Russian Chinese (Simplified) English French German Ukrainian

Вулкан


найти
A- A A+

GeForce GTX 280 особенности архитектуры

 

Наиболее производительным одночиповым решением доселе являлся   GeForce GTX 280 - обладает 240 шейдерными процессорами, 80 текстурными процессорами, поддерживает до 1 Гб видеопамяти. Фактически современное графическое ядро семейства GeForce GTX 200 можно представить как универсальный чип, поддерживающий два разных режима – графический и вычислительный. Архитектуру чипов семейств GeForce 8 и 9 обычно представляют массивами масштабируемых процессоров (Scalable Processor Array, SPA). Архитектура чипов семейства GeForce GTX 200 основана на доработанной и улучшенной архитектуре SPA, состоящей из ряда так называемых "кластеров обработки текстур" (TPC, Texture Processing Clusters) в графическом режиме или "кластеров обработки потоков" в режиме параллельного вычисления. 
 

1

При этом каждый модуль TPC состоит из массива потоковых мультипроцессоров (SM, Streaming Multiprocessors), и каждый SM содержит восемь процессорных ядер, также называемых потоковыми процессорами (SP, Streaming Processor), или тредовыми процессорами (TP, Thread Processor). Каждый SM также включает в себя процессоры текстурной фильтрации для графического режима, также используемый для различных операций фильтрации в вычислительном режиме.


Ниже представлена блок-схема GeForce 280 GTX в традиционном графическом режиме.

3

Переключаясь в вычислительный режим, аппаратный диспетчер потоков (вверху) управляет тредами TPC.

4

Кластер TPC при ближайшем рассмотрении: распределённая память для каждого SM; каждое процессорное ядро SM может распределять данные между другими ядрами SM посредством распределённой памяти, без необходимости обращения к внешней подсистеме памяти.

Таким образом, унифицированная шейдерная и компьютерная архитектура NVIDIA использует две совершенно разные вычислительные модели: для работы TPC используется MIMD (multiple instruction, multiple data), для вычислений SM - SIMT (single instruction, multiple thread), продвинутая версия, SIMD (single instruction, multiple data).
Касаясь общих характеристик, по сравнению с предшествовавшими поколениями чипов семейство GeForce GTX 200 обладает следующими преимуществами:

Возможность обработки втрое большего количества потоков данных в единицу времени
Новый дизайн планировщика выполнения команд, с повышенной на 20% эффективностью обработки текстур
512-битный интерфейс памяти (384 бита у предыдущего поколения)
Оптимизированный процесс z-выборки и компрессии для достижения лучших результатов производительности при высоких разрешениях экрана
Архитектурные усовершенствования для увеличения производительности при обработке теней
Полноскоростной блендинг буфера кадров (против полускоростного у 8800 GTX)
Вдвое увеличенный буфер команд для повышения производительности вычислений
Удвоенное количество регистров для более оперативного обсчёта длинных и сложных шейдеров
Удвоенная точность обсчета данных с плавающей запятой в соответствии со стандартом версии IEEE 754R
Аппаратная поддержка 10-битного цветового пространства (только с интерфейсом DisplayPort)

Так выглядит список основных характеристик новых чипов:

Поддержка NVIDIA PhysX
Поддержка Microsoft DirectX 10, Shader Model 4.0
Поддержка технологии NVIDIA CUDA
Поддержка шины PCI Express 2.0
Поддержка технологии GigaThread
Движок NVIDIA Lumenex
128-битные вычисления с плавающей запятой (HDR)
Поддержка OpenGL 2.1
Поддержка Dual Dual-link DVI
Поддержка технологии NVIDIA PureVideo HD
Поддержка технологии NVIDIA HybridPower

Отдельно отмечено, что DirectX 10.1 семейством GeForce GTX 200 не поддерживается. Причиной назван тот факт, что при разработке чипов нового семейства, после консультаций с партнёрами, было принято сконцентрировать внимание не на поддержке DirectX 10.1, пока мало востребованного, а на улучшении архитектуры и производительности чипов.

Основанная на пакете физических алгоритмов, реализация технологии NVIDIA PhysX представляет собой мощный физический движок для вычислений в реальном времени. В настоящее время поддержка PhysX реализована в более чем 150 играх. В сочетании с мощным GPU, движок PhysX обеспечивает значительное увеличение физической вычислительной мощи, особенно в таких моментах как создание взрывов с разлётом пыли и осколков, персонажей со сложной мимикой, новых видов оружия с фантастическими эффектами, реалистично надетых или разрываемых тканей, тумана и дыма с динамическим обтеканием объектов.

К реализации физических эффектов в играх уже давно стремятся многие девелоперы и разработчики игр. С каждым годом это направление становится все актуальнее. В современных играх взаимодействие объектов с окружающей средой осуществляется силами двух движков, набравших наибольшую популярность - Havok и PhysX.

Havok является старейшим движком, на котором пишется немало игр под PC и консоли. Еще в далеком 2006 году, тогда еще независимая ATI, демонстрировала ускорение физических эффектов силами видеокарт Radeon X1900XT. Однако позже Havok купила компания Intel, которая заявила, что физические эффекты будут рассчитываться данным движком силами процессоров.

5

PhysX был разработан компанией AGEIA, которая реализовывала "физику" акселераторами собственной разработки. Но так сложилось, что, не смотря на большую популярность этого движка среди разработчиков игр, реализация физических эффектов в играх силами специализированных ускорителей оказалась весьма спорной.

И вот в прошлом году компания NVIDIA купила AGEIA PhysX. Были сделано заявление, что посредством оптимизации драйверов движок PhysX будет адаптирован под использование видеокарт GeForce 8800GT и выше.

