最快单芯显卡：NV发布新旗舰GeForce Titan
在基于Kepler架构GK104核心的GeForce GTX 680发布之后，有关NVIDIA“真正的旗舰级”显卡的猜测就没有中断过。因为无论从核心面积还是晶体管规模上来讲，GK104都远不能称得上最顶级。虽然凭借较高的预设频率在游戏性能上小幅胜过HD 7970，但计算性能上却败给了后者。所以，直到今天，有关单芯卡皇的争论依然未休。
不过，在GK104改走“小核心”路线更加注重能耗比之后，很多人对传说中拥有70亿晶体的GK110的存在可信度一直持有怀疑的态度，认为这种大核不会出现在桌面市场。去年5月份的GTC 2012大会上，基于Kepler架构的真正旗舰GK110核心终于现身，不过却投胎到专业卡Tesla K20/ Tesla K20X身上。GK110就果真与消费市场无缘？然而事实证明，NVIDIA在“地球最快GPU”的争夺上，显然是不肯认输的。（看样子，即便在计算领域风生水起，移动市场也小有建树，NVIDIA还是没忘本啊。）
今年1月份的一则消息振奋人心，根据有关人士爆料，基于Kepler架构大核心GK110的消费级显卡即将出炉，而它的名字也会很特别，可能会叫做“GeForce Titan”。事实上，NVIDIA近年的几代显卡莫不使用“GTX”命名，这个曾经象征高端性能的符号如今已经沦落到主流甚至低端卡身上。或许，再使用“GTX”已经无法凸显出GK110的特别。于是，“Titan（泰坦）”——古希腊巨神的名号被借用过来。
其实，在此之前，美国能源部橡树岭国家实验室中，配备18688块NVIDIA Tesla K20X（正是基于GK110核心打造）高性能计算卡的现役第一超级计算机的名字也是“Titan”，是不是很有意思呢。
正如所言，2月19号晚上十点，NVIDIA终极大杀器、真正的单芯旗舰消费级显卡GeForce Titan正式发布。按照NVIDIA的说法，它的发布不仅代表着地球上最快的GPU诞生，同时象征着桌面单芯显卡的最高水平。简单一句话，Titan：单芯最快显卡非我莫属。
GeForce Titan
需要注意的，GeForce Titan将不属于NVIDIA任何一个桌面显卡家族，既不是已经发布的GTX 600，也非传闻已久的GTX 700，只能说是“前无古人，后无来者”了。定位方面，GeForce Titan自然是为绝对的超级发烧友打造，目的就是占领桌面显卡性能的制高点，以毫无争议的性能表现重新夺得单芯卡皇宝座。
废话不再多说，下面的文章，我们将从核心架构、规格、显卡做工、PCB、游戏性能、温度、功耗以及超频能力等多个方面来了解GeForce Titan。虽然是老架构，但Titan还是带了很多不一样的功能特性，比如GPU Boost 2.0、显示器超频等等。由于测试时间比较紧张（仅有一天，就匆匆发给下家媒体了），所以下面会挑重点进行介绍，计算性能部分这里由于时间关系就不再过多讨论，待今后有时间再进行补全。
老架构上的大核心：GeForce Titan规格详解
基于Kepler架构，GeForce Titan使用的GK110核心简单来说就是一颗增强放大版的GK104。从核心架构图来看，同样包含主接口(Host Interface，PCI-E 3.0)、GigaThread引擎，每个SMX内有192个FP32 CUDA核心（另有64个F64 CUDA核心），64KB一级缓存、65K个32bit寄存器以及16个纹理单元。图形处理器集群（GPC）增加到5个，每个GPC包含3组极致流式多处理器(SMX)、2个PolyMorph 2.0引擎、1个Raster引擎、8个ROP以及连接1组64bit GDDR5显存控制器。（鉴于Kepler架构我们在GTX 680首发时已做了深入介绍，这里就不再赘述了，感兴趣的读者可参看之前的文章。）
GK110核心架构图
需要指出的是，GeForce Titan并没有完全开启GK110的15组SMX，而是屏蔽了1组，其它部分没有削减（至于为何要屏蔽1组SMX，NVIDA并没有给出解释，功耗？发热？Who Knows）。总得来说就是共计2688个FP32 CUDA核心（896个FP64 CUDA核心）、224个纹理单元、48个ROP、1536KB二级缓存、384bit GDDR5显存位宽，6GB GDDR 5显存。怎么样，是不是很眼熟？这不就是之前Tesla K20X的翻版，也难怪AMD觉得GeForce Titan不是真正意义上的桌面显卡。
