十年来最良心的N卡!NVIDIA RTX 3080首发评测

十年来最良心的N卡!NVIDIA RTX 3080首发评测

一、前言:RTX 3080的到来 和说好的完全不一样jql显卡之家

3D图形卡领域的第一次革命是1999年NVIDIA公司Geforce 256,它集成的T&L技术(硬件光影转换),将光影处理从CPU中接手过来,解放了CPU的同时也极大的提高了游戏的性能以及画面的真实性。jql显卡之家

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T&L技术之后3D图形技术的另一次飞跃则是2006年的基于统一渲染构架的DX10。它将此前的Vertex Shader(顶点着色器)和Pixel Shader(像素着色器)统一为streaming processor(流处理器),自此之后设计的GPU都不会再开辟独立的管线,而是所有的流处理器运算单元都可以任意处理任何一种Shader运算,使得GPU的运算效率得到了成倍的提升。jql显卡之家

尔后10年,GPU领域没有突破性的技术出现,DX12属于雷声大雨点小,对性能的提升并没有想象中的那么美好,Physx则是曲高和寡。直到2018年8月,实时光线追踪技术的出现,将3D游戏的画面推向了一个新的高度,玩家第一次在游戏中见到了如果科幻电影般的科幻电影般的光影世界。jql显卡之家

图灵GPU发布之后,NVIDIA的市值一路飙升,甚至超越了Intel。财大气粗的老黄没有让我们等太久,仅仅二年的时间,NVIDIA再一次革新了GPU构架。2020年9月4日发布的基于新一代Ampere安培架构的GeForce RTX 30系列显卡统一了INT32与FP32单元,原本只能做整数运算的INT32单元现在既能做整数运算,也能做单精度浮点运算。jql显卡之家

这一项技术革新将传统意义上的流处理器数量直接翻倍,同时GPU的浮点运算能力也提升了一倍。于是我们就看到了RTX 3080的流处理器数量直接从RTX 2080的2954个暴增到了8704个,恍然间仿佛回到了8800GTX时代。jql显卡之家

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完整的GA102共有7组GPC,每组GPC有12组SM单元外加16组ROPs单元,总计是84组SM单元与112个ROPs单元。jql显卡之家

RTX 30系列显卡视乎规格不同启用的SM单元总数不同,RTX 3090是82组SM单元与116个ROPs单元,RTX 3080是68组SM单元与96个ROPs,RTX 3070是46组以及64个ROPs。jql显卡之家

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这是GA102核心的SM单元构架,每个SM单元有64个INT32整数核心、64个FP32单精度浮点核心、4个第三代TENSOR COREs以及以及1个第二代RT CORE。jql显卡之家

这里的INT32单元可以根据需求进行单精度整数或者浮点运算,也就是说理论上一个SM单元可以拥有高达128个FP32单元。jql显卡之家

融合了一级缓存与共享缓存,每SM单元中缓存总容量为128KB,可以按需灵活分配给一级缓存与共享缓存(Shared Memory),可以是64KB+32KB的组合,也可以是32KB+64KB的组合。jql显卡之家

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此次NVIDID一共发布了3款GA10X核心的显卡型号。jql显卡之家

RTX 3090:拥有7组GPC,82组SM单元共计10496个流处理器、112个ROPs、328个纹理单元、328个第三代Tensor Cores、82个第二代RT Cores。搭配24GB GDDR6X显存,显存频率19.5GHz、jql显卡之家

位宽384Bit,带宽936GB/s。相比于Titan RTX快了50%,9月24日上市,售价11999元。jql显卡之家

RTX 3080:拥有6组GPC,68组SM单元共计8704个流处理器、96个ROPs、272个纹理单元、272个第三代Tensor Cores、68个第二代RT Cores。搭配10GB GDDR6X显存,显存频率19GHz、jql显卡之家

位宽320Bit,带宽760GB/s。综合性能是RTX 2080的二倍,9月17日上市,售价5499元。jql显卡之家

RTX 3070:GA104核心,拥有6组GPC,46组SM单元共计5888个流处理器、96个ROPs、184个纹理单元、184个第三代Tensor Cores、46个第二代RT Cores。搭配8GB GDDR6显存,显存频率14GHz、位宽256Bit,带宽448GB/s。综合性能与RTX 2080 Ti但价格只有一半,10月份上市,售价3899元。jql显卡之家

RTX 3080的详细规格如下:jql显卡之家

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二、安培构架解析:流处理器数量翻倍是否言过其实?jql显卡之家

