探究2121年度显卡性能以及能耗

如何选择一款优秀的显卡？消费者看重性价比，专业人士看重能耗比。每当厂商宣传自己的产品如何优秀，技术如何领先，不会谈性价比（降价就能做到，没有技术含量），而是说的Performance per Watt（每瓦性能）。了解Performance（性能）很容易，看显卡天梯图即可，但能耗比如何看呢？此文首次提供显卡能耗比天梯图，虽然其中不可能罗列2021年全部显卡型号，但选择的思路是一样的。

决定显卡能耗比的关键因素是制程和架构，这仿佛看上去“同架构显卡”的能耗比是相同的。但实际上，就算同一张显卡，它的能耗比不是固定的，在不同核心频率，能耗比不一样。

要制作“能耗比天梯图”，就必须要解决这个难题——动态比值静态化。站长采用一种简便方法（下文简称为：FET）

1、每一个架构的系列产品中，选择“旗舰型号”（特殊情况除外），用【FSE+TS】分数作为性能值。

2、功耗则采用GCP/TBP，这项值不会非常精确，无论在测试还是具体应用中，功耗始终在变化。

注1：

GCP（Graphics Card Power）：图形卡功率，NVIDIA的叫法。

TBP：（Typical Board Power）：典型板卡功耗，AMD称TBP或GPU POWER，仅从字面意思，后者仿佛仅仅是图形芯片的功耗，但实际都是指整卡功耗。

GCP/TBP能否作为计算依据？

显卡的供电有两条路径，一个是PCI-E插槽供电，一个是外接供电，功耗需要测试流入显卡的电流和电压，这需要借助于专业PCAT测试套件。

 

上图的实测功耗，不带小数点的来至于超能网，测试环境为3DAMRK FSE，有小数点的来至于太平洋电脑网。注意是平均功耗，不是峰值。

在显卡功耗名称的旧爱新宠：TDP、TBP和GCP（估算功率的懒人公式）中有更多型号的对比，均证实了官方给出的整卡功耗值的可靠性，因此，能耗比可以使用GCP/TBP值来计算。

 

NVIDIA显卡能耗比统计表

从上图看出，每一代的能耗比都处于一个区间内，第六和七代N卡在40内，第九代（麦克斯韦）不会超过65，第十代（帕斯卡）不超95，第十一代（图灵）最高110，到了最新的安培架构，就把120踩在了脚下。

在上图中，你还会发现，RTX3070和RTX3060Ti显卡的能耗比要高于老大哥RTX3080/RTX3090，原因之一是其采用的GDDR6显存，功耗低于GDDR6X。

 

AMD显卡能耗比统计表

一碗怪味面

某天吃面拌作料，陆续放入酱油、盐、醋、味精、玉米油、花椒粉、白糖、芝麻酱、番茄酱、豆粉、胡椒、沙拉、虾皮、牛奶、可乐、豆豉。。。。。然后搅拌均匀，这碗面味道如何？

AMD显卡的GCN家族，核心代号“马甲”横飞，显卡型号和核心代号名称混杂，就如同这碗怪味面。

例如：

R9 280X/280核心代号Tahiti（塔西提岛），R9 270X则是Curacao（库拉索岛）核心，这是HD7870的Pitcairn（皮特凯恩群岛）核心的马甲。R7 250X核心代号为cape verde（佛得角），他们都属于GCN1.0。

R9 290X/290核心代号Hawaii （夏威夷岛），属于GCN2.0，R9 285是Tonga（汤家）核心，属于GCN3.0。

2XX系列显卡贯穿了GCN1.0~3.0三个版本，3XX系列也不会示弱。

R9 370X/370核心代号Trinidad （特立尼达岛），属于GCN1.0

R9 390X/390核心代号Grenada（格林纳达岛），属于GCN2.0

R9 380X/380核心代号Antigua （安提瓜岛），属于GCN3.0

以上仅为举例，实际情况更杂乱。因此，在AMD显卡能耗比统计表中，站长采用了GCN1.0、2.0、3.0.。。。。这样的标注法，看起来要清晰许多。

注：

AMD最初对GCN 版本命名是1.0、1.1、1.2，在2016年的Polaris核心发布后，命名方式将GCN1.1改为GCN2.0、GCN 1.2改为GCN3.0，Polaris（北极星）为GCN4.0。

