認識 GTX 690 雙核巨獸架構篇：單卡雙核介紹、多重GPU的7種運算模式

要撐高效能，最快的方法就是「堆疊」。不論是堆疊SP（Stream Processor，串流處理器），或是堆疊GPU（Graphics Processing Unit，圖形處理器、繪圖處理器）都能達到快速提升效能的結果。而GTX 690就是用內部SLI的方式，嵌2個GPU在顯卡上，藉此提升運算效能，而未來AMD即將推出的HD 7990也是使用相同設計。

完全看懂GTX690

認識 GTX 690 雙核巨獸：架構篇
認識 GTX 690 雙核巨獸：效能篇（敬請期待）

快速目錄：

單卡雙核12年前就有

早在1998年，3dfx就曾讓PCI介面的Voodoo 2（巫毒卡）支援SLI，是世界上第一張能「串連」的遊戲卡。到了AGP時代之後，由於主機板只有1條AGP介面，無法繼續透過SLI串連。此時3dfx有個異想天開的想法，在PCB（Printed Circuit Board，印刷電路板）焊上2個GPU，用內部SLI的方式增加效能，而這張卡就是3dfx在2000年推出的末代產品Voodoo 5 5500。

只用2個GPU似乎還不夠，當初還設計出採用四核心架構的Voodoo 5 6000，不過同年3dfx就被NVIDIA收購，而這張Voodoo 5 6000自然也就無疾而終。據稱目前全世界只剩下約50張工程版Voodoo 5 6000，這也成為硬體收藏家的夢幻逸品，SLI直到PCI-E介面出現後，NVIDIA才讓它重新登上舞台，此時的代表顯卡是GeForce 6800 Ultra。

關鍵字：SLI

SLI是Scalable Link Interface的縮寫，中文為可擴充連接介面，用於連接2張以上的顯示卡，藉此提升運算效能。該技術最早是由3dfx研發，最初使用於PCI介面的Voodoo 2。AGP介面推出後，受限於主機板介面數量，發展性大受限制。2004年PCI-E推出後，SLI才重回顯示卡市場。

雙核心就是1+1

同樣是雙核心，顯卡跟處理器的設計方式就不太相同，前者是2個獨立GPU，經過SLI或CrossFire等串連方式協同運算；後者則是1個CPU內包括2個運算核心，透過指令分派達到增加運算的目的。概念上來說類似，但是設計方式並不相同，最明顯的差異就是顯卡有2個晶片，而現在的處理器只會有1個晶片。GTX 690就類似Intel第一代的雙核心處理器Core 2 Quad Q6600，用2顆Core 2 Duo E6600構成一樣，只不過GTX 690的die size（核心面積）與PCB大一點罷了。

單PCB成主流

從硬體設計來說，雙核心顯卡有幾個發展階段，約略在GeForce 7900GX2、7950GX2、9800GX2與GTX 295那段時期，受限於散熱器解熱能力以及GPU發熱量，此時期NVIDIA採用雙PCB設計。最初像7900GX2、7950GX2，是採用雙PCB雙散熱架構，簡單來說就是主卡與從卡（輸出影像者為主卡）都有獨立的散熱器。優點是設計簡單，只要將2張高階卡稍作修改就能製成所謂雙核心顯卡。

而到了9800GX2與GTX 295時期，散熱器有能力同時負荷2個GPU的廢熱，且為了美觀著想，因此這時期的雙核顯卡就像漢堡一樣，用麵包（PCB）把牛肉（散熱器）夾起來。

近幾年由於GPU發熱量降低，加上均熱板（Vapor Chamber）等散熱技術加持，因此單片PCB上焊上2個GPU也沒問題，就像最初的Voodoo 5一樣，只用單PCB搭配均熱板散熱器就能運作。GTX 690也是採用單PCB設計，GPU、供電模組、記憶體顆粒呈現對稱排列，與GTX 590相比架構差異不大。

新款PLX橋接晶片

由於採對稱排列，因此GPU位於PCB左右兩側，比較特別的地方是中央有個橋接晶片，用以橋接2個GPU與PCI-E介面。此晶片採用支援PCI-E 3.0的PLX PEX 8747，而非GTX 590時期的NVIDIA NF200（亦即BR04）。PEX 8747共有48條PCI-E通道，最多可拆分5個傳輸埠（Port）。在GTX 690上，PEX 8747是以3個傳輸埠，每個傳輸埠16條PCI-E通道的模式運作。

由於GTX 600系列與Ivy Bridge開始支援PCI-E 3.0，讓PCI-E 3.0逐漸成為標準配備。先前NF200只支援PCI-E 2.0，因此改用支援PCI-E 3.0的橋接晶片，藉此達到新介面應有的速度與頻寬。這顆晶片也將被用於Z77主機板，用以擴增PCI-E 3.0不足的通道數量。

PCI-E 2.0頻寬就夠

或許有人會問，如果在PCI-E 2.0的主機板上，跑GTX 690這類PCI-E 3.0又是雙核心的顯卡，PCI-E 2.0頻寬是否會過於吃緊？根據先前GTX 680與HD 7970的測試，可發現PCI-E 2.0與PCI-E 3.0頻寬並不影響效能表現。也就是說，高階單核卡無法到達PCI-E 2.0頻寬上限，用PCI-E 3.0並不會比較強。

在PCI-E 2.0環境測試，GTX 690效能為GTX 680的110～180%不等，可看出GTX 690並未出現效能瓶頸，可推測PCI-E 2.0頻寬足以使用，否則應該會讓效能「卡」在某個數值，而無法達到接近180%的效能表現。

若玩家使用Z77、X79之前的PCI-E 2.0主機板，想要換上GTX 690可以不用猶豫，PCI-E 2.0頻寬仍夠使用，效能不會比較差。不算缺點的缺點就是，PCI-E 2.0的爽度比較低，而且即將淘汰。

▲先前許多人猜測GTX 690會使用GK 110核心，後來事實證明使用的仍是降頻的GK 104。而傳說中的GK 110，則是意外在GTC 2012（GPU Technology Conference）出現。GK 110具備15組SMX核心，應該會應用在下一代也就是GTX 800系列上，官方則表示實際產品SMX則可能會是13～14組。由於TDP等限制，有些人猜測GK 110原生架構可能是16組SMX，情況與GF 100、GF 110相似。GK 110共計有2880個CUDA Core，若在架構未修改、時脈相等的情況下，最佳理論效能可能達到GK 104的187.5%。

3dfx

3dfx Interactive在1994年成立，主要產品是顯示卡與GPU，全盛時期是1996年，是當時顯卡市場的霸主。1998年後受到產品推出時程延宕、與SEGA、微軟合作破裂等影響，財務狀況逐漸走下坡。最後在2000年被NVIDIA收購，其中SLI與Voodoo卡堪稱顯卡發展史上重要里程碑。

▲Voodoo是3dfx最具代表性的產品，也就是俗稱的巫毒卡，Voodoo共計有5代，以及Voodoo Rush等產品。其中Voodoo 5為多晶片設計，Voodoo 5 5500為雙核心設計，Voodoo 5 6000則是四核心，圖即為Voodoo 5 6000。

橋接晶片

橋接晶片的類型很多，像是早期用於PCI-E轉AGP訊號的NVIDIA HSI-A4也是其中之一。雙核心顯卡的橋接晶片主要用於溝通GPU與PCI-E，才能達到單卡SLI的效果，該圖為HD 4670的PCI-E轉AGP橋接晶片。

（後面還有：多重GPU的7種運算模式）