超能课堂(118)：TITAN显卡家族的发展史
在这PC DIY装机史上有一个广为流传的梗，就是“三千预算进卡吧，四路泰坦带回家”，说的就原本只想买张显卡凑合着用，结果被别人“安利”了最顶级的TITAN显卡。TITAN显卡名字谁人不识？那可以是NVIDIA市售的显卡最强之音，被玩家们戏称为“核弹”。去年年底NVIDIA突然发布了最新一代“核弹”NVIDIA TITAN V显卡，采用了最先进的Volta架构，流处理器数目的暴增让其浮点性能再次得到了极大提升。不过你又知道NVIDIA历史上推出过多少款TITAN显卡吗？今天我们就来聊一聊TITAN显卡家族的发展史。
在2012年，NVIDIA后发制人，祭出GTX 680显卡杀招让AMD HD7970回炉重造，以极佳的能耗以及温度示人，大家都觉得这是一张相当不错的顶级旗舰卡。然而NVIDIA并没有满足于此，在2013年2月19日首次发布了不带有数字型号的显卡，也就是第一代的GTX TITAN。从NVIDIA为其命名为TITAN来看，TITAN何许人也？是希腊神话中的曾统治世界的古老神族巨人，你就明白NVIDIA对其的期望非常之高，TITAN将会成为显卡史上丰碑一样的存在。
GTX TITAN:
确实是，GTX TITAN采用了更完整的GK110-400核心，几乎是当时GTX 680所使用的GK104核心两倍规模，单GPU核心就71亿个晶体管，这在当时是令人相当震惊的。GK110原本是Tesla K20X、K20计算卡独占的，不过NVIDIA最后还是选择将其带入游戏市场上。
GK110完整版原本应该是15组SMX单元，NVIDIA稍微留了一点余力，只开放了14组SMX单元，与当时的GK104核心一样，一组SMX单元也是192个CUDA流处理器，但执行DP双精度的运算单元增加到了64个（GK104只有8个FP64单元，相当于提升了8倍），就这样双精度浮点性能DP性能由GK104的1/24单精度浮点性能一举提升到了的1/3。
这样算下来GTX TITAN总计有2688个CUDA核心，224个纹理单元，48个ROP单元，384bit 6GB GDDR5显存，别看6GB显存很小，当时最牛的AMD 7970GE才3GB显存而已。尽管有最新的GPU BOOST 2.0加持，GTX TITAN基础频率只有837MHz，加速频率为876MHz，未能像其余Kepler显卡频率轻易过GHz，但可以说GTX TITAN整体规格与之前的Tesla K20X相当。
最终GTX TITAN以极其出色的温度控制、功耗、性能证明了自己无刻替代的地位，超越自家GTX 680 50%、竞争对手AMD HD 797035%，可以说是这是一个无敌般的存在，足够让它在显卡天梯榜上称霸很长一段时间。
确实，GTX TITAN的卡皇宝座稳坐一年之后，NVIDIA释放了终极版的GK110核心之作——GTX TITAN Black Edition。别以为名字带个Black Edition字样，显卡就是乌漆墨黑的，其实只不过是在GTX TITAN原本泰坦皮外观上做了改进，代表身份地位的“TITAN”字样变成了黑色，而内部的散热器鳍片均做了黑化处理。
GTX TITAN Black Edition：
还记得NVIDIA在GK110-400上留了后手吗？是的，在GK 110-430上释放上了最后一组SMX单元，GK110核心终于有完美的产品诞生了。
GTX TITAN Black Edition是基于GTX 780Ti打造的，采用了与后者相同的PCB和散热器方案，让CUDA流处理器数目提升至2880个。同时频率也稍微提升了50MHz，但仍未突破GHz级别。不过没关系，GTX TITAN Black Edition保留了上一代GTX TITAN拥有高比例双精度单元特点，GTX TITAN Black Edition的游戏性能足以领先GTX 780 Ti 7%之余，双精度浮点运算性能更是后者的5倍。
