NVIDIA Kepler - nová architektura, nové grafické karty
11. 4. 2012 07:00 Rubrika: Technologie Autor: Jakub Pavlis
Není to dlouho, co NVIDIA odtajnila základní specifikace své nové architektury a umožnila první testy notebooků s grafickými kartami obsahujícími nová jádra vyráběná opět menším procesem. Jaké jsou jejich možnosti, jakým směrem se vydala firma ve vývoji a jaký to vše bude mít dopad na trh s notebooky? Již teď mohu říci, že velký, ale čtěte dál.
Hned na začátku si musím na NVIDIA trochu postěžovat, protože opět předvedla svůj oblíbený marketinkový kotrmelec a pro novou řadu GeForce 600 přeznačila několik starších karet. Pokud si tedy budete kupovat nový notebook a chcete nejnovější techniku, dejte si pozor na přesný model karty, neboť v kartách GeForce GT 630M, GT 635M, GTX 670M a GTX 675M najdete jen jádra Fermi, možná vysoký výkon, ale rozhodně vysoké energetické nároky. V karta GT 620M alespoň prošlo jádro změnou na 28nm výrobní proces, což z tohoto čipu udělalo zajímavý a stále levný startovní model, ale přesto lze poradit – hledejte dál, nová architektura za to stojí.
Johannes Kepler odvodil tři základní zákony pohybu nebeských těles a matematicky je dokázal. Jeho dílo znamenalo poměrně velký posun v lidském chápání světa, takže NVIDIA si vybrala pro novou architekturu opravdu ambiciózní pojmenování. Zaslouží si ho?
V Kartách NVIDIA GT 640M LE, GT 640M, GT 650M, GTX 660M najdeme totéž jádro, pouze na různých frekvencích. Název si zapamatujte, v nejbližších dvou letech o něm nejspíše ještě dost uslyšíte. GK107. To je ono.
Je vyráběno nejpokročilejším výrobním postupem, který je na trhu k mání – 28 nm (Intel má vlastní továrny pro 22nm proces, ale od něj si výrobní kapacitu nekoupíte). Paměti DDR3 nebo GDDR5 jsou připojeny přes 128bitovou sběrnici – je potěšitelné, že v řadě GF 600M se už 64bit sběrnice vůbec nevyskytují a už nejspíše ani nebudou. Osazeny jsou kapacity od 1 do 2 GB, takty pamětí se mohou pohybovat od doporučeného minima 1800 MHz po úžasné 4000 MHz s GDDR5 paměťmi, čísla jsou ovšem referenčními, jednotliví výrobci si je mohou upravit podle vlastních potřeb. Co se týče CUDA jader, jsou nyní sestavena do SMX bloků po 192 jádrech, čip GK107 má vždy 2 SMX bloky, celkově tedy 384 shaderů / CUDA jader. Ty jsou taktovány stejně jako celé jádro, zatímco v jádrech Fermi byla rychlost dvojnásobná. Celkem je tedy zřejmé, že přes vysokou odlišnost se architektury AMD a NVIDIA v jednom bodě sblížily – obě teď sází na vysokou paralelizaci, NVIDIA dříve prosazovala spíše myšlenku výkonnějších a rychlejších shaderů, které byly v jádrech v menším počtu.
Výkon – to je oč tu běží. Na serveru notebookcheck.com byla zatím podrobena testům karta NVIDIA GeForce GT 640M s následujícími výsledky:
- 3DMark 11 Performance GPU: 1731 bodů
- 3DMark Vantage – P GPU: 6631 bodů
- 3DMark 06: 10 189 bodů
- 3DMark 05: 17 842 bodů
- SPECviewperf 11 Catia: 7,1 fps
- SPECviewperf 11 Ensight: 18,2 fps
- SPECviewperf 11 Maya: 9 fps
- SPECviewperf 11 SolidWorks: 6 fps
- Battlefield 3 (2011) high: 26 fps
- CoD Modern Warfare 3 (2011) high: 51 fps
- TES V Skyrim (2011) high: 31 fps
- Crysis 2 (2011) high: 40 fps
Pro cestu zvýšení paralelizace výpočtů rozhodla především snazší úspora energie při zachování velice dobrého výkonu. Výrobci karet jsou k tomu tlačeni především novou módou tenkých notebooků – Ultrabooků. Dříve byla standardní velikost heatpipe 6 mm, to v Ultraboocích s běžnou výškou do 20 mm máte na kompletní základní desku, a někdy ani to ne. Podobně je to s TDP – jak kvůli chladícímu prostoru, tak celkovému příkonu (a použitému síťovému adaptéru). Jen Běžný procesor Intel spolkne 17 W, k tomu připočtěte nevelké, ale nutné teplo od pevného disku, čipsetu a málokdy vám zbude více než 25 W. Pro plné využití veškerého dostupného tepelného „prostoru“ je zde technologie GPU Boost, která funguje podobně jako Turbo Boost nebo Turbo Core výrobců procesorů – GPU se může automaticky přetaktovat až o cca 15%, pokud je notebook dostatečně chlazený, zvýší se tedy výkon, ale notebook se nebude přehřívat.
Šestková řada dostala do vínku ještě dvě zajímavé technologie. Vylepšený hardwarový anti-aliasing FXAA, který při stejných nárocích na výkon posouvá vyhlazování na čtyřnásobnou úroveň proti minulé generaci. Adaptive Vsync, tedy přizpůsobivou vertikální synchronizaci. Kvůli pravidelnosti frekvence se vertikální synchronizace odehrává ve 30fps násobcích, prakticky to znamená, že karta jede bud na 60 fps, nebo skokově sníží vykreslování na 30 fps, což rozhodně není během hry moc příjemné. S nedostačujícím výkonem sice moc neuděláte, ale NVIDIA nabízí ještě třetí možnost. Poklesne li výkon pod „kritických“ 60 fps, synchronizace se dočasně automaticky vypne, takže snížení počtu vykreslovaných stránek není zdaleka tak razantní.
Ke kartě půjde připojit až čtveřice výstupů, i když výrobci notebooků toho asi často nevyužijí. Pokud milujete obří rozlišení na luxusních displejích, přes DisplayPort nebo HDMI připojíte obrazovky až do rozlišení 3840 x 2160 (ovšem nejspíše jen pro video, při takovémto nativním rozlišení by se vám nejspíše sekal i první Prince of Persia:-) ) Pátá generace PureVideo HD přináší všechny technologie potřebné pro 2D práci s videem, podporu všech obvyklých kodeků, možnost současného dekódování dvou HD videí pro vymoženosti jako Picture-in-Picture u Blu-ray. Zde výkonu bude více než dost.
Závěrem dlužno poznamenat, že NVIDIA udělila svému konkurentovi pěkný políček příslovečnou mušketýrskou rukavicí a AMD se bude muset opět hodně snažit, aby vyvinula zajímavější karty a dokázala nasmlouvat dostatečné výrobní kapacity. Její hlavní výhodou už zůstává snad jen schopnost při propojení Crossfire sčítat výkon integrované a dedikované grafiky, sem ještě NVIDIA se svým Optimem nedošla (AMD má výhodu svých integrovaných grafik ve svých CPU).
