不规则单元格如何自动排序号,单元格自动排序的技巧

不规则单元格如何自动排序号,单元格自动排序的技巧

题图来自Unsplash,基于CC0协议

NVIDIA RTX 40系显卡终于与我们见面,按照以往的惯例,通常都是游戏级别的“80”型号显卡率先与我们见面,不过此次最先推出的却是“90”级别的产品。

其实根据目前的情况来看,GeForce RTX 4090率先推出,也是为了照顾到仍在市售的RTX 30系产品。还记得在RTX 30系显卡推出时,大部分RTX 20系显卡其实已经停产,整体的更新换代节奏明显。

而目前GeForce RTX 3090的价格基本不足万元,也已经停产。所以在此时推出GeForce RTX 4090,其实并不足以影响到RTX 30系整体的销售。

每一次“90”级别的产品NVIDIA官方,其实很少宣传游戏领域,不过此次在性能悬殊如此大的情况下,即便是NVIDIA对于它的游戏性能也是侃侃而谈。

顺带一提,本次NVIDIA将限量推出GeForce RTX 4090 FE公版,将会于北京时间10月12日晚9点在京东首发上市。喜欢公版设计或是想要收藏的玩家务必下手,只有当你拿在手里后,才能够感受到什么叫满分工业设计。

01 NVIDIA GeForce RTX 4090 概览

今年的GeForce RTX 4090在外观上变化不大,不过包装还是一如既往的精美,并且此次NVIDIA还加入了环保的理念。

外包装依旧采用了哑光黑色硬纸盒,而且可以清楚地看到“GeForce RTX 4090”字体的变化,GeForce RTX的英文字样更圆滑,而数字则更“厚实”。

从侧面可以看到,本次显卡的包装除了外圈的硬纸盒,内部全部采用了黑色瓦楞纸。在盒子两侧还有黑色胶带防止运输过程损坏。

打开后的包装有点像帐篷形状,这张“性能怪兽”静静躺在那里,而且有意思的是,显卡周围的装饰纹路自带“震惊”效果。

拿出显卡后,包装内还附赠了一根16pin转8pin*4的转接线。其实本次GeForce RTX 4090的建议电源与GeForce RTX 3090 Ti相同,都是850W,所以如果在RTX 30系配备了高瓦数电源的玩家大可以放心升级。

NVIDIA GeForce RTX 4090 FE显卡的整体尺寸为304×137×61mm,占用3槽空间。其实长度相较RTX 30系显卡没有变化,甚至比RTX 3090 Ti还少了10mm,但整体的质感和分量都有所提升,整卡约为2.2kg,这还是以简约设计著称的公版,很难想象各家AIC的显卡到底会有多重。

NVIDIA GeForce RTX 4090的整体设计依旧沿用了RTX 30系显卡的外观,但由于架构升级,发热量增大,散热自然也需要同步升级。本次的GeForce RTX 4090风扇尺寸再次增大,基本已经达到了显卡整体框架的直径,而在散热风扇增大的基础上,最大气流动态增加20%,同噪音等级的气流动态增加15%。

视频输出接口上,依旧采用了HDMI 2.1 + DP 1.4a*3的四接口设计。HDMI 2.1可支持4K 120Hz HDR、8K 60Hz HDR,对于目前阶段的产品来说完全够用。

至于呼声较高的DP 2.0,其实目前绝大部分消费级游戏显示器都没有实装,且DP 1.4a标准也能够支持8K 60Hz刷新率的显示器。所以,综合来看,绝对够用。

况且,我们真的需要那么极致的规格吗?羊毛出在羊身上的道理大家都懂。

另外由于公版采用的双轴流散热系统,所以在视频输出接口部位能够看到大量的散热鳍片,这一点与上一代相同。

本次GeForce RTX 4090的整卡功耗为450W,采用单16pin的辅助供电。目前已有部分电源厂商发布了最新的ATX 3.0标准高端电源,自带12VHPWR的16pin供电接口,最高可支持600W供电。所以不出意外的话,或许下一代显卡也将采用这样的单16pin来供电。

