开普勒之核心：SMX与SM的改动细节

    全新的Kepler相比上代的Fermi架构改变了什么，看架构图就很清楚了：

    

    FermiGF100/GF110核心架构图

    

    KeplerGK104核心架构图

    GK104相比GF110，整体架构没有大的改变，GPU（图形处理器集群）维持4个，显存控制器从6个64bit（384bit）减至4个64bit（256bit），总线接口升级至PCIE3.0。剩下的就是SM方面的改变了：

    

    GF100和GF104的SM架构图

    这里之所以要把GF104这颗中端核心的SM架构图也列出来，是因为GF104相比高端的GF100核心做了一些细小的改动，这些改动也被沿用到了GK104当中。另外从核心代号上来看，GK104其实就是用来取代GF104的，而取代GF100的核心另有他人。

    

    GK104的SMX架构图

    NVIDIA把GK104的SM（不可分割的流处理器集群）称为SMX，原因就是暴增的CUDA核心数量。但实际上其结构与上代的SM没有本质区别，不同的只是各部分单元的数量和比例而已。具体的区别逐个列出来进行对比：

    

    1.NVIDIA现在把流处理器称为CUDA核心；

    2.SFU（SpecialFunctionUnits，特殊功能单元）是比CUDA核心更强的额外运算单元，可用于执行抽象的指令，例如正弦、余弦、倒数和平方根，图形插值指令也在SFU上执行；

    3.Warp是并行线程调度器，每一个Warp都可以调度SM内部的所有CUDA核心或者SFU；

    4.DispatchUnit是指令分派单元，分则将Warp线程中的指令按照顺序和相关性分配给不同的CUDA核心或SFU处理；

    5.LD/ST就是载入/存储单元，可以为每个线程存储运算源地址与路径，方便随时随地的从缓存或显存中存取数据；

    6.TMU是纹理单元，用来处理纹理和阴影贴图、屏幕空间环境光遮蔽等图形后期处理；

    通过以上数据对比不难看出，GK104暴力增加CUDA核心数量的同时，SFU和TMU这两个与图形或计算息息相关处理单元也同比增加，但是指令分配单元和线程调度器还有载入/存储单元的占比都减半了。这也就是前文中提到过的削减逻辑控制单元的策略，此时如何保证把指令和线程填满一个CUDA核心，将是一个难题。