Uusimmat

NVIDIA GeForce GTX 560 Ti (GF114)

25.01.2011 20:52 Muropaketin toimitus

NVIDIA julkaisi viime vuoden lopulla uudet suorituskykyiset GeForce GTX 580- ja 570-näytönohjaimet, jotka perustuvat GF110-grafiikkapiiriin. Käytännössä voidaan sanoa, että GF110-grafiikkapiiri on sellainen kuin GF100:n oli alun perin tarkoitus olla. Lopputulokseen ei kuitenkaan päästy ilman massiivisia transistoritason muutoksia ja NVIDIA joutui työstämään suuren osan kolmesta miljardista transistorista rakentuvaa piiriä uudelleen ja järjestelemään vähän vuotavat transistorit vähemmän ajoituksesta riippuvaisiin prosessointipoluille ja nopeammat transistorit kriittisemmille prosessointipoluille.

NVIDIAn vuoden 2011 ensimmäinen näytönohjainjulkaisu on suorituskykyiseen kuluttajaluokkaan suunnattu GeForce GTX 560 Ti, joka perustuu GF114-grafiikkapiiriin. Myös GF114 on sellainen kuin alun perin GeForce GTX 460 -näytönohjaimissa käytetyn GF104-grafiikkapiirin piti olla. NVIDIA on omien sanojensa mukaan tehnyt GF114-grafiikkapiiriin samantapaiset transistoritason optimoinnit kuin GeForce GTX 580- ja 570-näytönohjaimien GF110-grafiikkapiiriin, joiden ansiosta kellotaajuutta on pystytty nostamaan merkittävästi ja samanaikaisesti transistorien virtavuodot ovat vähentyneet.

Transistorimuutosten myötä GF114 tukee GF110-grafiikkapiirin tavoin FP16-tekstuurisuodatusta täydellä nopeudella eli kykenee suodattamaan neljä komponenttia yhdessä kellojaksossa (FP16x4). Lisäksi Z-puskuriin tallennettujen objektien rajausta (Z-culling) on parannettu.

Syystä tai toisesta NVIDIA on päättänyt ottaa GeForce GTX 560:n mallinimessä käyttöön Ti-lisänimen, jota yritys käytti viimeksi GeForce 4 -näytönohjaimissa. Huhtikuussa 2002 markkinoille julkaistiin NV25-grafiikkapiiriin perustuneet GeForce4 Ti 4600-, 4400- ja 4200-mallit ja myöhemmin samana vuonna suorituskykyisemmät NV28-grafiikkapiiriin perustuneet GeForce4 Ti 4800- ja 4800 SE -mallit. NVIDIAn mukaan Ti eli Titanium tunnetaan kevyenä ja vahvana materiaalina ja kuvaa hyvin GeForce GTX 560 Ti -näytönohjainta, joka tarjoaa pienessä pakkauksessa ”uskomattoman” suorituskyvyn.

GeForce GTX 560 Ti korvaa lopullisesti viime vuoden maaliskuussa julkaistun GeForce GTX 470 -näytönohjaimen. GF104-grafiikkapiiriin perustuvat GeForce GTX 460 -mallit jäävät edelleen markkinoille, mutta ne ovat hinnaltaan huomattavasti edullisempia ja suorituskyvyltään heikompia kuin GeForce GTX 560 Ti.

GeForce GTX 560 Ti:n avainominaisuudet suorituskyvyn kannalta ovat 822 MHz:n kellotaajuudella toimivan GF114-grafiikkapiirin 384 CUDA-ydintä, jotka toimivat 1645 MHz:n kellotaajuudella. 256-bittisen muistiohjaimen jatkona on gigatavu GDDR5-muistia, joka toimii gigahertsin kellotaajuudella (4000 MHz QDR).

GF114 rakentuu 1,95 miljardista transistorista ja valmistetaan TSMC:n 40 nanometrin prosessilla. GF114 rakentuu kahdesta GPC:stä (Graphics Processing Cluster), joita NVIDIA itse kutsuu minigrafiikkapiireiksi. Kummassakin GPC:ssä on neljä SM-moduulia (Streaming Multiprocessor) eli niitä on yhteensä kahdeksan kappaletta.