虽然目前所有显卡厂商基本都会附赠一根转接线,不过8pin*4的杂乱程度可想而知,有条件的话,一个ATX 3.0标准的电源简直不要太整洁。

需要注意的是,目前适用于RTX 30系列的12pin接口和电源转接器与RTX 40系列显卡不兼容。

另外在RTX 40系显卡中,即便是首发的旗舰GeForce RTX 4090也不支持NVLink,所以想要重现往日的四路泰坦是不可能了。

最后来看一下GeForce RTX 4090内部的PCB板,依旧采用了“深V”的异形PCB,依旧紧凑的排布了所有的元器件,没有一点浪费,并且在如此紧凑的环境下搭载了20+3相供电。整整齐齐,堪称艺术品。

NVIDIA同时还强调,在高负载下,GeForce RTX 4090的供电更稳定,不会出现剧烈的电压、电流波动。

02 Ada Lovelace 姓甚名谁?

下面我们来看一下此次推出NVIDIA Ada Lovelace架构,我们先从Ada Lovelace这个人讲起,相较于Ampere,这位似乎大家更陌生一些。

Ada Lovelace(1815-1852)是英国数学家、计算机程序创始人,建立了循环和子程序概念,被称为世界上第一位程序员。

Ada从小对数学有极高天赋,其父称她为“平行四边形公主”,后来的合作伙伴Charles Babbage称她为“数字女巫”。在19岁时Ada嫁给了自己曾经的科学家庭教师,婚后的她对数学热情不减。

1842年到1843年花了9个月时间翻译了Babbage的《分析机概论》的备忘录,写了很多注记,其中给出了用计算机进行Bernoulli数求解的详细说明。由此,Ada被广泛认为是世界上第一位程序员。

而以她名字命名的语言——ada语言,已经成为了美国军方开发战斗机等尖端武器的语言。

从几行简短的生平简介中,不难看出Ada的生命虽然只经历了短暂的37个春秋,但却足以被后人铭记。

这也是为什么此次NVIDIA RTX 40的先行宣传中,用到了“以未来敬传奇”的slogan,下面我们详细剖析一下,这次的Ada Lovelace还有哪些创新和超越。

03 NVIDIA Ada Lovelace架构

本次发布的GeForce RTX 40系显卡由全新的NVIDIA Ada Lovelace架构打造,采用TSMC 4nm定制工艺(TSMC 4 nm NVIDIA Custom Process),旗舰核心AD102达到了恐怖的760亿个晶体管,而在RTX 30系显卡中为280亿个。

与上一代NVIDIA Ampere相比,NVIDIA Ada Lovelace在相同功率下,具有2倍以上的性能提升。最高可达到90-TFLOPS的着色器数据吞吐量,而本次发布的GeForce RTX 4090则达到83-TFLOPs,相比上一代NVIDIA Ampere则只有40-TFOPs。

完整的AD102核心共有18432个CUDA,其中包含12个图形处理集群(GPCs), 72个纹理处理集群(TPCs), 144个流式多处理器(SMs)。144个第三代光追核心(RT Cores)、576个第四代张量核心(Tensor Cores)。另外可以看到Boost频率也从1.9GHz猛增到了2.5GHz。

另外一点在架构图上没有体现的是,AD102核心还包含288个FP64双精度浮点核心(每SM 2个),用来确保FP64代码正确处理,包括FP64张量核心代码。

通常来讲,单精度浮点运算会用于深度学习模型训练,而双精度浮点运算则用于数值模拟工作。通常游戏卡都会砍掉FP64,这既节省了成本,又对游戏本身没有影响。而专业卡都保留有FP64,目的就是为了精度更高训练与计算。

