NVIDIA TITAN X

Новый TITAN X, ставший первым устройством на базе процессора GP102, позиционировался в первую очередь именно как ускоритель профессионального класса, который предназначен для исследований и коммерческих приложений, связанных с глубинным обучением.

Данный GPU задуман как альтернатива суперкомпьютерному GP100, не уступающая последнему в функциях рендеринга 3D-графики и расчетах FP32. Вместе с тем создатели GP102 сократили все компоненты, не соответствующие назначению продукта.

К примеру, отдельно взятый SM (Streaming Multiprocessor — блок, объединяющей ядра CUDA вместе с блоками наложения текстур, планировщиками, диспетчерами и сегментами локальной памяти) в GP100 содержит 64 ядра CUDA для операций FP32, в то время как SM в GP102 обладает в этом отношении конфигурацией, унаследованной от Maxwell: 128 ядер CUDA. Более дробное распределение ядер CUDA в GP100 позволяет процессору одновременно исполнять больше потоков инструкций (и также групп потоков — warps — и блоков warp’ов), а общий объем таких типов хранилища внутри SM, как разделяемая память (shared memory) и регистровый файл, в пересчете на весь GPU увеличился по сравнению с архитектурой Maxwell.

Далее, в GP100 на каждые 64 ядра CUDA для операций FP32 приходится по 32 ядра для FP64, в то время как SM в GP102 обладает в этом отношении конфигурацией, унаследованной от Maxwell: 128 ядер CUDA для FP32 и 4 для FP64. Отсюда урезанная производительность GP102 в работе с операциями двойной точности.
Наконец, GP100 несет более крупный кеш второго уровня: 4096 Кбайт против 3072 Кбайт в GP102. И разумеется, в GP102 отсутствует контроллер шины NVLINK, а место контроллеров памяти HBM2 (с общей разрядностью шины в 4096 бит) занимают контроллеры GDDR5X SDRAM. 12 таких 32-битных контроллеров обеспечивают общую 384-битную шину доступа к памяти.

Кристалл GP102, произведенный по техпроцессу 16 нм FinFET на мощностях TSMC, содержит 12 млрд транзисторов на площади 471 мм2. Для сравнения: характеристики GP100 — 15,3 млрд транзисторов и 610 мм2. Это весьма существенная разница. Кроме того, если TSMC не увеличила размер фотомаски для техпроцесса 16 нм по сравнению с 28 нм, то GP100 его практически исчерпывает, в то время как облегченная архитектура GP102 позволит NVIDIA в будущем создать более крупное ядро для широкого потребительского рынка, пользуясь той же производственной линией (что, однако, вряд ли случится, если разработчики не пересмотрят свои стандарты в отношении TDP топовых моделей).

Характеристики NVIDIA TITAN X

Графический процессор новинки работает на более высоких частотах (1417/1531 МГц), чем в Tesla P100 (вплоть до 1328/1480 МГц в суперкомпьютерной версии и вплоть до 1300 МГц в форм-факторе платы PCI-Express). И все же частоты «Титана» довольно консервативны по сравнению с характеристиками GeForce GTX 1080 (1607/1733 МГц). Как мы увидим в экспериментах с разгоном, ограничивающим фактором стало энергопотребление устройства, которое NVIDIA установила на привычном уровне 250 Вт. NVIDIA Titan X имеет в своем распоряжении 3.584 потоковых процессора.

TITAN X оснащен 12 Гбайт памяти GDDR5X SDRAM с пропускной способность 10 Гбит/с на контакт. 384-битная шина обеспечивает передачу данных на скорости 480 Гбайт/с: по этому показателю TITAN X лишь ненамного уступает действующему рекордсмену — Radeon R9 Fury X, как и прочим продуктам AMD на базе GPU Fiji (512 Гбайт/с).