在图灵诞生之前,GPU核心中并没有单独的INT32单元,从Kepler到Maxwell到再到Pascal,每一个CUDA核心都就是由FP32单元构成。jql显卡之家

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而Turing每一个CUDA核心除了有一个FP32的单精度浮点单元之外,还有对应有一个INT32的单精度整数单元。jql显卡之家

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在现代游戏(例如古墓丽影:暗影)中,每100条指令操作中有62条是浮点指令操作,38条是整数指令操作。以往GPU在只能单独、交替的执行浮点和整数运算,图灵构架加入了整数运算单元之后,可以与浮点单元一起并发执行,可以将流处理器的执行效率提升36%。jql显卡之家

不过在游戏中整数运算量远远低于浮点运算量(38:62),因此经常会有大量的INT32单元被闲置。为了解决这个问题,提升INT32单元的利用率,NVIDIA改进了INT32单元,使之不仅可以运行整数运算,也能进行单精度浮点运算。jql显卡之家

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如上图所示,在安培构架中,每个SM单元中的64个FP32单元依旧保留,而INT32单元则被赋予了更多的使命,它不仅能进行整数运算,但是在不需要进行整数运算的情况下,它也能和FP32一样进行单精度浮点运算。jql显卡之家

也就是说,每个SM单元可以同时执行4x(16FP32+16FP32)=128个FP32运算,或者4x(16FP32+16INT32)=64个FP32+64个INT32运算。jql显卡之家

在理想的情况将下,一个SM单元中的64个INT单元全部都做单精度浮点运算的话,那么流处理器(FP32单元)数量将会直接变成128个。相对而言,图灵构架一个SM单元只有固定的64个流处理器。jql显卡之家

RTX 3080拥有68个SM单元,理论上能达到8704个流处理器的规模。很多同学可能怀疑NVIDIA在骗我们,这些流处理器是否能够同时工作还是个问号!jql显卡之家

下面我们使用AIDA64 GPGPU进行验证,看看RTX 3080的8704个流处理器是否言过其实。jql显卡之家

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如果依据1710MHz的频率和8704个FP32单元来计算RTX 3080的理论浮点性能应当是29767GFLOPS。jql显卡之家

实测RTX 3080的单精度浮点运算性能是29117GFLOPS,略低于理论值。这是因为320W TDP的的限制,RTX 3080在进行GPGPU单精度浮点测试时,GPU核心的满载频率只有1672MHz并没有达到1710MHz。jql显卡之家

不过从这里可以看出,RTX 3080的的确确拥有8704个流处理器(FP32单元),现在没有什么好质疑的了。jql显卡之家

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实测RTX 2080 Ti的单精度浮点运算性能是16626GFLOPS,接近RTX 3080的6成。jql显卡之家

实际上,在进行GPGPU测试时,RTX 2080 Ti的运行频率达到了1910MHz,所以虽然流处理器数量只有一半,但是浮点性能却能达到6成。jql显卡之家

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RTX 2080在进行GPGPU测试时,运行频率更是高达1938MHz,单精度浮点运算性能达到了11416GFLOPS,约为RTX 3080的40%。要知道RTX 2080 2944个流处理器只相当于RTX 3080 8704个流处理器的1/3。jql显卡之家

所以现在大家应该知道了,RTX 3080 TDP如此之高的原因!即便是320W的TDP,也难以满足让8704个流处理器以较高的频率运行。jql显卡之家

三、安培构架解析:RTX IO技术实现“秒进游戏”jql显卡之家

很早以前,当笔者还在用机械硬盘的时候,想象着如果硬盘能像内存一样快,就可以秒进游戏,不用再等待漫长的加载了!jql显卡之家

索尼新一代的次世代主机PS5有一个卖点,凭借着读取速度高达5.5GB/s的高性能SSD,可以实现“秒进游戏功能”。jql显卡之家

不过事实上,这里的秒进游戏是有限制的,它只是进入了游戏的菜单界面,并没有进入能够控制人物行动的游戏湖面。并且即便PS5的SSD读取速度再翻倍增长到10GB/s,也无法实现秒进游戏画面。jql显卡之家

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传统的游戏数据,首先要从磁盘读取到内存。然而游戏的数据包是无法直接使用的,CPU要使用的时候需要将数据解包,特别是GPU要使用的时候,数据通过CPU解包之后再经由PCIe总线传递给显存。jql显卡之家

当SSD速度足够快的时候,CPU解包速度就会成为决定了游戏加载时间的长短。然而CPU只是一块通用处理器,进行专业运算时的性能极其有限。市面上常见的MMORPG以及电子竞技游戏,最强的i9-10900K处理器大概要经过10秒的运算才能完成全部的解包工作。jql显卡之家

