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NVIDIA Turing架构
资料介绍
架构诞生背景与定位
NVIDIA在2018年发布的Turing（图灵）架构，是NVIDIA继Pascal架构之后的第二代统一渲染GPU架构，也是NVIDIA首次将实时光线追踪技术引入消费级显卡的里程碑式架构。图灵架构以计算机科学之父阿兰·图灵命名，承载了NVIDIA从传统光栅化渲染向实时光线追踪渲染过渡的核心战略目标，填补了消费级硬件无法支持实时光线追踪计算的市场空白，同时也为专业工作站领域带来了更强的图形处理能力。
核心硬件架构创新
1. 流式多处理器（SM）重构
图灵架构对SM单元进行了全新设计，与上一代Pascal架构相比，图灵SM将原本的32个FP32核心拆分为两组16个，每个时钟周期可以同时执行一个FP32指令和一个INT32指令，实现了混合精度计算的并行化，整体指令吞吐率提升了大约50%。同时图灵架构引入了独立的FP16计算单元，半精度计算性能达到单精度的2倍，更适合AI推理计算任务。
每个图灵SM单元包含：64个FP32核心、64个INT32核心、8个Tensor Core（张量核心）、1个RT Core（光线追踪核心）、128KB寄存器文件、96KB共享内存/L1缓存，相比Pascal架构，缓存容量得到明显提升，降低了对外部显存的访问延迟。
2. 全新RT Core（光线追踪核心）
RT Core是图灵架构最具标志性的创新，是全球首款集成在消费级GPU中的专用实时光线追踪硬件单元。每个SM单元配备一个RT Core，专门负责加速光线与三角形的碰撞检测、包围盒层级遍历（BVH）计算，这些计算是实时光线追踪中最耗时的环节，专用硬件加速的效率远高于传统GPU通用计算。
根据NVIDIA官方数据，图灵架构的RT Core可以实现每秒**10 Giga Rays（100亿光线每秒）**的处理能力，在开启实时光线追踪的游戏场景中，相比纯软件模拟可以获得数倍到数十倍的性能提升，首次让实时光线追踪在4K分辨率下达到可流畅运行的帧率。
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