1. sukupolven Maxwell-arkkitehtuuri

NVIDIA on muuttanut Maxwell-arkkitehtuurissa Streaming Multiprocessor -yksiköidensä rakennetta. Yhdessä Maxwellin SMM-yksikössä on Kepler-arkkitehtuurin 192 CUDA-ytimen sijaan 128 CUDA-ydintä. Lisäksi ne on jaettu neljään 32 ytimen ryppääseen omalla ohjauslogiikalla, kun aiemmin kaikki olivat samassa ryppäässä.

”Improvements to control logic partitioning, workload balancing, clock-gating granularity, compiler-based scheduling, number of instructions issued per clock cycle, and many other enhancements”

SMM-yksikön uudelleenjärjestelyn lisäksi optimointia on tehty myös transistoritasolla, vaikka valmistusprosessi on pysynyt samana. NVIDIAn mukaan Maxwellin yksi SMM-yksikkö on 90 % suorituskyvyllä pinta-alaltaan merkittävästi pienempi kuin Keplerissä ja sen ansiosta samaan tilaan saadaan mahtumaan enemmän SMM-yksiköitä eli CUDA-ytimiä.

”In addition to the changes above, NVIDIA engineers aggressively tuned the implementation of each unit in the Maxwell GPU down to the transistor level, to maximize energy efficiency.”

Ensimmäinen Maxwell-arkkitehtuuria käyttävä GM107-grafiikkapiiri rakentuu viidestä 128 CUDA-ytimen SMM-yksiköstä. Grafiikkapiirissä on yhteensä 640 CUDA-ydintä, 40 tekstuuriyksikköä ja 16 ROP-yksikköä. Maxwellista löytyy samat rajapinnat ja toiminnalliset yksiköt kuin Kepleristä, mutta niiden sisäiset rakenteet on työstetty uusiksi.

”Internally, all the units and crossbar structures have been redesigned, data flows optimized, power management significantly improved.”

”The SM scheduler architecture and algorithms have been rewritten to be more intelligent and avoid unnecessary stalls, while further reducing the energy per instruction required for scheduling.”

L2-välimuistin koko on kasvatettu kahteen megatavuun, kun Kepler-arkkitehtuurin GK107-grafiikkapiirissä sitä oli 256 kilotavua. Suuremman L2-välimuistin ansiosta näyttömuistiin tehtävien pyyntöjen määrä vähenee, tehonkulutus laskee ja suorituskyky paranee. 128-bittisen muistiohjaimen jatkeena voi olla yksi tai kaksi gigatavua GDDR5-muistia.

TSMC:n 28 nanometrin viivanleveydellä valmistettava GM107-grafiikkapiiri rakentuu 1,87 miljardista transistorista ja sen pinta-ala on 148 neliömillimetriä. Muropaketin testiin saapuneessa GeForce GTX 750 Ti -näytönohjaimessa oli käytössä viime vuoden viikolla 49 eli joulukuun alussa valmistetun GM107-400-grafiikkapiirin A2-versio.