性能翻倍，英偉達(dá)最強(qiáng)消費(fèi)級(jí)顯卡RTX 3090出爐：半價(jià)買(mǎi)泰坦
英偉達(dá)說(shuō)，這是 PC 游戲領(lǐng)域自 1999 年以來(lái)取得的最大突破。
對(duì)于全球游戲玩家和 AI 從業(yè)者來(lái)說(shuō)，一個(gè)重要時(shí)刻到來(lái)了。剛剛，同樣是在自家廚房，英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛向世人發(fā)布了最新一代消費(fèi)級(jí)顯卡 GeForce RTX 30 系列的最初三個(gè)型號(hào) GeForce RTX 3070、RTX 3080、RTX 3090。「無(wú)論性能還是能效，安培架構(gòu) GPU 都是圖靈的兩倍，」黃仁勛說(shuō)道?！笍募軜?gòu)、定制流程設(shè)計(jì)、電路、邏輯、封裝、series IO、顯存、供電、散熱、軟件和算法…… 我們?cè)谒袑用鎵赫?GPU 的性能，最終實(shí)現(xiàn)了世界水平。」關(guān)于這次發(fā)布，網(wǎng)上早已有各類(lèi)信息提前曝光。但大家最為關(guān)心的就是 GeForce RTX 30 系列的性能與報(bào)價(jià)。用老黃的話(huà)說(shuō)就是，與 2080 價(jià)位相同，但速度提升了一倍。而 3090 更是 GPU 中的猛獸，黃仁勛稱(chēng)之為 BFGPU（big ferocious）。這些公版GPU的國(guó)行價(jià)格也第一時(shí)間出現(xiàn)在了英偉達(dá)中國(guó)官網(wǎng)上：在深度學(xué)習(xí)、光線(xiàn)追蹤的一系列熱場(chǎng)后，黃仁勛突然從放置抹刀的瓶子后，拿出了了一塊 RTX 3080，開(kāi)始正式介紹 RTX30 系列。總體來(lái)說(shuō)，GeForce RTX 30 系列確實(shí)占據(jù)了 GPU 界的多項(xiàng)「第一」：首款有著 24GB GDDR6X 顯存的游戲圖形卡；首批支持 HDMI 2.1 的 GPU，一塊顯卡即可實(shí)現(xiàn) 4k 高刷新率或 8k 游戲；首批支持 AV1 編譯碼器的獨(dú)立 GPU，實(shí)現(xiàn)以更少的帶寬觀(guān)看更高分辨率的視頻流。最大號(hào)的 GeForce RTX 3090，當(dāng)然還是要從烤箱里拿出來(lái)。
RTX 3090 是世界上第一個(gè) 8K 游戲 GPU。為什么一定要 8K？在英偉達(dá)看來(lái)，分辨率的提高會(huì)讓視覺(jué)效果更加清晰銳利，讓玩家更好地辨認(rèn)出遠(yuǎn)方的游戲元素，以及讓細(xì)節(jié)更加真實(shí)，比如頭發(fā)、衣服縫線(xiàn)和皮膚皺紋。這款顯卡更類(lèi)似于 Titan 系列，比上一代「正常范圍內(nèi)」的最高級(jí)顯卡 GeForce RTX 2080 Ti 的性能要強(qiáng)大許多。RTX 3090 將于 9 月 24 日上市，起始價(jià)為 1499 美元。如果說(shuō)沒(méi)有傳說(shuō)中 40G 顯存的新泰坦，它就是旗艦 GPU 了。在具體參數(shù)上，RTX 3090 使用代號(hào)為 GA102 的核心，和前代泰坦一樣擁有 24G 顯存，但型號(hào)升級(jí)為 DDR6X（鎂光提供），顯存速度 19.5Gbps，384bit 位寬，擁有 10496 個(gè)等效 CUDA 核心，相比 GeForce RTX 2080 Ti，3090 的核心數(shù)量增加一倍不止，功耗則達(dá)到了 350W。另外，RTX 3080 是 320bit 位寬，內(nèi)建 8704 個(gè) CUDA，顯存 10G，功耗 320W。RTX 3070 則有 5888 個(gè) CUDA。相比之下，2080Ti 的 CUDA 核心是 4300 個(gè)，所以黃仁勛在發(fā)布中說(shuō) 3070 性能超過(guò) 2080Ti，看來(lái)是沒(méi)什么問(wèn)題的。單從核心數(shù)量上來(lái)看，這巨大的提升讓最近買(mǎi)了 RTX 20 系列的人有了四九年入國(guó)軍的感覺(jué)。不過(guò)需要注意的是，英偉達(dá)官方標(biāo)記的數(shù)據(jù)是等效核心，與之前的物理核心不同。Nvidia GeForce 性能對(duì)比，來(lái)源：ANANDTECH
