Kepler-arkkitehtuuri (GK110)
GK110 on 7,1 miljardilla transistorillaan monimutkaisin mikroprosessori, joka on koskaan valmistettu. Taiwanilaisen TSMC:n 28 nm:n prosessilla valmistettavan piisirun pinta-ala on noin 551 neliömillimetriä. Kyseessä on jopa 87 % suurempi piisiru kuin GeForce GTX 680:n 3,54 miljardista transistorista rakentuva GK104-grafiikkapiiri.
Suurempi versio kuvaa klikkaamalla
GK110:n piisirulla on 15 kappaletta SMX-moduuleita (Streaming Multiprocessor), joista jokaisessa on 192 CUDA-ydintä eli CUDA-ytimiä on yhteensä 2880 kappaletta.
NVIDIA on päätynyt käyttämään GeForce GTX Titan -näytönohjaimissa GK110-grafiikkapiirejä, joista on kytketty pois käytöstä yksi SMX-moduuli eli aktiivisia CUDA-ytimiä on 2688 kappaletta. Syynä on todennäköisesti se, että GK110-grafiikkapiirien saannot TSMC:ltä 14 toimivalla SMX-moduulilla ovat merkittävästi paremmat kuin täydellisesti 15 toimivalla SMX-moduulilla.
GK110 rakentuu yhteensä viidestä GPC:stä (Graphics Processing Cluster), joita NVIDIA itse kutsuu minigrafiikkapiireiksi ja suurin osa tärkeimmistä grafiikkatoiminnoista suoritetaan niiden sisällä. Jokaisessa GPC:ssä on kolme toisen sukupolven SMX-moduulia. 14 SMX-moduulilla GK110:ssä on 224 tekstuuriyksikköä, 48 ROP-yksikköä, viisi rasterointiyksikköä ja 14 geometriayksikköä. 64-bittisiä muistiohjaimia on kuusi kappaletta eli muistiväylä on yhteensä 384-bittinen.
48 ROP-yksikköä on järjestetty kuuteen kahdeksan ROP-yksikön ryhmään, joista jokainen on yhteydessä yhteen 64-bittiseen muistiohjaimeen. GK110-grafiikkapiirissä on yhteensä 1,5 megatavua L2-välimuistia.
Muropaketin testipenkkiin saapuneessa GeForce GTX Titanissa oli vuoden 2012 viikolla 38 eli syyskuussa valmistettu GK110-grafiikkapiiri.
Yhdessä CUDA-ytimessä on täysin liukuhihnoitettu aritmeettislooginen- (ALU) ja liukulukuyksikkö (FPU). CUDA-ytimien rinnalla on 32 kappaletta Load/Store-yksiköitä, jotka mahdollistavat lähde- ja kohdeosoitteiden laskennan 32 säikeelle kellojaksossa sekä 32 Special Function -yksikköä (SFU), jotka kykenevät suorittamaan transkendenttisia käskyjä, kuten sini, käänteisluku ja neliöjuuri.
Jokaisessa GK110-grafiikkapiirin 14 SMX-moduulissa on 64 kappaletta CUDA-ytimiä eli yhteensä 896 kappaletta, jotka kykenevät suorittamaan liukulukulaskuja kaksoistarkkuudella (Double Precision). Jotta kaksoistarkkuutta tukevat CUDA-ytimet saadaan toimimaan täydellä nopeudella, täytyy ohjauspaneelista kytkeä erikseen CUDA – Double precision -tila käyttöön. Ilman kyseisen tilan käyttöönottoa kaksoistarkkuutta tukevat CUDA-ytimet toimivat vain 1/8-kellotaajuudella.
GK110-grafiikkapiirissä on 75 % enemmän CUDA-ytimiä (1536 vs 2688) ja tekstuuriyksiköitä (128 vs 224) ja muistiväylän kaistanleveys on 50 % korkeampi kuin GeForce GTX 680:ssä (192,2 vs 288,4 Gt/s).
NVIDIA suosittelee GeForce GTX Titanin kanssa käytettäväksi 600-wattista virtalähdettä ja grafiikkapiirin maksimi toimintalämpötila on 95 astetta.