也就是说,即便你用超大容量DDR4内存做成虚拟硬盘,将游戏放入内存中,也需要10秒左右的时间才能完全进去游戏。jql显卡之家

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NVIDIA的RTX IO技术,可以让游戏在加载时完全规避CPU,直接从SSD写入到GPU的显存中。GPU的浮点性能数十倍于CPU,可以瞬间完成数据的解包工作。jql显卡之家

因此当你配备了足够快速的SSD(比如Intel 905P),就能实现秒进游戏的功能,从此不用再等待漫长的游戏加载过程。jql显卡之家

RTX IO技术需要DirectStorage API的支持,根据微软的计划,按照微软的说明,DirectStorage在2021年会向游戏开发商递交开发预览,正式使用可能需要等到2022年。jql显卡之家

四、安培构架解析:新的ROP单元、NVIDIA Reflex 、NVIDIA Broadcastjql显卡之家

1、ROPs单元的改变jql显卡之家

也许很多同学不知道,以往的NVDIA GPU,ROPs单元一直都是被集成在内存控制器中!jql显卡之家

也就是说同样一颗GPU,如果位宽不变,只是阉割流处理器的话,它的ROPs数量是不会变的。例如GTX 1080与GTX 1070同为GP104核心,位宽都是256Bit,所以他们的ROPs数量都是64个。几遍是GTX 1080有2560个流处理器,GTX 1070被阉割到了1920个也不会对ROPs数量产生影响。jql显卡之家

而同一颗GPU核心,如果阉割位宽的话,那么它的ROPs数量相应的变少!例如GTX 1080 Ti与TITAN X Pascal同为GP102核心,TITAN X Pascal拥有完整的384Bit位宽,因而它的ROPs数量也是完整的96个。而GTX 1080 Ti由于显存位宽被阉割到了352Bit,ROPs数量也就减少到了88个。jql显卡之家

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从GA10x GPU开始,ROP单元正式成为了GPC的一部分,用与匹配流处理器,以改善抗锯齿性能。完整的GA102核心有7个GPC,每个GPC内置16个GPC,共112个ROPs。jql显卡之家

2、NVIDIA Reflexjql显卡之家

游戏玩家,特别是网络游戏对延迟很敏感,这个延迟不仅仅跟网络、显卡性能有关,还跟系统有关,包括键鼠的输入延迟等。jql显卡之家

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NVIDIA Reflex就是一款可以降低延迟的工具,在支持该技术的游戏中,如《Apex英雄》、《使命召唤:战区》、《堡垒之夜》、《VALORANT》等热门电竞游戏,可将延迟降低50%。jql显卡之家

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此外,NVIDIA Reflex未来还会有个Reflex延迟分析器(Reflex Latency Analyzer),它可监测鼠标点击,并测量屏幕上相应像素变化所需的时间,比如枪焰闪光,效果堪比超过7000美元的专用高速摄像机和设备。jql显卡之家

3、NVIDIA Broadcast:游戏直播助手jql显卡之家

如今游戏跟直播息息相关,NVIDIA Broadcast软件可以让游戏主播更加轻松省力,它通过显卡的AI加速实现了多种功能,比如噪音消除、虚拟背景、自动框显,从而提升麦克风和网络摄像头的效果。jql显卡之家

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五、图赏:有史以来做工最好的公版显卡 很完美的风道设计jql显卡之家

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包装盒的风格从图灵时代的绿黑配色变成了纯黑色。jql显卡之家

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打开包装盒除了显卡之外,还附赠一条双8Pin转12Pin的转接线。jql显卡之家

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显卡的正面有一个风扇,吹出的热风是直接从I/O接口处排出,可以极大程度上缓解机箱的散热压力。jql显卡之家

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背面也有一个风扇,风是直接往机箱下面吹,并不是像部分玩家想象的那样将热风吹向了CPU。jql显卡之家

由于没有PCB的阻挡,即便是在较低的转速下,风扇也能够更加轻松的吹透散热鳍片。jql显卡之家

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顶部视角图,中间有一个jql显卡之家

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底部视角图。jql显卡之家

需要注意的是,虽然顶部与顶部看起来有鳍片暴露在外,但实际上这 2处并不会出风,也就是不会有热量排出。可以很好的保护显卡下面的NVMe SSD,不至于温度过高。jql显卡之家

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取消了Type-C接口,只有3个DP 1.4与一个HDMI 2.1接口。jql显卡之家

