NVIDIA RTX 显示适配器效能评测

我们已预见光线追踪和 GPU 渲染的未来。在这篇文章中，Vlado 先生对 GeForce RTX 显示适配器的基准实验，探究其效能与意义。

概述

这是我们前一篇 RTX 光线追踪文章的续集。当我们撰写我们该文章时，GeForce RTX 卡才刚刚公布，但我们无法分享任何特定的基准检验结果，因为当时显示适配器尚未正式发布。

现在这些显示适配器已经发布，我们可以分享实验结果了。这里我们只展示 GeForce RTX 2080 和 GeForce RTX 2080 Ti 卡以及上一代 GeForce GTX 1080 Ti 的结果，因为这些显示适配器属于顶级产品线。

所有最新版本的 V-Ray GPU 都已经在新卡上运行而没有任何问题，尽管他们尚未利用新的 RT Cores；我们正在开发这方面的功能，您可以在下面读到我们的实验结果。

我们使用以下场景（有一些是修改过的 Evermotion 场景）来进行基准检验：

ArchInteriors 13, scene 8

白色的房间(White room)

ArchInteriors 13, scene 11

ArchExteriors 25, scene 2

ArchInteriors 33, scene 8

拉维纳之湖(Lake Lavina)

CUDA 性能表现

对于第一组测试，我们使用了常规 CUDA 版本的 V-Ray GPU Next，这个版本还没有使用 RT Cores。我们测量了 RTX 2080 和 RTX 2080 Ti 卡的纯 CUDA 性能，并将这两张显示适配器与 GeForce GTX 1080 Ti 进行了比较，后者在 GPU 渲染方面十分受到大众欢迎。

从测试可看出，RTX 2080 和 RTX 2080 Ti 通常比上一代 GTX 1080 Ti 更快。仅比较 Ti 卡时，结果显示，与之前的 Pascal 世代相比，图灵(Turing)世代的显示适配器平均提供 1.52 倍的加速。 这些是以 V-Ray Next 的官方正式版本(shipping versions)进行测试中获得的结果。

RT Core 性能

虽然我们还没有支持 RT Core 的官方版本，但我们已经与 NVIDIA 合作了一段时间，足以为新硬件准备 V-Ray GPU。目前，我们尚未发布的 V-Ray GPU 中的 RT Core 的支持是基于 OptiX 的，但官方正式版尚未提供支持 RT Core 的 OptiX，因此具有 RT Core 支持的 V-Ray GPU 版本仍然需要一段时间。我们仍然可以使用现有的功能进行一些性能测试，请仅记在心，最终软件发表时性能可能会提高。

以下测试使用内置的 V-Ray GPU，并启用了 RT Core 支持。我们期望仍有许多改进可以让我们进一步提高性能。

对于这三个测试场景，与纯 CUDA 版本相比，RT Cores 分别提供 1.78x，1.53x 和 1.47x 的加速。 随着我们在未来几个月即将发布官方版本，我们预计这些结果会比现在更好。

DXR 性能

对于这组测试，我们使用了我们首次在 2018 年的 Siggraph 大会上发布 – 拉维纳计划(Project Lavina)的即时光线跟踪引擎。这个引擎是基于 DirectX 12 的 DXR 光线跟踪扩充功能，程序代码是从头开始编写，用于实时射线追踪所需要的性能。该引擎完全基于光线追踪，包括阴影，反射，折射和几次GI反弹，并通过一次的去噪(denoising pass)来平滑渲染结果。过程中完全没有涉及光栅化(rasterization)，大量使用 RT 核心。GTX 1080 Ti 等老一代 GPU 不支持 DXR，所以现在我们只能比较两款可用的 GeForce RTX 卡。

出图为 HD 分辨率，DXR 测试的结果以每秒帧数为单位，因此数值越高代表结果越好：

从这些结果来看，RTX 2080 Ti 卡的性能比 RTX 2080 卡平均提高了 1.35倍；这让引擎变得明显地有更佳反应性。

NVLink 性能

除了 RT Cores 之外，新的 RTX 卡还支持 NVLink，这使得 V-Ray GPU 能够在两个 GPU 之间共享内存。这对渲染速度有一些影响 – 在这个基准检验中，我们的目标是测速。为了启用 NVLink，需要使用特殊的 NVLink连接器（也称为 NVLink Bridge）连接这些卡。GeForce RTX 卡有两种类型的连接器：三槽宽和四槽宽，具体取决于显示适配器彼此间的距离。Quadro RTX 卡的 NVLink Bridges 宽度分别为两插槽和三插槽。

