[泡泡網顯卡頻道 2009年7月25日]千呼萬喚使出來，在整個IT界活躍了兩年的微軟下一代作業系統Windows 7終於進入了工廠壓盤、封裝階段,最終RTM版本也已經在網際網路上廣泛流傳。根據微軟的消息，Windows 7將於今年10月24日正式發布並公開銷售。
和Windows Vista不同，Windows 7早在消息洩漏之前，就廣受外界以及用戶關注。早在Windows Vista發布後不久，業界就有消息傳出Windows Vista不過是微軟的一個過渡方案，下一代作業系統（當時還沒有確定系統代號）才是微軟真正的重量級產品。
而現在，主流桌面級作業系統的市場佔有率也非常客觀的反映出了這個現象。在筆者之前發表的《用測試數據說話!Win7適不適合玩遊戲?》這篇文章中，特別對Windows Vista市場佔有率反而還不足Windows XP這個問題進行了剖析，而相比起來，相同時間段的Windows 7顯然更受關注。
Windows 7給我們帶來了一系列的新技術，可以更好的發揮出計算機內各種硬體的性能資源。正式因為如此，在之前我們的測試文章中，各大遊戲在Windows 7下的性能表現超越了Windows Vista。而微軟官方更是表示，奔騰2系列的計算機產品都可以運行Win 7，足以見得Windows 7對硬體的要求並不高，相對於Vista來說，硬體資源得到了更好的利用和展現。
實際上，很多人在使用Windows 7感覺明顯比Windows Vista速度快，這跟作業系統本身的設計思想是很大的原因的。眾所周知，Windows 7之前的作業系統中的各種運算都是完全基於CPU，而Windows 7中首次將GPU也作為了作業系統的核心組成部分之一，與CPU組成了協同處理的一個環境。
當然，我們並不是說CPU在新一代作業系統中不重要，根據微軟的說法，Windows 7最大的改進就是利用了CPU+GPU雙重威力，並進行資源上的合理分配。CPU與GPU都是Windows 7的核心組成部分，GPU不再僅用於圖形。在Windows7中，CPU與GPU組成了協同處理環境。CPU運算非常複雜的序列代碼，而GPU則運行大規模並行應用程式。 因此，安裝Windows7的電腦CPU與GPU功能平衡，可以提供更快、更可視化的Windows7體驗。
上面的示意圖展示的是Windows7的協同處理環境（CPU+GPU）如何處理主要運行序列代碼的應用程式，如電子郵件、辦公室應用程式（比如Word）、基本網頁瀏覽等。在這種情況下，大部分應用程式處理工作由CPU進行，而GPU則將圖像顯示在屏幕上。
而上圖展示的是Windows7的協同處理環境（CPU+GPU）如何處理需要並行運算的應用程式，如視頻播放、視 頻編 輯、視頻轉換、3D網頁瀏覽、電腦遊戲等。在這種情況下，Direct Compute利用GPU的運算力量，大大提高了應用程式處理速度。
在Windows 7中，有非常非常多的應用都直接利用到了GPU加速，比如Media Player可以直接使用GPU加速H.264高清視頻播放，使用GPU加速網頁上多媒體的瀏覽、甚至微軟最新發布的SilverLight 3.0也開始支持了GPU硬體加速。
NVIDIA CEO黃仁勳表示：Windows 7是有史以來最重要的作業系統，因為GPU首次成為作業系統的核心組成部分，正如你所知，GPU早已經超越了圖形處理的範疇，在Windows 7作業系統中，CPU將與GPU形成協同處理環境，其中CPU運算非常複雜的序列代碼，而GPU則運行大規模並行應用程式。
然而，Windows 7又是如何將GPU作為作業系統的核心組成部分之一的呢？——Direct Compute！