此次资料中只提到了AD102核心搭载了288个FP64,尚不知道后续的推出的产品有无变更。

了解了完整的GA102核心,我们再来看一下RTX 4090的核心,其实知道了RTX 4090的参数,我们大概也能了解到后续可能推出的“Ti”系列究竟相差在哪。

相比完整的GA102来说,RTX 4090共有16384个CUDA,其中包含11个GPC、64个TPC以及128个SM单元,第三代RT Cores为128个,第四代Tensor Cores为512个。

其实根据完整的架构图就能看出,此次Ada架构整体结构性的改动并不大,这一点从SM单元便能清晰印证,同样的FP32 CUDA核心,同样的FP32/INT32混合CUDA核心,同样的L1级缓存等等。当然,每个SM单元内部的Tensor Core升级为第四代。

不过变化最为显著的,则是第三代光追核心,我们结合两代架构来看。在第二代光追核心中,包含负责边界交叉测试的Box Intersection Engine引擎,和负责三角形交叉测试的Triangle Intersection Engine引擎。

而在第三代光追核心中,还增加了两个新的引擎:Opacity Micro-Map Engines(OMM)和Displaced Micro-Mesh Engines(DMM),这两个新的硬件单元可以极大地提升光追性能(具体原理后文详细介绍)。

至此,每2个SM单元组成一个TPC单元,每6组TPC单元组成一个完整的GPC顶层单元(在部分核心中,会出现5组TPC组成一个GPC单元的情况)。

而每个GPC单元又搭载一个独立的光栅引擎、两组ROP分区(每组包含8个ROP单元)。

过多关于数数的部分就不再介绍了,毕竟此次架构图的大面上与NVIDIA Ampere架构基本相同,下面我们分别来看看,除了性能Ada架构还有哪些升级。

Shader Execution Reordering (SER)着色器执行重排序

SER主要的作用是提升着色器性能,它可以将效率低下的工作负载,动态重组为更高效的工作负载。主要针对光线追踪的性能提升非常大。

简单地说,GPU在执行类似工作的时候效率最高。但随着光追效果越来越强大,每个场景可能有数百万条光线照射在不同材质上,而我们知道不同材质的反射率,以及反射效果也是不同的。所以这样就为着色器创建了大量的、发散的,效率低下的工作负载。

SER则可以将这些杂乱的指令重新分门别类,动态重组为更高效的工作负载。根据NVIDIA的说法,SER可将着色器性能最多提升2倍,并将游戏帧率最高提升25%。

举个简单的例子,当光线第一次从发射端到碰撞端是非常有规律的射线,而碰撞到物体后的二次光追,则会出现大量发散的、无规律的反射,这对于光追负载是非常高的。而从图中便能看到,SER可以将这些指令进行二次排序,以发挥出着色器的最大性能。

不过好在这么实用的功能并不是RTX 40系的专利,它是一个易于集成的SDK,目前需要游戏开发商集成在游戏中。另外由于它是一个通用的逻辑,后续也有可能直接集成在Windows的API中,这样游戏开发者就无需特意引用,直接调用系统API即可。

可以说SER对于手持RTX 20系及以上(能够开启光线追踪)的N卡用户来说,是极大地福音。毕竟免费提升的光追性能,谁不喜欢呢。

第三代 RT Cores

RT Core的作用在于更快的光线追踪计算能力,如果说在RTX 30系显卡中,想要畅享4K高帧率游戏有点吃力,那么RTX 40系显卡中,将显得轻而易举。

在GeForce RTX 4090这张显卡上,达到了191 RT-TFLOPs的处理能力,而RTX 30系显卡最快处理能力为78 RT-TFLOPs,足足为2.4倍。并且根据NVIDIA的官方说法,第三代RT Core的峰值RT-TFLOPs相比于前代提高了2.8倍。而这只能说明,这张4090并非Ada Lovelace架构的最终形态。

Opacity Micro-Map Engines

在第三代RT Cores中引入了两个重要的硬件单元,首先是Opacity Micro-Map Engines,可以理解为微映射透明度引擎,它主要的作用是优化光线追踪渲染,可大幅减轻着色器的工作负担。

比如树叶之类的复杂物体,不同的光线都会影响它的表现状态,以及树叶之间的光线反弹,所以对于光线追踪的计算量是巨大的。

不过Opacity Micro-Map Engines可以将光线追踪特性烘焙到不透明蒙版中,所以那些不规则形状和半透明的对象,也就能够更快更精准的渲染出来,从而极大减轻着色器的工作负担。

Displaced Micro-Mesh Engines(DMM)

Displaced Micro-Mesh Engines可理解为微网格置换引擎,它构建光线追踪的BVH(Bounding volume hierarchy)的速度提高了10倍!所使用的的显存减少了20倍!