可以说GTX TITAN Black Edition在当时是一张无可挑剔的显卡，要游戏性能有游戏性能，用了进行计算、3D渲染也不错，功耗温度还控制得很好，因此当时即便是7999元的高价，选择买它的人还不少。
当你以为GTX TITAN Black Edition是2014年最强显卡的时候，就在一个月后，NVIDIA又搞了个大新闻。
GTX TITAN Z：
在GTC 2014上发布了双芯的TITAN显卡TITAN Z！并且是采用了2个完整的GK110核心，同时还塞入了12GB显存，而且还只靠一个风扇散热，TDP仅从GTX TITAN Black Edition的250W提升至300W，价格也从之前的999美元跃升到了2999美元，NVIDIA是多想炫耀技术才会造出一张单卡双芯的顶级显卡。
很明显，两个完整的GK110核心意味着，所有东西都是GTX TITAN Black Edition的两倍，当然了，为了控制功耗，NVIDIA不得不降低其默认频率至705MHz起步，Boost频率也只有876MHz，要比之前的两张TITAN头衔显卡低。
尽管NVIDIA很努力地在原本单卡大小显卡中集成了两个顶级GPU核心，2880×2个CUDA单元、12GB显存规格上看上去是很YY，但这种组合依然逃不过多卡互联效率低下的魔爪，上市不久就被质疑性能低下，3倍于GTX TITAN Black Edition的价格，性能却只有1.5倍不到，可谓是验证了一分钱一分货，三分钱两分货。此后NVIDIA认真吸取教训，不再捣弄吃力不讨好的单卡双芯显卡。
老黄都把Kepler架构的GK110核心玩出了各种花样，以致于玩家们都怒了，什么时候才出新的TITAN啊。
TITAN X：
答案是一年后的2015年3月17日的GTC 2015大会上，发布新核弹TITAN X的同时就解禁了相关的性能评测。
这一次TITAN显卡不再隶属于GTX游戏显卡系列了，而是自成一体，独立于GTX新游戏、Quadro专业卡、Tesla计算卡以外的新系列，不过他的定位很暧昧，既像一张专业卡但是双精度单元被砍成渣渣了，更像是一张为游戏而生的显卡。
不过这一次NVIDIA却毫无保留，直接就上了满血版的GM200核心，6组GPC单元全数到齐，24组SMM单元（又改名了），每组SMM单元128个CUDA核心，24×128=3072个CUDA核心，同时显存控制器增加至6组，更方便地调配12GB GDDR5显存。不过当时大家都说，哪有游戏可以吃完12GB显存啊，是的，当时的游戏确实不能充分用到12GB巨量显存，至多也不过是6GB左右，可以说TITAN X是一张为未来而生的显卡。
这一代的TITAN显卡隶属MaxWell架构，MaxWell架构最厉害是什么？低功耗！是的，Maxwell让NVIDIA展开了游戏显卡功耗新篇章，他是怎么做到的呢？那就是向游戏中极少用到的双精度单元动手了，开始砍砍砍，减少不必要的单元功耗自然而然就降下来了，也因此，TITAN显卡开始向游戏方向倾斜。
TITAN X还有一点与之前不同的地方，就是真“Black Edition”设计，全黑、磨砂质感的泰坦皮外观绝对是迎合了高端玩家，低调而不失B格，可以和普通公版卡很好区分开来，NVIDIA学会了卖信仰。
那时候4K游戏、VR游戏尚未成形和普及，大家最多有个概念而已，但是NVIDIA就用TITAN X率先完成了高端布局，不仅可以完成4K分辨率进行流畅游戏任务以外，还是展示了其要战VR的决心。TITAN X在当其时简直就是所向披靡，性能提升幅度也大于前几作，是一张相当有诚意的TITAN显卡。
如果说Maxwell架构最大亮点是提升性能之余降低功耗，那么接下来的Pascal架构绝对是“夜空中最亮的星”，性能提升简直让人瞠目结舌。
TITAN X：
虽然TITAN X比不上已经用上了HBM显存的Tesla P100计算卡，但是GP102核心已经足够耀眼了。