GeForce Titan核心特写
而核心规模上，GK110也是相当庞大，晶体管数量达到了恐怖的71亿（要知道这是单核心啊），即便使用了28nm工艺，核心面依然达到了551mm2，这几乎相当于GTX 680（GK104、294mm2）的两倍，比GTX 580（GF110、520mm2）还要稍大一些。而NVIDIA给出的一张对比图也相当有趣，对象成了Intel i7 3860 X处理器，无论是核心处理、单精度计算性能，还是晶体管规模，GK110都是“完胜”。或许在NVIDIA看来，GeForce Titan已经“不屑于”和GPU对比了。
从标识来看，GeForce Titan核心编号为“GK100-400-A1”，生产日期是2012年第50周（年底了），如果算上PCB以及整卡的封装时间，应该就是前不久刚刚出场的，可谓“新鲜出炉”。
在71亿晶体管、551mm2的数据面前，恐怕不会有人觉得GeForce Titan还能预设高频率了吧。但是，NVIDIA却给了我们一个小小的惊喜，837MHz的基础核心频率相比GTX 680虽然不算太高，但和GTX 580的772MHz、GTX 590的607MHz已经高了太多。而且，典型Boost频率为876MHz（最高可到992MHz），这无疑又给Titan的性能添砖加瓦。
显存配置方面，GeForce Titan依然使用了等效频率为6000MHz的GDDR 5显存，但是容量由GTX 680的2GB增加到6GB（提高3倍），带宽由192GB/s提升到288GB/s（提高50%）。毫无疑问，在面对高分辨率高画质游戏的时候，GeForce Titan将占据绝对优势。
此外，GeForce Titan的计算性能相比GTX 680有了长足进步，浮点性能达到了单精度FP32 4.5TFlops、双精度FP64 1.3TFlops（3:1）。相比之下，GTX 680只有单精度FP32 3.09TFlops、双精度FP64 0.13TFlops。
至于功耗方面，GeForce Titan毫无疑问将比GTX 680增加不少——由195W提高到250W（但比GTX 690低50W），外接供电接口也由双6pin变成6+8pin。输出接口上，依然采用2xDual Link DVI+HDMI+DP 1.2的组合，同样具备GTX 680的单芯三屏3D立体幻镜环绕功能。
特性上，GeForce Titan支持PCI-E 3.0、DirectX 11.1、Shader Model 5.0、OpenGL 4.3以及Open CL 1.2，均为业界最新标准。
和往常一样，NVIDIA直到下午才给出GeForce Titan的国外、国内建议售价。最终结果和我们之前猜测的大致相同：999美元/7999元，虽然很贵，但和要价14888元的华硕ARES II战神卡相比，就小巫见大巫了。
GTX Titan GTX 690 GTX 680 GTX 580
核心代号 GK110 GK104x2 GK104 GF110
核心架构 Kepler Kepler Kepler Fermi 2.0
CUDA核心 2688 2 x 1536 1536 512
纹理单元 224 2 x 128 128 64
ROPs 48 2 x 32 32 48
核心频率 837MHz 915MHz 1006MHz 772MHz
Shader 频率 N/A N/A N/A 1544MHz
Boost 频率 876Mhz 1019MHz 1058MHz N/A
显存频率6.008GHz GDDR5 6.008GHz GDDR5 6.008GHz GDDR54.008GHz GDDR5
显存位宽 384-bit 2 x 256-bit 256-bit 384-bit
显存容量 6 2 x 2GB 2GB 1.5GB
FP64 1/3 FP32 1/24 FP32 1/24 FP32 1/8 FP32
TDP 250W 300W 195W 244W
晶体管数量 7.1B 2 x 3.5B 3.5B 3B
制造工艺 TSMC 28nm TSMC 28nm TSMC 28nm TSMC 40nm
核心面积 551mm2 294x2mm2 294mm2 520mm2
