占请求时，Pascal的图形单元会记录下那些优先级较低的工作被中断时的位置，优先处理那些重要的工作；当抢占结束后，其余的工作从之前被中断的位置开始继续执行。

抢占在VR中的应用——异步时间扭曲（ATW）技术

Pascal的抢占不仅作用于图形工作中，在计算工作中也可以实现。线程级的抢占和像素级抢占的实现方式类似，都是停下当前优先级较低的线程块的工作，去支援优先级较高的SMs运算线程，当抢占结束后，从之前中断的地方开始继续计算工作。对于游戏来说，像素级抢占和线程级抢占相结合让Pascal架构GPU可以以极快的速度和最小的性能开销实现抢占，同时对于CUDA计算任务，Pascal也可以以最好的抢占粒度去实现抢占。

FastSync技术

FastSync是一种替代传统垂直同步的防止画面撕裂的技术。同V-Sync不同的是，开启FastSync后，在做到防止画面撕裂的同时能够不降低显卡的性能，也就是说FastSync能够实现V-Sync开启时的流畅画面，并且有着如同未开启V-Sync一样的低延迟。从下图可以看出，FastSync的延迟仅比关闭V-Sync时的延迟多了8ms，这点差距还是十分令人满意的。最后，FastSync技术可以搭配G-Sync技术一起使用，为玩家带来更好的视觉效果。

FastSync和V-Sync延迟对比

GPUBoost3.0

GPUBoost是NVIDIA推出的GPU动态提速技术，能够在TDP允许的范围内，尽可能地提高GPU运行频率，进而提升GPU工作效率。全新的GTX1060为我们带来了这个技术的最新升级版——GPUBoost3.0。GPUBoost3.0可以设置各个电压点的频率偏移。GPUBoost2.0及以前的版本只能实现固定的频率偏移，也就是说频率的提升只能呈线性的方式，提升后的频率无法达到此电压下对应的最大频率。

GPUBoost2.0与3.0之间的区别

GPUBoost3.0就很好地解决了这个问题，频率偏移可以对应到单个电压点，而不是像之前的线性相关，这样就可以使得GPU的频率达到该电压下所能实现的最大值，大大提升了GPUBoost的效果。全新的GPUBoost3.0还能与超频软件相结合，让玩家可以手动调整频率偏移曲线，来达到理想的GPU频率。

第5页：GTX 1060 FE拆解赏析

GTX1060FE拆解赏析

显卡包装设计

显卡正面外观

散热器外壳

拆下外壳后的显卡

　
均热板设计

拆下均热板后的显卡

尾部散热块

显卡中框及涡轮风扇

中框背面贴有导热贴

显卡PCB正面

显卡PCB背面

GP106-400核心

三星1GBGDDR5显存颗粒

3+1相供电设计

外接供电及风扇4pin插座部分特写

6pin辅助供电线

视频接口设计

显卡所有部件一览