TITAN X用的是GP102-400核心，并非是满血版，这就为后来的TITAN Xp埋下伏笔。在全新的Pascal架构中，流处理器数目得到了极大提升，由上一代的3072个增加至3584个，增加了16.7%。SM单元也进行了革新（又换名字啦），18×128=3584个，显存升级至12GB GDDR5X显存，GDDR5X显存是NVIDIA与美光联合研发的新型显存，依靠10Gbps的速录，可以让其显存带宽媲美HBM 显存，这是重大突破之一。
其次，NVIDIA找了一个好的代工厂，那就是台湾的台积电公司，采用了16nm FinFET工艺之后，Pascal频率提升相当惊人，频率范围1431-1531MHz，加上新的GPU Boost 3.0加持，Boost频率可以更加贴近上限值，显卡频率破2GHz不是稀罕事。
其实这张NVIDIA TITAN X显卡泰坦皮最深得小编心，全黑的颜色，而且带有光泽那种，让这块TITAN X变得更有肌肉感，感觉就像是一只“性能野兽”。
TITAN Xp：
与之前TITAN显卡盛大发布不一样，TITAN Xp的登场可以说是悄无声息，就悄悄上架到NVIDIA官方商城上。完完全全榨干了GP102核心所有性能，满血30组GPC单元，一共拥有3840个CUDA单元，12GB GDDR5X显存，提供高达12TFLOPS浮点性能，噢这就是我们现在新核弹。
TITAN Xp样子和之前的TITAN X是一模一样的，都是黑色泰坦皮，帅气是帅气，但是能不能有点新意？
哦，你要新意啊？NVIDIA的工程师应该是有星战情结，居然特意推出了NVIDIA TITAN Xp Collector's Edition星球大战典藏版，而且还是一次两张！一个绝地武士版本，一个银河帝国版本，而且两张卡都采用不同的外观设计。一个是精致大气造型，另一个是金属做旧风格，我们还特意做了一期的图赏，星战粉们可以点击这里去大饱眼福。
TITAN V：
一般来说TITAN显卡只会在NVIDIA GTC大会上发布，但是TITAN V却是个例外，他发布的场合有些特殊，是一个专业性非常强的会议——NIPS 2017全球神经信息处理系统大会，这可是很多在神经网络运算颇有建树的大牛参加的会议。NVIDIA选择在这个场合下推出第七款TITAN显卡，寓意很明确，TITAN的用户更加专业了，并不是放眼于游戏，更多的是未来的AI人工智能、深度计算、机器学习上。
从TITAN V采用与Tesla V100同样的GV100核心来看，注定TITAN V就不是一张普通的游戏卡，新加入的专门用于深度计算Tensor单元就是干这种事情的，而且被大砍特砍的双精度单元又回来了，双精度性能一举突破达到6.9TFLOPS，算力惊人。
根据NVIDIA早前放出的Volta架构白皮书，显示最顶级的GV100核心将会有6组GPC单元，每组GPC单元由14组SM单元构成，满血版应该是6 x 14 = 84组SM单元，但Tesla V100/TITAN V均只有80组，每组SM单元64个CUDA单元，因此共同构成80 x 64 = 5120个CUDA单元，创下了历史之最。但显然，NVIDIA还留有4组SM单元的杀招，搞不好以后来一个TITAN V5.
目前关于这块TITAN V的资料还不是很多，都是以官方数据为多，有心急的同学已经买到并且进行了跑分测试，发现NVIDIA TITAN V性能并没有理想那么美好，以为能有50%的性能提升，而3DMark等显卡基准性能测试表示与GTX 1080 Ti差距在30%左右，尽管提升幅度很可观了，但是有了Pascal惊艳表现，大家都期待新一代Volta显卡能再次越级挑战上代显卡。
此外，TITAN V的外观也发生了一点微小变化，导风罩从原来的深邃黑色变成了香槟金色，与之前发布的Tesla V100 PCIe显卡、DXG-1服务器外观保持一致，看来NVIDIA越来越会装X了。毕竟“无形装X，最为致命”。