首发定价 $999 $999 $499 $499
（国内7999元）
全新GPU Boost 2.0：不仅能超频还能超显示器
虽然是老架构，但GeForce Titan却带来了一项非常引人注目的革新：GPU Boost 2.0。
GPU Boost（GPU动态提速）是GTX 680率先引入的一项技术，其效果类似于Intel的睿频加速（Turbo Boost）以及AMD的动态加速（Turbo Core）。不过对于显卡来说，GPU动态提速算是头一遭，NVIDIA也算是开创了这方面的先河。
顾名思义，GPU Boost 2.0是在第一代GPU Boost上升级改良而来的版本。在之前介绍GPU Boost的文章中，我们曾经提到，GPU Boost的实现主要依赖于目标功耗参考值：即设定一个目标功耗，只要显卡的实际负载功耗未到达预订功耗的值，就会触发动态提速机制。
有了GPU Boost，GTX 680在大多数应用、游戏中的实际运行频率都要高于默认的基础频率（1006MHz），这等于有效挖掘了显卡的潜在性能。但根据NVIDIA的解释，这种过度依赖功耗假设的运作机制往往只能设定比较保守的电压，从而获得比较保守的加速频率，在经过深入研究之后，他们发现依据“温度余量”设定机制效果更好。
简单来说，有了GPU Boost 2.0，核心温度只要未达到目标温度值，就可一直加速
相比第一代GPU Boost，GPU Boost 2.0最大的变化就是依靠目标温度值，而不再单单依赖于目标功耗。虽然这种改动依然会一定程度上考虑到功耗，但本质上是温度优先。这里NVIDIA并没有提供GPU Boost 2.0的详细实现原理，我们获得的资料也比较有限。但根据NVIDIA的说法，GPU Boost 2.0能够获得更为出色的加速频率，而且提升幅度很大。
当然，这仅仅是一部分。在GTX 680中，核心电压是被锁死的，也就是说，玩家想要进一步超频只能在默认电压下进行，这对于发烧友们来说显然不爽。GeForce Titan这里做出了改变，简单来说，使用GeForce Titan可以进行加压超频，虽然依然有最高值的限定，但这已经比锁死电压强了太多。
EVGA Precision X 4.0，专门对GeForce Titan进行了优化
在EVGA最新的Precision X 4.0版本中，就加入了Voltage & Tweaks选项，经过验证，可以将GeForce Titan的核心电压由默认最高的1.162V提升到1.2V，以获得更为出色的超频性能。
除了能提高核心最高电压之外，GeForce Titan还带来了更为人性化以及更具可玩性的的风扇转速-温度控制功能。
如上图所示，横轴为显卡核心温度，纵轴为风扇转速%，玩家即可选择风扇对温度数值对应（比如核心温度75℃，风扇转速75%，以此类推），还可自定义数值（比如核心温度在未超过70℃之前，风扇转速一直恒定为某个数值）、设定风扇转速更新频率等。通过此功能，玩家可以根据自己的使用习惯，来找到显卡核心温度和风扇转速噪音的最佳平衡点。
而最具亮点的当属“显示器超频”功能（不少读者应该第一次听说吧）。简单来说，通过第三方软件可以强制提高显示器的刷新率。有何好处呢？为了避免画面“撕裂”让视觉效果更平滑，很多玩家都喜欢在游戏中开启“垂直同步”，但大多数显示器的默认刷新率仅有60Hz，这样以来即便显卡能够跑到100帧以上，但最终展现的帧数也只有60FPS。
有没有什么两全其美的方法呢？那就是提升显示器的默认刷新率。根据NVDIIA的说法，不少显示器（尤其是高端显示器）都能获得20%以上的“超频幅度”，比如60Hz提高的80Hz，120Hz提高到140Hz。不过经过实际验证，笔者手头的BenQ 24寸显示器无法调高刷新频率，显示超出显示范围。所以，这个功能还是取决于玩家显示器的素质，而且强制提高刷新率很有可能造成损坏。
镁合金外壳/LED背光灯：GeForce Titan外观/细节
可能有很多玩家看到GeForce Titan的第一眼都有似曾相识的感觉，没错，GeForce Titan的外观设计在很多地方都借鉴了此前发布的双芯GTX 690，比如铝制外壳以及透明窗等。
相比GTX 690，GeForce Titan最大的改动就是将垂直散热风扇改回了涡轮散热。做工自然没得说，显卡外壳依然采用全铝材质，表面辅以电镀三价铬（Trivalent chromium），不仅可以减轻显卡重量还经久耐磨。