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背面的风扇。jql显卡之家

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12Pin接口特写。jql显卡之家

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拆下来的散热器。jql显卡之家

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非常奇特的PCB设计。18相供电电路设计,另外还有2个空焊位,应该会在RTX 3090补齐,届时会有20相供电。jql显卡之家

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PCB板的背面,由于空间原因,供电电容被放在了这一面。jql显卡之家

NVIDIA非常激进,每一相供电竟然配备了3个高成本的钽电容。jql显卡之家

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GA102-200-KD-A1核心,8704个流处理器,核心面积628.4mm2,拥有283亿个晶体管。jql显卡之家

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供电电路特写。jql显卡之家

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美光的GDDR6X显存,一共有10颗,单颗容量1GB,总容量10GB。频率19GHz,位宽320Bit,显存带宽760GB/s。jql显卡之家

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12Pin供电接口填写。jql显卡之家

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金属背板。jql显卡之家

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PCB背面的钽电容。jql显卡之家

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散热底座周围都是大面积的均热板,GDDR6X显存也有导热背贴覆盖,显存的温度也能得到很高的控制。jql显卡之家

六、测试平台:全核5.2GHz的i9-9900K + 皇家戟4000MHz C15 32GB内存jql显卡之家

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在i9-10900K与锐龙9 3900X之间纠结了一下,最终还是选择了i9-10900K处理器。为了降低CPU的瓶颈效应,我们将i9-10900K的核心频率超频到了5.2GHz,Ring频率超频到了4.8GHz。jql显卡之家

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主板用的是ROG MAXIMUS XII EXTREME。这款主板采用16+0供电,16相供电全部给了CPU核心,0相给核显。MosFET升级为TDA21490,这是目前最高规格的一体化MOSFET,导通电流也从55A提高到了90A,可以轻易提供超过1000W的输出功率。jql显卡之家

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芝奇皇家戟F4-4000C15D 8GBx4套装,不仅拥有4000MHz的频率,15-16-16-36的时序也是低的吓人,比绝大部分3000MHz频率的内存都要低,不过默认电压1.5V也算是比较高的了。jql显卡之家

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长江存储致钛PC005 Active 512GB SSD,顺序读写速度分别为3500MB/s,2900MB/s。不依赖模拟SLC缓存也能保持550MB/s的稳定写入速度,同时寿命远远高于市面上绝大多数TLC SSD。jql显卡之家

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酷冷至尊P360 ARGB水冷散热器,应该是市面上颜值最高也最易安装的水冷散热器,可以很轻松的压制5.2GHz的i9-10900K处理器。jql显卡之家

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华硕玩家国度PG27UQ ROG 27英寸IPS电竞显示器。jql显卡之家

4K UHD(3840*2160)分辨率、4ms响应时间、144Hz刷新率、G-Sync 技术、IPS+量子点面板、10bit色彩、DisPlay HDR1000认证。依旧是目前市面上顶级的电竞显示器。jql显卡之家

七、理论性能测试:3DMark Fire Strike Extreme首破2万 默频可达2025MHzjql显卡之家

1、3DMark Time Spyjql显卡之家

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在2K分辨率3DMark Time Spy测试中,RTX 3080图形分数达到了17698分,核心温度最高76℃,核心运行最高频率为1965MHz,最高风扇转速1787RPM,最高功耗329W。jql显卡之家

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在4K分辨率3DMark Time Spy Extreme测试中,RTX 3080图形分数达到了8876分,核心温度最高76℃,核心运行最高频率为1750MHz,最高风扇转速1810RPM,最高功耗335W。jql显卡之家

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从3DMark Time Spy的成绩来看,RTX 3080在2K分辨率下的分数比RTX 2080高了将近7000分,领先幅度为62%;与RTX 2080 Ti相比,也能多出3630分,领先幅度幅度为26%。jql显卡之家

在4K分辨率下,RTX 3080比RTX 2080多了3787分,领先幅度来带了74%;相比RTX 2080 Ti也有2249分的优势,强了34%左右。jql显卡之家

2、3DMarkjql显卡之家

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在2K分辨率3DMark Fire Strike Extreme测试中,RTX 3080图形分数达到了20979分,核心温度最高68℃,核心运行最高频率为2025MHz,最高风扇转速1323RPM,最高功耗333W。jql显卡之家

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在4K分辨率3DMark Fire Strike Ultra测试中,RTX 3080图形分数达到了10785分,核心温度最高63℃,核心运行最高频率为1995MHz,最高风扇转速1521RPM,最高功耗322W。jql显卡之家