VEGA是GCN架构的巅峰，Radeon VII是AMD于2019年2月发布的全球首款7nm游戏显卡，凭借制程优势，在VEGA能耗比大赛中赢得金牌。选手VEGA56的能耗比达到了72，表现十分出色，获得银牌。比较有意思的是RX VEGA64这位选手，“跑吐血才得了个铜牌”。由于Radeon VII比较特殊，因此在下面的能耗比天梯图中，GCN5.0的代表仍然选择RX VEGA64。

显卡选购藏宝图

 

能耗比天梯图，如同一台X光机，让您能看到显卡内在的一些东西，它也如同一部战争影片，能看到AMD和NVIDIA两家近几年交战的胜败场景。

解读

1、此图仅代表桌面版，移动版显卡的能耗比普遍高于桌面版。例如RTX2060移动（90W）能耗比值可达153，RTX2080 MAX-Q可达197.。。。。由此可见，桌面版显卡更多的考虑是“性能”，而移动版更注重“能耗比”。

2、以架构为排序单位，并选取旗舰型号作为该架构的代表（特殊情况除外）

决定显卡能耗比的关键因素是制程和架构，只要是同架构产品，它的能耗比是相近的，但并不完全相同。

kepler选择：GTX780Ti

maxwell选择：GTX980Ti

pascal选择：GTX1080Ti

turing选择：RTX2080Ti

ampere选择：RTX3070（注：这里不能选RTX3090/RTX3080，其原因是GDDR6X显存功耗较高，拖累了整卡的分数，而显卡能耗比更重要的是体现GPU本身的能力）

GCN1.0选择：R9 280X（注：不能选R9 290X，它属于GCN2.0）

GCN2.0选择：R9 390X

GCN3.0选择：R9 FURY X

GCN4.0选择：RX 590

GCN5.0选择：RX VEGA64（注：这里不能选Raden VII，它是7nm制程，在VEGA家族里面不具备代表性）

RDNA选择：RX 5700XT

RDNA2选择：RX 6900XT

3、RDNA2领先图灵有三个原因：

制程，整体优化和无限缓存技术。RDNA相比GCN属于质变，提升幅度大尚在意料之中。RDNA2相比RDNA并不是质变，然而提升幅度也如此巨大，其中原因大部分凭实力但还有些运气成分，以后再扯扯这闲事，此文略过。

4、为了让全部型号采用统一标准，计算时未考虑光追。如采用“361”对比法（即让光追成绩占10%权重），安培和RDNA2的差距会缩小。

用官方公布数据验证，结果基本相符

AMD官方公布的数字是：RDNA相对GCN提升50%（注1），我们采用FET方法计算的结果是：［（92.9/59.7）-1］X100%=55.6%，二者是基本吻合的。

再看RDNA2，官方宣称提升幅度为65%，我们采用FET，结果是［（150.3/92.9）-1］X100%=61.8%，二者也是基本吻合的。

通过和AMD官方数据对比，印证了此文采样标的以及FET计算方法的合理性。

AMD提供的RDNA2能耗比提升幅度数据有两个，一是发布会的65%，另一张官方PPT的数据是54%。

对于RDNA相比GCN的幅度，站长认为，官方的50%偏低了，因为AMD曾经公布过“perf-per-watt improvement roadmap”（每瓦性能改进路线图），里面的RDNA和RDNA2提升幅度均为50%，实际产品不可能和路线图完全一致，幅度通常会大于目标值。

总结

能耗比天梯图在某种程度上可说是“藏宝图”，这项参数不会在任何显卡中标注。在现实生活中，甲乙两位学生付出相同的努力，但甲每次考试的分数都高于乙，这就是“学习方法”的问题。

有些显卡（特别是老旧的二手高端卡）看起来很便宜，貌似性价比很高，但只要根据藏宝图查询，就能知道它便宜的内在原因。

虽然RDNA2在能耗比领域取得了暂时性领先，但仅属于一场战役的胜利，距离“战略”上压制对手还有很长的路，NVIDIA在光追、专业领域、用户口碑等均有明显优势。因此，选购显卡只看“性价比”不行，只看“能耗比”也不行，全面综合权衡方为上策。

2021年的火车快开了，在未来的显卡世界里，充满着诱惑与陷阱，有哪些地方埋藏着钻石呢？有没有黄铜冒充的黄金呢？带上藏宝图去寻找吧！

编辑jq