微軟的Direct Compute是一種全新GPU計算應用程式接口，運行於現有的CUDA/Stream架構之上（Windows VISTA和Windows 7）。當前的DX10 GPU以及未來DX11 GPU都能夠支持Direct Compute。它讓開發人員能夠利用 GPU的大規模並行計算能力，創造出引人入勝的消費級和專業級計算應用程式。簡單的說，Direct Compute就是微軟開發的GPGPU通用計算接口，欲統一GPU通用計算標準。DirectX 11中的重要特性Compute Shader就是基於Direct Compute之上。
正如你說想的那樣，微軟在Windows 7中採用了這一項激動人心的技術。簡單的說，Direct Compute就是一個類似於CUDA/Stream的GPU通用計算應用程式接口，只有顯卡廠商支持這個標準，那麼用戶就可以在Windows 7作業系統中，利用到這項技術。而微軟或者其他軟體開發上也可以開發出基於Direct Compute的應用程式。
Compute Shader的最重要特性就是支持GPGPU通用計算，微軟提供HLSL語言對Compute Shader進行支持。在這裡我們舉一個簡單的例子來說明Compute Shader的優勢：
由於GPU的API目的是為了3D設計，輸入的是材質，而輸出的是圖像。如果一個程式設計師想要利用GPU的API進行非3D設計，則需要將資料包裝成材質，經過一番處理之後，再讀取到計算後的資料。而DirectX 11可接受任意類型資料（非材質），並且可以不受圖形渲染流程的限制，隨時寫入寫出，這無疑為GPU的通用計算敞開了大門。同時，Compute Shader還完全支持雙精度計算，可以更好的為科學計算提供服務。
為了讓大家更好的理解Direct Compute，NVIDIA特地給各大媒體提供了大量的演示視頻，包括使用Direct Compute進行視頻轉碼、遊戲加速、物理加速等等，下面是筆者隨便摘出來的一段視頻演示：
以上視頻展示的是Windows 7內置的視頻轉碼工具應用Direct Compute在瞬間完成轉碼任務的過程，大家從視頻中可以看到，利用Windows 7的內置視頻轉碼工具，將普通的視頻轉換為Walkman支持的視頻格式，在幾秒鐘就可以完成，足以見得Direct Compute的威力。
創作、分享和享受NVIDIA GPU所帶來的高清視頻
在GPU的強大支持下， Direct Compute利用簡單的拖放就可以實現視頻轉換。
Direct Compute不僅讓視頻的轉換操作更加方便易行，而且利用GPU加速使得這一切操作變得更加快捷高效。實際上，Direct Compute在Windows 7上有非常非常多的應用，比如視頻編輯、物理遊戲加速等等。
前面我們主要講述了GPU在Windows 7作業系統下通用計算方面的應用，但是對於絕大部分用戶來說，一顆高性能的GPU最終還是想要獲得更好的3D性能。在之前我們推出的《用測試數據說話!Win7適不適合玩遊戲?》這篇文章中，就提到了在Windows 7下，絕大多數遊戲的性能表現比在Vista下還好。
最近，NVIDIA頻繁的更新了驅動程序，幾乎每一次更新都加大了對Windows 7作業系統架構的優化，使得遊戲性能一次一次的提升。現在，NVIDIA最新的驅動程序版本已經為190.38版，Windows 7 RTM也正式出爐，筆者本次利用最新的驅動程序+最新版本的Windows 7作業系統，再一次驗證了NVIDIA GPU在Windows 7作業系統下的表現。
這次測試平臺採用了中檔次的E8200搭配4GB內存，測試顯卡包括NVIDIA目前熱門的9800GT、GTS250以及GTX260+，A卡方面有HD4870與HD4850，可分別和GTX260+、GTS250進行性能對比（同級別產品），本想加入HD4830的測試，無奈手中暫時沒有HD4830顯卡，故取消。
需要注意的是，本次HD4870採用的是顯存容量為1GB、核心頻率為770MHz的版本，因為手上也沒有公版的HD4870，並且Win7下催化劑9.7驅動中的降頻功能無效，故只能採用該頻率。公版HD4870的規格為512MB 750MHz。
