2018年8月20日，NVIDIA在德国科隆国际游戏展上举办了GeForce Gaming Event展前发布会，正式发布全新一代的GeForce系列游戏显卡。该显卡采用全新的图灵架构，首次引入GDDR6显存技术以及NVLink多卡互连技术。在命名上也并非之前传闻的GTX 1180，而是全新的RTX 20系列显卡。

既然是一个全新设计的架构，我们就要好好看一看这个以计算机科学之父、人工智能之父艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing)命名的Turing图灵新架构到底有哪些过人之处：

一、硬件方面

Turing图灵架构，也是台积电12nm(有说法称最初计划使用三星10nm)，其中最大的核心TU102集成189亿个晶体管，核心面积754平方毫米，是仅次于GV100的史上第二大GPU核心。相比上代Pascal帕斯卡家族的大核心GP102，它的晶体管数量增加了55％，面积则增大了60％，甚至是次级新核心TU104都超越了GP102，拥有136亿个晶体管、545平方毫米面积。

帕斯卡架构每个SM阵列集成128个FP32浮点单元，图灵架构则改成了2个FP64双精度浮点单元、64个FP32单精度浮点单元、64个INT32整数单元、8个Tensor核心、一个RT核心。支持浮点和整数并发操作，并有新的执行数据路径，类似伏特架构汇总的独立线程调度。按照NVIDIA的统计，每执行100个浮点指令，平均会有36个整数指令，两种指令可以并发执行。如此一来，帕斯卡架构的整数和浮点计算就可以分配得更加均衡，并与新的Tensor、RT核心相配合，更合理、高效地完成各种负载。整体而言，图灵核心的CUDA阵列可以每秒执行14万亿次FP32浮点操作、14万亿次INT32整数操作。

二、实时光线追踪技术

光线追踪(Ray Tracing)技术则堪称图形界的“圣杯”，简单地说就是在图形渲染过程中实时跟踪物体和环境的光线，准确进行光线反射和折射、全局照明、物理阴影的绘制，可以带来近乎百分之百真实的渲染画面，尤其是光影效果。其工作原理简而言之即为利用光源以及光的反射原理，在画面渲染上从被动式变为主动式。我们可以把之前的画面渲染看做是手绘，我们看到一处风景不错，构思好画面后进行绘画，在创作的时候就要考虑到不同光线照射在不同物体、不同角度后产生的不同画面景象，而实时光线追踪更像是一台照相机，创作者无需考虑光线变化所带来的画面的变化，显卡会对这些数据进行计算，并最终呈现出最接近真实状态的图形，对于开发者来说是随时随地随手拍摄就能出现的图像。

三、Tensor核心、AI加速

NVIDIA在伏特架构上引入了全新的专用处理模块Tensor Core，也就是张量计算核心，重点用来支持深度学习、高性能计算(也是晶体管大户)。图灵架构则是在游戏卡上引入Tensor Core，同时针对游戏图形应用做了大量的调整优化，尤其是浮点精度方面。

现在火热的深度学习，就运用了超大规模的数据运算，其中就经常会用到矩阵融合乘加(FMA)运算，Tensor核心就是为这种矩阵数学运算专门服务的。它可以对两个4×4 FP16浮点矩阵进行相乘操作，然后将结果加入到另一个4×4 FP16/FP32浮点矩阵中，最终输出新的4×4 FP16/FP32矩阵，这叫做混合精度数学运算，因为输入矩阵是半精度，结果则可以达到全精度。每个时钟周期内，图灵架构的Tensor核心可以执行64个FMA运算，从而大大加速矩阵运算，可用于新的神经实时图形渲染、深度学习训练和推理。

NVIDIA把看起来高深莫测的Tensor核心放到游戏卡里，显然不是做专业运算的，其深度学习能力也是为游戏服务的，结合新的神经图形框架(Neural Graphics Framework)，简称NGX，可以在游戏中实现DLSS深度学习超采样抗锯齿、AI Super Rez超级分辨率、AI Slow-Mo慢动作、AI InPainting等等。这些计算繁琐、资源消耗巨大的操作，在以往也可以实现，但会付出很大的代价，效果也不尽如人意，如今有了新的Tensor核心，就可以建立属于GPU核心自己的DNN深度神经网络，将AI融入游戏。

四、混合渲染、高级渲染

图灵架构虽然引入了光线追踪，但以现在的GPU性能和技术算法，显然不可能把一切渲染都交给光线追踪，传统的光栅化渲染依然离不开。

五、GDDR6显存

随着Geforce RTX 2080以及RTX 2080Ti显卡详细规格的公布，高速、低电压、低功耗，大容量的GDDR6显存成为关注的焦点。本次Geforce RTX系列采用的是三星打造的GDDR6显存芯片，采用10nm级工艺打造，两个读写通道，引脚带宽提升到18Gbps，速度更快，可达到72GB/s的数据传输速率。在电压方面，也从GDDR5的1.55V下降至1.35V，功耗降低35%左右，同时支持8K视频处理、VR、AR以及人工智能等领域。通过降低电压的方式，GDDR6能够实现降低运行功耗的目的，将进一步降低终端产品的能耗。另外，但显存容量上，较GDDR5的单片8GB和16GB（单片容量1GB或2GB），GDDR6可以提升到32GB，也就是单片4GB。

小结：本次新显卡的上线伴随着游戏性能的大幅提升，对于游戏玩家而言，将会在游戏中得到更好的游戏体验，往常只能望而兴叹的游戏或许在未来可以成为可能。特别是在VR方面，图灵是英伟达首款支持USB Type-c和VirtuaiLink的显卡系列，通过单条轻量级USB-C数据线来驱动下一代VR头显，推动VR走向下一代。

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