這些顯卡均支持 PCIe 4.0，還有 HDMI 2.1 和 DP 1.4a 等接口，并內(nèi)含第二代光追核心 RTX Core、第三代張量核心 Tensor Core。可以看到，RTX 3090 和 RTX 3080 顯存容量差距較大，這或許是在為稍后推出的 RTX 3080 Super 留位置。另外，3090 的 24G 內(nèi)存和 1399 美元的價(jià)格或許能夠讓很多對(duì)深度學(xué)習(xí)有需求的用戶(hù)省下買(mǎi)泰坦的預(yù)算。如果你真的想要「Titan Ampere」，預(yù)計(jì)它會(huì)是一個(gè)顯存 40G，售價(jià) 3000 美元的夸張顯卡。另外需要注意的是 GPU 代工廠(chǎng)，今天發(fā)布的 GeForce RTX 30 系列均采用了三星的 8 納米制程「英偉達(dá)定制工藝」，選擇三星而不是臺(tái)積電，不知是出于什么樣的考慮。這些強(qiáng)大的 GPU，采用的都是今年 5 月剛剛推出的最新 7 納米制程架構(gòu)安培（Ampere），其首先被 Tesla A100 所采用。在當(dāng)時(shí)的 GTC 大會(huì)上，英偉達(dá)推出的安培架構(gòu)計(jì)算卡 A100，成為了當(dāng)時(shí)人類(lèi)制造出的最大 7 納米制程芯片。這塊 AI 計(jì)算卡采用先進(jìn)的臺(tái)積電（TSMC）7 納米工藝，擁有 540 億個(gè)晶體管，它還是一塊 3D 堆疊芯片，面積高達(dá) 826mm^2，最大功率達(dá)到了 400W。除了制程提高，安培架構(gòu)還有一些針對(duì) AI 計(jì)算特有的機(jī)制，其中的三代 Tensor Core 會(huì)對(duì)稀疏張量運(yùn)算進(jìn)行特別加速：執(zhí)行速度提高一倍，也支持 TF32、FP16、BFLOAT16、INT8 和 INT4 等精度的加速——系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為 TF32 格式加速運(yùn)算，現(xiàn)在你無(wú)需修改任何代碼量化了，直接自動(dòng)訓(xùn)練即可。針對(duì)稀疏矩陣的加速可以讓安培架構(gòu) GPU 處理 AI 任務(wù)的效率提高一倍。
最終在跑 AI 模型時(shí)，如果用 PyTorch 框架，相比上一代 V100 芯片，A100 在 BERT 模型的訓(xùn)練上性能提升 6 倍，BERT 推斷時(shí)性能提升 7 倍。不過(guò)由于消費(fèi)級(jí)和專(zhuān)業(yè)級(jí)芯片的結(jié)構(gòu)不盡相同，我們不能把 Ampere A100 芯片的 AI 訓(xùn)練性能簡(jiǎn)單地直接拿來(lái)作為參考，還需要等待官方公布，以及最終實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)。黃仁勛表示，GeForce RTX 30 系列顯卡具備三項(xiàng)基礎(chǔ)處理技術(shù)：30TFLOPS 算力的可編程著色器（Turing 架構(gòu)是 11），雙倍吞吐量，用于光追的 RT Core（58 RT TFLOPS，Turing 架構(gòu)是 34），以及可自動(dòng)忽略次要 DNN 權(quán)重的 Tensor Core（238Tensor TFLOPS，舊版為 89）。AI 是目前科技領(lǐng)域最強(qiáng)大的技術(shù)力量，可以讓計(jì)算機(jī)從大量數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)知識(shí)，甚至據(jù)此編寫(xiě)出軟件。在圖形領(lǐng)域，我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^(guò) Tensor Core 的力量增強(qiáng)視頻的畫(huà)面?！肝覀儸F(xiàn)在可以只計(jì)算低分辨率圖像的光追，再用 Tensor Core 通過(guò) DLSS 將其還原成高分辨率，同時(shí)還能提高畫(huà)面幀率?！裹S仁勛說(shuō)道。英偉達(dá)通過(guò)自己的超級(jí)計(jì)算機(jī)訓(xùn)練了多種不同場(chǎng)景的圖像，并將訓(xùn)練好的模型以顯卡驅(qū)動(dòng)的程序安置在你的電腦中。在游戲運(yùn)行時(shí)，AI 會(huì)通過(guò)上一幀高清圖對(duì)現(xiàn)有低分辨圖進(jìn)行渲染，最終達(dá)到超過(guò)原畫(huà)的效果。據(jù)介紹，在最新版的 DLSS 2.0 上，Tensor Core 可以把 RTX 的性能提升一倍——這也意味著游戲的有效幀數(shù)可以變成兩倍，現(xiàn)在光線(xiàn)追蹤、高分辨率和高幀率可以同時(shí)擁有了。