● 基準性能對比測試：3DMark Vantage
3DMark Vantage在2008年四月底正式發布，全新的引擎在DX10特效方面和《孤島危機》不相上下，也是目前唯一的DX10理論測試軟體。
為了避免考驗顯卡在3D狀態下的真正實力，故本次並沒有記錄3DMark Vantage的總分，而是記錄GPU子項目分數。從測試結果可以看出，GTX260+領先HD4870 1GB，而GTS250小幅度遜色HD4850。
● 戰火 兄弟連：地獄之路
在《戰火兄弟連：地獄之路》這款遊戲中，頻率、顯存容量均超過公版的HD4870表現出了很強的優勢，而GTS250領先HD4850。
● DirectX 9遊戲測試：求生之路
《求生之路》和前面的《戰火兄弟連：地獄之路》情況差不多，HD4870小幅領先GTX260+，而GTS250領先HD4850，看來在Windows 7作業系統下，N卡的表現確實不可小視。
● DirectX 9遊戲測試：最後的神跡
《最後的神跡》是近期評價比較高的一款DirectX 9遊戲，在這款遊戲中，N卡全面領先，性能非常不錯，相信這其中很大程度上來自於驅動程序的更新。
● DirectX 10遊戲測試：鬼泣4
《鬼泣4》是一款難得的對硬體資源要求很低，且非常好玩的遊戲，在這款遊戲中，N卡再一次表現出了明顯的領先優勢，而且幅度還不小。
● DX10遊戲測試：孤島驚魂2
《孤島驚魂2》雖然使用了部分10.1特效，但是在DX10模式下，不支持DX10.1的N卡表現並沒有受到任何影響，全面領先A卡,並且這款遊戲對硬體資源要求也不是太高，9800GT級別的顯卡都可以流暢運行。
● DX10遊戲測試：《衝突世界》
《衝突世界》採用了自行研發的MassTech引擎，支持多種當前的主流顯示特效，如容積雲，景深效果，軟陰影等，光照系統也表現出色，尤其是半透明的容積雲特效營造出了十分逼真的戶外場景，物理加速結合體積光照渲染出了最逼真的爆炸效果。在這款遊戲中，同樣是N卡全面領先。
《孤島危機》號稱顯卡殺手，對顯卡的要求確實很高，為了保障遊戲的流暢，本次測試我們採用1440×900解析度，顯存容量和頻率都較高的HD4870表現不錯，不過中端顯卡方面，GTS250就比HD4850強不少了，顯存容量很重要。
通過兩篇關於Windows 7下GPU應用的文章，我們已經基本了解了在新一代作業系統之下，GPU顯現出了前所未有的重要性，不僅僅是3D遊戲方面性能有了很大的提升，而且在通用計算方面，Win7內置的Direct Compute也讓GPU在非3D渲染時的性能得到利用，讓用戶真正意義上實現了以應用為主要目的的投資。
毋庸置疑，Windows 7將會是繼Windows 95作業系統以來，最為出色的一款作業系統，筆者更認為它將再度續寫Windows 98以及Windows XP的經典。這一次，不是UI界面的改變，不是穩定性的提升，而是完全實現你硬體價值的一次偉大的進步。
而圖形巨頭NVIDIA對Windows 7的支持也非常積極，之前的那一次測試我們還因為NVIDIA沒有提供Windows Vista、Windows 7一體化驅動程序而遺憾，現在NVIDIA也推出了Windows Vista/windows 7的一體化驅動程序，並且PhysX驅動也更新了版本，對Windows 7進行了深度支持。
Windows 7作業系統的面世，不僅僅是微軟的一次大的進步，而且GPU作為其核心組成部分，也必將帶動並促進GPU產業的發展，人們從Windows 7作業系統上真正意義上看到了GPU在一套系統中的重要性，不管是消費者、微軟還是GPU廠商，都將迎來歷史上一次新的曙光。■
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