风扇框架采用镁合金浇铸而成，质地相比普通金属质地更轻、散热效率更高，并且具备不错的隔音特性，应用到这里非常契合旗舰级显卡的身份。中央的的透明窗采用聚碳酸酯（非亚克力）材质，可以起到防尘效果，也让显卡看起来更加时尚。
此外，GeForce Titan显卡一侧保留了GTX 690独有的LED背光灯（采用2pin供电），GeForce GTX Logo采用激光蚀刻，环境光比较暗的情况下运行时发出浅绿色的光，尤其是晚上效果非常YY。
GeForce Titan的TDP为250W，双6pin外接供电已经不能满足，这里使用了6+8pin，共计可提供375W的供电能力。
PCB背面一览，采用10层加强型PCB，并使用2倍铜工艺，用以保证高效的电路传输、降低阻抗以及功耗、减小发热量，同时延长使用寿命。这里可以看到两个SLI接口，也就是说GeForce Titan可以组建四路SLI系统。
由于GeForce Titan使用了多达24颗显存颗粒（共6GB），所以其中12颗移到了背部。
输出接口方面和GTX 680一致，采用双Dual-Link DVI+HDMI+DisplayPort 1.2接口组合，可以实现单卡3屏3D立体环绕（包括3+1）。
6+2相供电/24颗显存：GeForce Titan供电/PCB
GeForce Titan的PCB长度为10.5英寸（26.67厘米），介于GTX 680（10英寸、25.4厘米）和GTX 690（11英寸、27.94 厘米）之间，用料方面相比GTX 680也有所提升。PCB布局方面和之前的GTX 600系列基本一致，6相核心供电都集中在PCB右侧（另有2相显存供电），12颗显存环绕GPU四周（背面还有12颗）。
“GK110-400-A1”核心，台积电28nm工艺，内建71亿个晶体管，核心面积551mm2，在GPU中算是超大个头了，比旁边的i5处理器还要大一圈。生产日期是2012年第50周，产地为台湾。
三星GDDR5显存颗粒，具体编号为“K4G20325FD-FC03”，单颗规格为256MB/16-bit，默认等效频率6008MHz（还有很大超频空间），PCB正反面24颗共同组成6GB/384-bit的显存规格。
6相核心+2相显存的供电方案，相比GTX 680（4相核心+2相显存）有所提高，用料方面也有所加强，比如使用了电气性能更强的DrMos以及钽电容，对显卡超频以及高负载运行是大有裨益的
6+8pin外接辅助供电接口及安森美NCP 4206 PWM核心供电主控芯片。
GeForce Titan的散热器采用一体式金属框架+真空腔均热板+大量铝制散热鳍片+7cm涡轮风扇构成，由于整个散热器使用了铆钉封死，所以这里无法看到散热器内部结构。
散热器背面一览，几乎每个发热量大的元器件都配备了散热硅胶。
这里看到两个供电接口，其中2pin接口为LED灯供电，而4pin接口为涡轮风扇供电，可实现自动调速。
GPU散发的热量通过均热板传导至铝制散热鳍片，然后通过涡轮提供的风力通过上图的出风口排出。
没有非公版：NV官方GeForce Titan高清图赏
和GTX 680发布情况不同的是，根据我们获得的消息，此次GeForce Titan首发将不会有任何非公版（今后出现非公版的可能性也很小，可能会有水冷版）。所以各家厂商的产品均为公版卡贴牌，外形方面都一样。所以，下面还是通过NVIDIA官方提供的高清大图，再来欣赏一下GeForce Titan的风采吧。
测试平台配置、测试说明及实测性能一览
为了保证系统没有瓶颈，最大程度的发挥GeForce GTX Titan和对比测试显卡的性能，我们选择了目前综合性能最为加强悍的SNB-E平台进行测试。鉴于测试时间仅有一天，春节后显卡比较缺，这里仅选择GTX 680进行对比，其它显卡可依次参考。具体测试平台如下：
测试平台配置
处理器 Intel Core i7-3960X @3.3GHz
主板 技嘉X79-UD7
内存 AMD DDR3 800MHz 4GB x 4
显卡 GeForce Titan（837/876/6008MHz）
GeForce GTX 680（1006/1071/6008MHz，非公版）
硬盘 西数万转迅猛龙1TB
电源 酷冷至尊GX 750
散热器 九州风神阿萨辛
操作系统 Windows 8 Pro 64-bit
测试项目 3DMark