DMM由第三代RT core本地处理,与前几代相比,它只使用基本三角形渲染复杂几何图形,极大减少了存储和处理需求。

具体的工作原理从图中一目了然,新的DMM可以将面数非常多的复杂图形做简化,创造出简单的模型,但整体的光线追踪效果不变。

通过一些模型数据我们可以具体看到,新的DMM将模型简化了多少。原本1100万三角面的模型,经过简化后,只有15万左右的微网格,BVH的构建速度提升了8.5倍,小了6.5倍。

而这还不是最夸张的,越复杂的模型往往优化的效果越好,在官方展示的这几组对比示例中,最快可提升大于15倍的速度,容量简化20倍的模型。

第四代 Tensor Cores

除了光追单元的升级外,第四代张量核心的升级更加恐怖。它采用了新的FP8张量引擎,在GeForce RTX 4090这张显卡上,吞吐量达到了1.32 Tensor petaFLOPs,提高了5倍。

注意这里的单位——petaFLOPs。以往的TFLOPs为万亿次浮点运算,而petaFLOPs则为千万亿次浮点运算。

DLSS 3

本次推出的DLSS 3也是RTX 40系一大卖点,从DLSS 2.3直接迈入了3.0版本,也能看出此次的升级之大。而DLSS 3也被NVIDIA官方称为神经网络渲染新时代。

全新的DLSS 3在原有的DLSS超分辨率的基础上,添加了光学多帧生成技术,以生成全新的帧,而不像原来只能生成像素。

DLSS 3结合了DLSS超分辨率、DLSS帧生成和NVIDIA Reflex这三大技术,能够重建八分之七的像素,极大提高性能。

在GPU受限的游戏中,比如2K分辨率及以上的更高分辨率,DLSS 2能够将帧率提高2倍,DLSS 3则能够提升4倍。

本次DLSS 3跨越了一个大版本,从想法和原理上也再度升级,完全“猜想”1帧的技术,我们解释起来简单,但实施起来需要大量的推理与演算,以及绝对超前的想法。

不过“凭空”生成的1帧,在延迟上绝对要比DLSS 2高。所以此次完整的DLSS 3中,捆绑了NVIDIA Reflex,可以有效帮助减小延迟。

这也不负NVIDIA给它起了个“神经网络渲染新时代”的名号。纵观目前市面上的XeSS、FSR技术,DLSS绝对称得上“巨人的肩膀”。当然,连年的创新,苦的是手持上一代显卡的玩家,想体验DLSS 3的帧生成,目前唯一的办法就是购入一张RTX 40系显卡。

New Optical Flow Accelerator

New Optical Flow Accelerator光流加速器是在第四代Tensor Cores中最新引入的,这也是为何DLSS 3中的帧生成为RTX 40系显卡独享。

光流加速器在原本DLSS 2的基础上,还可以计算两个连续帧内的光流场,能够捕捉游戏画面从第1帧到第2帧的方向和速度,从中捕捉粒子、反射和光照等像素信息。并分别计算运动矢量和光流来获得精准的阴影重建效果。

以《赛博朋克2077》为例,在第一帧,光流加速器会捕捉到每一个像素中的粒子、反射和光照等信息。并在第二帧中查找匹配的像素区域,计算帧之间的差值。

如果说原来DLSS 2能够“猜”出一张图剩下的像素,那么DLSS 3除了这些,还能够“猜”出下一帧的画面。

另外由于DLSS 3的帧生成是在GPU中处理和运行的,所以即使遇到CPU瓶颈的游戏,AI同样能够提升帧率。这也是为什么在此次发布会中说到,DLSS 3能够突破CPU的限制来提升帧数。