Lohkokaavioon merkitty Host Interface lukee prosessorilta tulevat käskyt ja GigaThread Engine noutaa määrätyn datan keskusmuistista ja kopioi sen ruutupuskuriin (framebuffer). GF114-grafiikkapiirin neljä 64-bittistä GDDR5-muistiohjainta (yhteensä 256-bittinen) huolehtivat kaistanleveydestä ruutupuskurille. Seuraavaksi GigaThread Engine luo ja lähettää säieblokit SM-moduuleille, jotka puolestaan jakavat 48 säikeen ryhmät (Warp) CUDA-ytimille ja muille suoritusyksiköille.

GF114:n ROP-yksiköt (lohkokaaviossa L2-välimuistin ylä- ja alapuolella), jotka kykenevät suorittamaan 32 rasterioperaatiota kellojaksossa, hoitavat pikseleiden sekoittamisen, reunojenpehmennyksen ja atomiset muistioperaatiot. Ne on järjestetty neljään kahdeksan ROP-yksikön ryhmään, joista jokaista tarjoilee yksi 64-bittisistä muistiohjaimista. Muistiohjain, L2-välimuisti ja ROP-ryhmä ovat tiiviissä nipussa keskenään ja skaalautuvat yhdessä.

Raster Engineitä on kaksi kappaletta eli molemmissa GPC:issä yksi. Raster Engine rakentuu kolmesta vaiheesta, jotka ovat Edge Setup, Rasterizer ja Z-Cull. Edge Setupissa verteksien sijainnit haetaan ja kolmion reunojen yhtälöt lasketaan. Kolmiot, jotka eivät ole kohti ruutua, poistetaan. Rasterizer laskee pikseleiden peiton ja sen tuottamat pikselit lähetetään Z-Cull-yksikölle, joka poistaa ruutupuskurissa olevien pikseleiden takana piilossa olevat pikselit tarpeettomina eikä niiden käsittelyä jatketa.

GF114:n yksittäisessä SM-moduulissa on 48 CUDA-ydintä. CUDA-ytimessä on täysin liukuhihnoitettu aritmeettislooginen- (ALU) ja liukulukuyksikkö (FPU). CUDA-ytimien rinnalla on 16 kappaletta Load/Store-yksiköitä, jotka mahdollistavat lähde- ja kohdeosoitteiden laskennan 16 säikeelle kellojaksossa sekä kahdeksan Special Function -yksikköä (SFU), jotka kykenevät suorittamaan transkendenttisia käskyjä, kuten sini, käänteisluku ja neliöjuuri.

SM-moduuli on varustettu lisäksi kahdeksalla tekstuuriyksiköllä, joista jokainen kykenee laskemaan tekstuuriosoitteen ja hakemaan neljä tekstuurinäytettä kellojaksossa. Tulokset voidaan palauttaa bilineaari-, trilineaari- tai anisotrooppisella suodatuksella sekä ei-suodatettuna.

Jokaisessa SM-moduulissa on oma geometriayksikkö eli PolyMorph Engine, joita GF114-grafiikkapiirissä on käytössä yhteensä kahdeksan kappaletta. PolyMorph Enginessä on viisi vaihetta, jotka ovat Vertex Fetch, Tessellator, Viewport Transform, Attribute Setup ja Stream Output.

GeForce GTX 560 Ti:ssä on käytössä kaikki kahdeksan SM-moduulia, jonka ansiosta CUDA-ytimiä on 48 ja tekstuuriyksiköitä kahdeksan kappaletta enemmän kuin GeForce GTX 460 -näytönohjaimissa, joiden GF104-grafiikkapiirissä on käytössä vain seitsemän SM-moduulia. Molemmissa malleissa on ROP-yksiköitä 32 kappaletta eli grafiikkapiirit kykenevät suorittamaan 32 rasterioperaatiota kellojaksossa. GF114-grafiikkapiiri toimii 147 MHz ja CUDA-ytimet 294 MHz korkeammalla kellotaajuudella kuin GeForce GTX 460:n GF104. GDDR5-muistit toimivat puolestaan 100 MHz korkeammalla kellotaajuudella. GeForce GTX 560 Ti:n TDP-arvo on 10-20 wattia korkeampi GeForce GTX 460 -malleilla ja grafiikkapiirin kriittinen lämpötila on 100 astetta, jonka jälkeen kellotaajuus laskee turvallisuussyistä automaattisesti.

Sisältö

  1. NVIDIA GeForce GTX 560 Ti (GF114)
  2. Näytönohjaimen esittely
  3. Testikokoonpano ja suorituskykymittaukset
  4. Tehonkulutus-, lämpötila- ja melumittaukset
  5. Ylikellotustestit
  6. Loppuyhteenveto