除了新的圖像增強(qiáng)工具 DLSS 2.0，隨著安培架構(gòu)的 GeForce 顯卡，英偉達(dá)推出了 Nvidia Reflex、Nvidia Broadcast、Machinima 等工具，基于 RTX 的強(qiáng)大算力，現(xiàn)在人們不僅可以獲得更好的游戲畫(huà)面，也可以在游戲時(shí)獲得更低的延遲、直播時(shí)屏蔽環(huán)境噪音，替換背景，實(shí)現(xiàn)綠幕效果、甚至直接用游戲里的元素創(chuàng)作出你想要的電影。如今，大型 3D 游戲的容量已經(jīng)超過(guò)了 200G，大量圖像材質(zhì)需要從被解壓縮，進(jìn)而交由 GPU 處理。在使用了 PCIe-4 和固態(tài)硬盤(pán)之后，CPU 解壓縮成為了這個(gè)流程的瓶頸。現(xiàn)在，通過(guò)新技術(shù) RTX IO，GPU 可以無(wú)損進(jìn)行解壓縮工作了。自 Turner Whitted 等人首次發(fā)表光線(xiàn)追蹤的論文以來(lái)，已過(guò)去了 40 年，如今這項(xiàng)技術(shù)從計(jì)算及圖形的圣杯變成了人人都可以體驗(yàn)的實(shí)時(shí)游戲畫(huà)面。黃仁勛還宣布《堡壘之夜》已經(jīng)支持英偉達(dá)的光線(xiàn)追蹤技術(shù)?！脯F(xiàn)在，全球排名前二的最受歡迎游戲，《我的世界》和《堡壘之夜》，都已支持光追?！裹S仁勛說(shuō)道。為了讓新一代 GeForce 顯卡能夠充分發(fā)揮作用，英偉達(dá)還發(fā)布了一款夸張的 360Hz 刷新率 G-Sync 屏幕，預(yù)計(jì)今年秋天就會(huì)出現(xiàn)在宏基、華碩、微星、外星人等品牌的電腦配置單上。幾個(gè)月前，黃仁勛在 GTC 上展示了 Turing 進(jìn)行數(shù)百光源的光追實(shí)時(shí)渲染的 Marbles 撞球游戲視頻，使用 Turing RTX Quadro 8000，達(dá)到 720p 25 幀。而使用安培架構(gòu)的 GPU，現(xiàn)在我們可以實(shí)現(xiàn) 1440p、30 幀，并增加更多的特效，這是超過(guò)四倍的性能。還想要更好的效果？你也可以通過(guò) NVLink 把兩張 GeForce RTX 3090 進(jìn)行 SLI，以達(dá)到性能的大幅度擴(kuò)展。不過(guò)看看一張卡的價(jià)格，這種事估計(jì)只有玩微軟模擬飛行的時(shí)候才會(huì)有人干吧。最后，對(duì)于 RTX 3090 在常規(guī)任務(wù)中的性能，目前已有了一些傳聞，據(jù)稱(chēng)基于 GA102 的未定型顯卡在未優(yōu)化完整的游戲中以 4K 分辨率跑起來(lái)比 RTX 2080 Ti 的幀數(shù)高 40％，而優(yōu)化過(guò)的游戲中性能更是要高出 50％，在針對(duì)安培架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化最佳情況下，性能提升可高達(dá) 70％。想要在 4K 分辨率下看高刷新率畫(huà)面，現(xiàn)在不是問(wèn)題了。采用英偉達(dá)大量最新技術(shù)的游戲《賽博朋克 2077》，預(yù)定在今年 11 月 19 日與人們見(jiàn)面。
在星際迷航中，劇中人會(huì)使用 Holodeck 創(chuàng)造虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行任務(wù)，現(xiàn)在這種科幻的夢(mèng)想很大程度上成為了現(xiàn)實(shí)?！肝磥?lái)，GeForce 就是你的 Holodeck，你的光速飛船，你的時(shí)間機(jī)器?！裹S仁勛說(shuō)道。正如人們所預(yù)料，RTX 3090 的性能絕對(duì)強(qiáng)勁?，F(xiàn)在，問(wèn)題來(lái)到了我們這邊，1 萬(wàn)元一塊的泰坦級(jí)顯卡，你會(huì)不會(huì)買(mǎi)？不久之前， KDD 2020 公布了最佳論文、最佳學(xué)生論文等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。其中，最佳學(xué)生論文獎(jiǎng)由杜克大學(xué)的李昂、楊幻睿、陳怡然和北航段逸驍、楊建磊摘得。
為了幫助讀者們更細(xì)致的了解這篇論文，9月3日最新一期的機(jī)器之心線(xiàn)上論文分享邀請(qǐng)到最佳學(xué)生論文一作李昂，為我們介紹該研究。
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