双AV1编码器

本次升级的第八代NVENC编码器可以说是直播、视频、后期工作者的极大福音。它首次加入了对AV1编码的支持,最显而易见的效果就是直播。

相比传统的H.264编码,AV1编码的效率平均提升了40%,在同码率下AV1编码的画质将更好。目前大部分直播的分辨率和清晰度,均受限于平台规定的最大比特率。以Twitch限制的8Mbps为例,可以看到在同等带宽下,同为2K 60帧的画面,采用AV1编码的清晰度明显比H.264更高。

说起直播,OBS相信大家都不陌生,在10月份即将发布的补丁中,OBS就加入了对NVENC的AV1编码支持

当然,直播只是我们更容易见到的AV1优势,在视频工作的所有环节,AV1编码都可以带来极大提升。

所以,如图所见。NVIDIA已经为广大用户铺好了一条完整的生态链,从编码API、软件、平台到播放器,将全面支持AV1编码。

另外再说一下NVIDIA一直强调的双AV1编码。顾名思义,即部分显卡内搭载了两个编码器,它所带来的效果也是显而易见的。

首先,根据官方宣传的,在4K H.265的导出速度上,RTX 4090是RTX 3090 Ti的2.2倍;在8K H.265的导出速度上更是达到了2.5倍。这部分的提升,大家常用的剪映同样适用,感兴趣的用户不妨亲自体验一下。

除了导出速度,8K 60帧的视频录制在以前简直难以想象,而双编码器的好处就是可以将图像一分为二,两个编码器分别处理7680×2160的图像信息,最后拼合完整。

关于编码部分,可能大部分用户的感受不深,但当有一天,你想录屏的时候,却发现显卡不支持,才会发觉它的重要性……

随着图像逐渐进入到超清时代,硬件编码和渲染几乎已经成为不可或缺的帮手。虽然论质量,硬件编码仍不及CPU软编,但软编做到了极限画质,也要承受时间的无穷长。甚至在一张8K渲染图中,两种编码方式的时间差距就已经达到了几个小时,遑论一段10秒的CG动画。在不断进步的硬件编码中,质量和时间也在不断地被挑战和刷新。

04 测试平台简介

首先介绍一下测试平台,为了保障NVIDIA GeForce RTX 4090这张怪兽的性能发挥,我们的平台也再次进行了全面更新。

不过由于手头上没有旗舰处理器,采用了本代中高端产品,并且电源和显示器上进行了着重升级。

本次因为性能大幅升级,且DLSS 3的加入,所以真正的4K时代已经来了。我们选择了爱攻&保时捷(Porsche Design)联合设计的PD32M。设计理念这里不再多讲,但这款显示器的性能也着实强悍。

首先配备了4K/144Hz的硬性指标,并且采用MiniLED背光技术,支持1600尼特峰值亮度,8000万:1动态对比度,通过HDR1400认证。

10.7亿显示色数, 97% DCI-P3、99% Adobe RGB覆盖率,色彩精准度ΔE<2(平均值),色彩呈现更加精准、丰富。

RTX 40系显卡性能暴涨的同时功耗也有较大幅度上涨,鑫谷昆仑KL-1250G金牌全模组电源配备原生的12VHPWR 16pin线材,无需转接线,扎实的做工设计、高品质日系电容等用料,保证电源的稳定性和长寿命,1250W的额定功率提供了较大的冗余,轻松应对RTX 4090,80Plus金牌认证可提供高达90%的转换效率,让高功率电源更加节能省电。

首先看一下GPU-Z的参数,NVIDIA GeForce RTX 4090采用AD102核心,采用TSMC 4nm定制工艺(TSMC 4 nm NVIDIA Custom Process),芯片面积608平方毫米,这里相对于RTX 30系的GA102的628平方毫米更小。