3DMark 11
Unigine Heaven 3.0
Unigine Valley 1.0
《星际争霸2》
《Farcry 2》
《Crysis》
《Crysis 3》
《地铁2033》
《战地3》
《异形大战铁血战士》
《失落星球2》
《正当防卫2》
《黑手党2》
温度、功耗测试
超频测试
驱动程序 NVIDA显卡驱动程序314.09 For Win7/Win8 64bit
软硬件安装完成以后，正确的测试方法是：开机进入到桌面上以后，待系统准备就绪后，才开始运行测试（关闭UAC、屏幕保护程序、系统还原、自动更新等对测试得分有干扰的系统任务）。所有测试项目都运行三遍，在测试成绩稳定、可靠的情况下，我们以其中最好的一次成绩为准。测试驱动为NVIDIA提供的314.09 For Win7/Win8 64bit，操作系统为Windows 8 Pro 64-bit。
GeForce Titan vs GeForce GTX 680
3DMark
Fire Strike Extreme
GeForce Titan 4561
GeForce GTX 680 3155
3DMark 11
P模式 X模式
GeForce Titan 12585 4934
GeForce GTX 680 9754 3423
Unigine Heaven 3.0（1920x1200 8AA 16AF Tessellation：Extreme）
GeForce Titan 62.7
GeForce GTX 680 43.9
Unigine Valley 1.0（1920x1200 8AA 超高画质）
GeForce Titan 56.1
GeForce GTX 680 38.4
星际争霸 2（1920x1200 极高画质）
GeForce Titan 168
GeForce GTX 680 163
Farcry 2（1920x1200 8AA Ultra High）
GeForce Titan 173.3
GeForce GTX 680 126.6
Crysis（1920x1080 4AA Very High）
GeForce Titan 62.7
GeForce GTX 680 47.3
Crysis 3（1920x1080 4AA Very High）
GeForce Titan 38.2
GeForce GTX 680 27.5
异形大战铁血战士（1920x1200 0AA 16AF 最高画质）
GeForce Titan 79.6
GeForce GTX 680 52.4
战地3（1920x1200 4AA自动最高画质）
GeForce Titan 110
GeForce GTX 680 80
地铁 2033（1920x1200 4AA 16AF High）
GeForce Titan 49
GeForce GTX 680 32
黑手党2（1920x1200 开启AA 16AF 关闭PhysX 最高画质）
GeForce Titan 116
GeForce GTX 680 83
失落的星球2（1920x1200 4AA 最高画质）
GeForce Titan 93.6
GeForce GTX 680 74.3
正当防卫2（1920x1200 16AA 16AF 最高画质）
GeForce Titan 59.7
GeForce GTX 680 47.3
从规格上来讲，晶体管规模、CUDA核心数量、显存带宽以及显存容量，GeForce Titan对GTX 680都做到的全面领先。最终反映到测试结果上，GeForce Titan在绝大多数DX11测试项目中都领先之前的GTX 680 40%以上（比如，在最新发布的3DMark/ Fire Strike Extreme场景中，GeForce Titan获得了4561的高分，相比之下GTX 680仅有3155）。仅有类似于《星际争霸2》这种DX9游戏，GeForce Titan和GTX 680基本都能达到“封顶”帧数，所以看不出太大区别。毫无疑问，GeForce Titan面对AMD最强的单芯旗舰HD 7970 GHz也同样是秒杀。
而值得一提的是，刚刚上市的重磅大作《Crysis 3》对显卡要求的确非常苛刻，1920x1200分辨率4AA条件下，在其它游戏中毫无压力的GeForce Titan也只获得了38.2帧（刚刚及格），GTX 680更是只有可怜的27.5帧。看来，真正的“显卡危机”又回归了。