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RTX 3080是第一张3DMark Fire Strike Extreme图形分数破2万的显卡。在2K分辨率下,它比RTX 2080多了7897分,领先幅度为60%;比RTX 2080 Ti则要强了29%。jql显卡之家

到了4K分辨率下,RTX 3080能比RTX 2080多4403分,领先优势为70%,同时比RTX 2080 Ti也要快了34%。jql显卡之家

十六、总结:十年来最良心的N卡jql显卡之家

NVIDIA这一次的确是欺骗了所有人!事前所有的媒体以及AIC拿到的消息是:RTX 3080拥有4352个流处理器,售价直奔五位数。jql显卡之家

GeForce RTX 30系列显卡正式发售之后,我们才知道RTX 3080的流处理器数量直接从传言的4352个翻倍到了8704个。而5499元售价更是让人惊掉下巴。简单的说,就是流处理器比原来预计的多一倍,而价格降了一半!jql显卡之家

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下面,我们长话短说,本次评测的内容简述如下:jql显卡之家

1、双倍流处理器为什么只有30%的性能提升!jql显卡之家

首先我们通过AIDA64 GPGPU测试知道RTX 3080的8704个流处理器的确是可以同时工作,不过为什么相比RTX 2080 Ti流处理器数量翻倍而性能却只提升了30%呢?jql显卡之家

原因有二,其实就是RTX 2080 Ti还有4352个INT32单元,他们中的大部分虽然会被闲置,但是依然能为RTX 2080 Ti带来额外的30%左右的性能提升。jql显卡之家

第二点则是因为RTX 3080需要足够高的功耗才能使8704个流处理器运行在较高的频率上,而默认的320W TDP并不能很好的满足这个需求。jql显卡之家

2、是否真的需要额定1000W电源?jql显卡之家

我们也不知道1000W的传言从何而来!就我们的测试平台而言,超频到5.2GHz的i9-10900K + 皇家戟4000MHz C15 32GB内存,在数天的测试过程中,全程使用GPU-Z监控显卡的功耗,jql显卡之家

发现GPU功耗最高只能达到347W,即便加上i9-10900K满载时 250W功耗,一款额定750W的金牌电源亦足以应付最极端的情况了。jql显卡之家

事实上,整个测试过程中,我们的KL-750W铂金牌电源也没有因为过载触发断电保护而重启。jql显卡之家

3、超频jql显卡之家

对于RTX 3080的超频真的是一言难尽!经过我们反复测试,这块显卡在基础频率上增加40MHz都无法通过3DMark Time Spy的测试。美光的GDDR6X显存倒是可以从19GHz超频到,但是通过测试发现只超显存对于游戏性能的提升非常有限。对于超频,可以放弃了!jql显卡之家

有鉴于此,大家在选购RTX 3080时,可以避开昂贵的堆料非公,毕竟再怎么堆料,频率也难以有较大提升。jql显卡之家

散热性能较好的廉价非公是相对合理的选择。jql显卡之家

4、光线追踪:最好有DLSS辅助jql显卡之家

目前支持光追的游戏越来越多了,随着PS5与Xbox Series X的到来,预计未来会有更多的游戏拥抱光追。在第二代RT单元的加持下,RTX 3080开启实时光追之后,性能可比RTX 2080 Ti强40%,比RTX 2080强80%。jql显卡之家

即便如此,在4K分辨率下开启光追之后,游戏的帧率会暴跌55%左右,很多大作已经无法流畅运行。不过好在现在支持光追的游戏同时也支持DLSS深度学习抗锯齿技术。在开启RTX的导致帧率暴跌之后,启用DLSS技术可以将游戏的帧率提升90%左右。jql显卡之家

另外DLSS 2.0技术对于画质的优化做的相当到位了,几乎可以媲美TAA锯齿。在帧率不够的时候,可以放心的在游戏里开启DLSS技术。jql显卡之家

5、RTX 3080是NVIDIA历年来颜值与做工最好的公版显卡jql显卡之家

公版RTX 3080采用了一体化金属框架设计,整个显卡可以看作是一块金属,因此不会出现非公版那种由于散热器太重将显卡PCB板拉完的情况。jql显卡之家

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另外在散热方面,公版RTX 3080的设计也相对完美。约有一半的热量会直接从I/O接口处排除机箱外,可以大大减轻机箱的散热压力。而背面的风扇会这几将热气向下吹,对CPU散热影响极小。另外由于有金属外壳的保护,显卡下方的NVMe SSD也不会被显卡的热气直接吹到。jql显卡之家

数天之后,RTX 3090将会解禁,敬请大家期待我们的首发评测,谢谢!jql显卡之家

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