拥有16384个CUDA,相比RTX 3090 Ti的10752多52%,Boost频率达到了2520MHz,而RTX 3090 Ti为1860MHz,提升非常大。

采用24GB GDDR6X Micron显存,位宽为384bit,显存带宽达到了1008.4 GB/s,光栅单元和纹理单元为176和512。

05 理论性能测试

下面先进行的是用来衡量显卡DX11理论性能的3DMARKFS套装:FS,FSE,FSU三者分别对应显卡在1080P、2K、4K的理论性能,取显卡分数实际测试结果如下:

在针对显卡DX11性能的3DMARK FS套装测试中,GeForce RTX 4090的提升非常惊人,可以看到在分辨率越高的情况下这张显卡提升越大,其中FS提升了48%;FSE提升了66%;FSU则暴力提升了75%。

综合来看,在整个FS套装的测试中,GeForce RTX 4090相较GeForce RTX 3090 Ti的提升约为63%。

而在针对DX12环境下的Time Spy和Time Spy Extreme测试中,GeForce RTX 4090相较GeForce RTX 3090 Ti的提升分别为:TS提升56%;TSE提升69%,综合下来约为63%。

PortRoyal是3DMARK中专门针对光追性能的测试项,GeForce RTX 4090相较GeForce RTX 3090 Ti的提升约为56%。

综合来看,GeForce RTX 4090的理论性能相较GeForce RTX 3090 Ti的提升约为61%。根据CUDA数量来看,这个成绩还是比较合理的。

不过,其实在功耗测试中,我们发现这张卡被限制了比较大的功耗,这一点我们后边会进行详细说明。

在本次测试中,我们使用3DMARK的测试版进行了DLSS 3的相关测试。其中DLSS关闭为52.19帧,DLSS 3开启后为154.98帧。

另外我们也测试了GeForce RTX 3090 Ti在该程序下成绩,其中DLSS关闭为32.73帧,由于不支持DLSS 3,所以在DLSS 2下的成绩为83.63帧。

以两代不同架构的产品来说,对比有些不公平,我们对比自身的不同提升。

GeForce RTX 4090在开启DLSS 3后,相比关闭提升了197%;而GeForce RTX 3090 Ti在开启DLSS 2后,相比关闭提升了155%。

当然DLSS 3最夸张的还不止数字上这么简单,我们再来看看这张图。

在8K(7680×4320)分辨率下的DLSS 3测试中,GeForce RTX 4090在DLSS关闭的情况下仅有12.7帧,属于PPT范畴了,而在开启DLSS 3后,一跃达到了86.11的流畅水准,提升了578%!

通过DLSS的测试,其实给我的震惊很大。感觉老黄在RTX 30系显卡中说的“8K游戏体验”在RTX 40系显卡中,终于能有机会实现了。顺便做一下预告,在后续我们也会拿到一款8K显示器来对游戏进行真实测试,看看8K到底离我们还多远。

06 常规游戏性能测试

由于本次RTX 40系加入了DLSS 3新技术,所以后面会进行单独测试,这里依然选择主流的几款3A大作进行游戏性能对比。

首先在《地平线5》中,可以明显看到,不止在1080p分辨率下,即使在2K分辨率中,受限CPU的情况依然明显。可以说如果你入手这张GeForce RTX 4090,4K/144Hz的显示器应该是最低配置。

性能方面,GeForce RTX 4090相比GeForce RTX 3090 Ti的提升分别为:1080p提升32%;2K提升35%;4K提升56%,综合提升41%。

在《刺客信条:英灵殿》中,GeForce RTX 4090相比GeForce RTX 3090 Ti的提升分别为:1080p提升48%;2K提升51%;4K提升40%,综合提升46%。

在《无主之地3》中,GeForce RTX 4090相比GeForce RTX 3090 Ti的提升分别为:1080p提升43%;2K提升63%;4K提升65%,综合提升57%。

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题图来自Unsplash,基于CC0协议