适用于 GeForce RTX 卡的三插槽和四插槽 NVLink 连接器：

两个 RTX 2080 Ti 卡与四插槽 NVLink 连接器连接：

要使 NVLink 在 Windows 上运行，GeForce RTX 卡必须从 NVIDIA 控制面板进入 SLI 模式（这项条件不是 Quadro RTX 卡所必需的，在 Linux 上也不需要，并且不建议用于较旧的 GPU）。如果禁用 SLI 模式，NVLink 将不会处于启用状态。这意味着主板必须支持 SLI，否则您将无法将 NVLink 与 GeForce 卡配合使用。另请注意，在 SLI组中，只有连接到主 GPU 的显示器才能运作。此外，如果两个 GeForce GPU 在 SLI 模式下链接，其中至少有一个必须连接显示器（或虚拟插头），以便 Windows 可以识别显示适配器（这项条件不是 Quadro RTX 卡所必需的，也不是 Linux 上必需的）。

启用 SLI 模式的 NVIDIA 控制面板的屏幕截图（Windows 上带有 GeForce RTX 卡的 NVLink 需要 SLI 模式）：

RTX 2080 和 RTX 2080 Ti 卡之间的 NVLink 速度也不同，因此我们预期使用 NVLink 会有不同的性能。

在以下测试中，我们使用 SLI 模式和非 SLI 模式的卡片渲染了几个场景，以了解 NVLink 对性能的影响。 我们使用常规 CUDA 版本的 V-Ray GPU 进行这些测试。某些情况下，由于每个 GPU 上的 RAM 限制，场景无法在非 SLI 模式下渲染。

请注意，使用 NVLink，GPU 渲染的可用内存不会恰恰好加倍; 出于性能原因，V-Ray GPU 需要在每个 GPU 上复制一些数据，并且需要在每个 GPU 上保留一些内存作为在渲染期间进行计算的缓存器。尽管如此，使用 NVLink 可以让我们渲染比单独使用个别 GPU 更大的场景。

最后一个场景 – 拉维纳之湖(Lake Lavina)只能使用 RTX 2080 Ti 卡在 NVLink 模式下渲染，并且由于GPU内存不足而无法渲染其他测试场景。可以看出，与单独在 GPU 上渲染相比，NVLink 确实导致了一些性能影响，但 NVLink 让我们可以渲染更大的场景。 在许多情况下，速度只是减缓了百分之几。 微调两张卡之间的数据分配方式可以在将来提供更好的性能。

重要提示：看起来 NVIDIA 目前提供的常规 GPU 内存报告 API（在本文截稿日前）在 SLI 模式下无法正常运作。这意味着像 GPUz，MSI Afterburner，nvidia-smi 等程序可能无法显示每个 GPU 的准确内存使用情况。知道有这个问题，我们修改了 V-Ray 帧缓冲区中显示的内存统计信息，以便让您可以跟踪那里的实际 GPU 内存使用情况。预计 NVIDIA 将会修正这些报告问题。

更新版本的 V-Ray GPU 显示的释放的 GPU 内存显示准确的内存数字。

当启用 SLI 时，Nvidia-smi 工具在两张卡上显示出相同内存使用量，但这是不正确的信息。

启用 SLI 时，MSI Afterburner 工具在两张卡上显示出相同内存使用量，但这是不正确的信息。

与其他系统工具相比，V-Ray GPU 在 V-Ray 帧缓冲区中报告的内存使用准确。请注意，V-Ray GPU 报告剩余的可用的 GPU 内存而不是已使用的内存。

结论

当今，新的 RTX 2080 卡提供了比以前使用 V-Ray GPU 的 GTX 1080 卡更好的性能，并且 NVLink 的新功能使得渲染更大的场景成为可能，而性能影响很小。RTX 卡中内置的新 RT 核和 NVLink 技术为未来带来了许多希望，但充分利用 RTX 卡需要对软件进行更多优化和微调，我们希望在未来几个月看到相关优化。