Ещё одно немаловажное новшество – новые режимы экономии энергии. Благодаря использованию прецизионного 65 нм техпроцесса и новых схемотехнических решений удалось добиться более гибкого и динамичного контроля энергопотребления. Так, потребление семейства графических чипов GeForce GTX 200 в ждущем режиме или в режиме 2D составляет около 25 Вт; при воспроизведении фильма Blu-ray DVD - около 35 Вт; при полной 3D нагрузке TDP не превышает 236 Вт. Графический чип GeForce GTX 200 может вовсе отключаться благодаря поддержке технологии HybridPower с материнскими платами на HybridPower-чипсетах nForce с интегрированной графикой (например, nForce 780a или 790i), при этом поток графики незначительной интенсивности попросту обсчитывается GPU, интегрированным в системную плату. Помимо этого, GPU семейства GeForce GTX 200 также обладают специальными модулями контроля энергопотребления, призванными отключать блоки графического процессора, не задействованные в данный момент.

6

Пользователь может конфигурировать систему на базе двух или трёх видеокарт семейства GeForce GTX 200 в режиме SLI при использовании материнских плат на базе соответствующих чипсетов nForce. В традиционном режиме Standard SLI (с двумя видеокартами) декларируется примерно 60-90% прирост производительности в играх; в режиме 3-way SLI – максимальное количество кадров в секунду при максимальных разрешениях экрана.

В рамках анонса новой серии графических процессоров семейства GeForce GTX 200 компания NVIDIA предлагает совершенно по-новому взглянуть на роль центрального и графического процессоров в современной сбалансированной настольной системе. Такой оптимизированный ПК, базирующийся на концепции гетерогенных вычислений (то есть, вычислений потока разнородных разнотипных задач), по мнению специалистов NVIDIA, обладает гораздо более сбалансированной архитектурой и значительно большим вычислительным потенциалом. Имеется в виду сочетание центрального процессора со сравнительно умеренной производительностью с наиболее мощной графикой или даже SLI-системой, что позволяет добиться пиковой производительности в наиболее тяжёлых играх, 3D и медиа приложениях.

прочем, интенсивные вычисления с помощью современных графических видеокарт давно не новость, но именно с появлением графических процессоров семейства GeForce GTX 200 компания NVIDIA ожидает значительного повышения интереса к технологии CUDA.

CUDA (Compute Unified Device Architecture) - вычислительная архитектура, нацеленная на решение сложных задач в потребительской, деловой и технической сферах - в любых приложениях, интенсивно оперирующих данными, с помощью графических процессоров NVIDIA. С точки зрения технологии CUDA новый графический чип GeForce GTX 280 это ни что иное как мощный многоядерный (сотни ядер!) процессор для параллельных вычислений.


Как было указано выше, графическое ядро семейства GeForce GTX 200 можно представить как чип, поддерживающий графический и вычислительный режимы. В одном из этих режимов – "вычислительном", тот же GeForce GTX 280 превращается в программируемый мультипроцессор с 240 ядрами и 1 Гб выделенной памяти – этакий выделенный суперкомпьютер с производительностью под терафлоп, что в разы повышает результативность работы с приложениями, хорошо распараллеливающими данные, например, кодирование видео, научные вычисления и пр.


Графические процессоры семейств GeForce 8 и 9 стали первыми на рынке, поддерживающими технологию CUDA, сейчас их продано более 70 млн. штук и интерес к проекту CUDA постоянно растёт. Подробнее узнать о проекте и скачать файлы, необходимые для начала работы можно здесь. В качестве примера на приведённых ниже скриншотах показаны примеры прироста производительности вычислений, полученные независимыми пользователями технологии CUDA.

7

По сравнению с предыдущим лидером GeForce 8800 GTX новый флагманский процессор GeForce GTX 280 обладает в 1,88 раза большим количеством процессорных ядер; способен обрабатывать примерно в 2,5 больше тредов на чип; обладает удвоенным размером файловых регистров и поддержкой вычислений с плавающей запятой с удвоенной точностью; поддерживает 1 Гб памяти с 512-битным интерфейсом; оборудован более эффективным диспетчером команд и улучшенными коммуникационными возможностями между элементами чипа; улучшенным модулем Z-буфера и компрессии, поддержкой 10-битной цветовой палитры и т.д.


 Впервые новое поколение чипов GeForce GTX 200 изначально позиционируется не только в качестве мощного 3D графического акселератора, но также в качестве серьёзного компьютерного решения для параллельных вычислений.

Характеристики NVIDIA GeForce GTX 280

Наименование GeForce GTX 280
Ядро GT200 (D10U-30)
Техпроцесс (мкм) 0.065
Транзисторов (млн) 1400
Частота работы ядра 602
Частота работы памяти (DDR) 1107
Шина и тип памяти GDDR3 512-bit
ПСП (Гб/с) 141,67
Унифицированные шейдерные блоки 240
Частота унифицированных шейдерных блоков 1296
TMU на конвейер 80
ROP 32
Shaders Model 4.0
Fill Rate (Mtex/s) 48160
DirectX 10
Интерфейс PCIe 2.0

Революции не произошло, новый графический процессор GT200 и протестированная сегодня видеокарта GeForce 280GTX(285GTX , 295GTX) являются дальнейшим развитием унифицированной шейдерной архитектуры от компании NVIDIA. Новый графический процессор содержит большее количество функциональных блоков, чем у предшественников, что даёт ему право называться мощнейшим GPU на сегодняшний день.

 

Для того чтобы оставлять комментарии Вам нужно пройти авторизацию

Google Перепроверить настройки