周边：显卡温度/功耗/超频及测试总结
温度及功耗测试：
温度测试方面，选取显卡待机、满载（3DMark Fire Strike Extreme场景）两种状态，利用GPU-Z实时监控，待连续运行10分钟峰值温度稳定后，记录此时各款显卡核心的最高温度。（室温21℃，裸机状态）
GeForce Titan待机、满载温度30℃、80℃
客观来说，温度表现有些出乎意料，毕竟GeForce Titan的核心规模相当之大，而且核心频率并不算低，但在21℃的室温下，待机温度仅有30℃，满载也只有80℃，基本和GeForce GTX 680表现接近。此外，在测试过程中发现，GeForce Titan的风扇转速待机状态下仅有1206 RPM，满载也不过2341 RPM。一直保持较低，噪音控制相当出色。
功耗测试部分利用功耗仪直接测量整套平台的总功耗，其中包括CPU、主板、内存、硬盘、显卡、电源以及电路损耗所有在内的整机功耗（不包含显示器）。选择显卡待机，满载（3DMark Fire Strike Extreme场景）两种状态，稳定运行10分钟选取期间最大值，测试结果如下：
功耗测试结果算是在意料之中，待机状态下，GeForce Titan+整机功耗为80W，而满载达到了379W。相比之下，GTX 680+整机功耗为78W、318W。考虑到二者的TDP分别为250W、195W，这个结果基本属于正常水平。
超频测试：
在上面的章节中，我们介绍了GeForce Titan带来的全新GPU Boost 2.0、可调电压超频，下面我们就借助EVGA最新的Precision X 4.0对显卡的超频能力进行检验。
EVGA Precision X 4.0主界面，在超频时可设定目标功耗、目标温度值（温度有限），这里可选择关联，也可单独设定。
点击左侧的Voltage&Tweaks功能，可进入核心电压调节界面，这里可将GeForce Titan的最高核心电压提高到1.2V (默认1.162V)。
进入Fan Curve界面，可对风扇转速进行自定义，这里选择转速%-温度关联：30℃之前稳定40%转速，之后一一对应。
在最高核心电压1.2V、风扇转速设定如上、目标功耗106%、目标温度95℃的条件下，经过几次尝试，最终将GeForce Titan的核心频率、显存频率（等效）提高到970MHz、6736MHz，提升幅度达到了16%、12%，表现出色。这里可能有人注意到超频之后满载的温度只有76℃，比默认情况下80℃还低。这里主要是我们在超频中重新设定了风扇转速（要高于默认转速）的结果，不过即便是超频后满载，风扇转速最高也只有3402 RPM，并没有太吵。
测试总结：
本次测试时间上有些紧凑，所以未能照顾到GeForce Titan的方方面面。虽然架构设计方面有些专业卡的意味，但从已经测试的结果来看，GeForce Titan在游戏性能上的表现足以让所有单芯显卡汗颜，无论是GTX 680还是HD 7970 GHz，都要将“最快单芯旗舰卡”这个名号拱手想让。
除了性能之外，GeForce Titan带来的全新GPU Boost 2.0、可调电压超频以及“显示器”超频都让人眼前一亮。对于发烧友玩家来说，以上功能更人性化，也更具可玩性。此外，显卡在温度功耗方面的表现也可圈可点，而噪音控制更是让人印象深刻，除了功耗比GTX 680明显高出不少外，其它方面都相差不多。要知道，GeForce Titan核心里可是藏着71亿晶体管。
毫无疑问，综合各个方面，GeForce Titan都是目前最优异的消费级单芯旗舰显卡。不过，对于GeForce Titan的发布， AMD态度似乎一直有所回避而又含糊其辞。在他们看来，Titan并非真正意义上的（桌面）显卡，并且屡次强调自己的合作伙伴华硕已经发布了世界上最快的ARES II（双芯HD 7990），Titan不是它的对手，暂时没什么威胁。对此，你怎么看呢？
顺便说一句， AMD此前已经明确今年第四季度之前不会发布换代产品，现存的HD 7000系列在今年大部分时间里依然是主力产品。要想看到与GeForce Titan抗衡的单芯A卡，至少要等到年底了。
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