Turing-arkkitehtuuri ja TU-104-grafiikkaydin

Nvidian uudet GeForce RTX 2080- ja GeForce RTX 2080 Ti -näytönohjaimet perustuvat uuteen Turing-arkkitehtuuriin. Kalliimpi RTX 2080 Ti käyttää grafiikkaytimenään samaa TU-102-piiriä kuin ammattikäyttöön suunnattu Quadro RTX 6000. Muropaketin testissä oleva GeForce RTX 2080 käyttää grafiikkaytimenään hieman karsittua TU-104-piiriä.

TU-104-grafiikkaydin on valmistettu 12 nanometrin valmistusprosessilla, ja täysi piiri pitää sisällään 13,6 miljardia transistoria. Täysi TU-104-piiri sisältää 3072 CUDA-ydintä, mutta GeForce RTX 2080 -näytönohjaimelta on kytketty pois käytöstä yksi TPC-yksikkö, joista jokainen sisältää 128 CUDA-ydintä. RTX 2080 -näytönohjaimella olevalla grafiikkaytimellä on siis käytössään 2944 CUDA-ydintä.

Uuden prosessoriarkkitehtuurin ansiosta CUDA-ytimet suoriutuvat jopa 50 prosenttia tehokkaammin laskentatehtävistä aikaisempaan Pascal-arkkitehtuurin verrattuna. Näin ollen näytönohjain tarjoaa enemmän suorituskykyä per CUDA-ydin. Testiverrokkina toimineella GeForce GTX 1080 Ti -näytönohjaimella on käytössä 3584 CUDA-ydintä.

Uudet näytönohjaimet tukevat myös GDDR6-muistia, jotka toimivat 14 Gbps:n nopeudella. Samalla muistien kerrotaan toimivan jopa 20 prosenttia energiatehokkaammin aiemman sukupolven GDDR5X-muisteihin verrattuna. GeForce RTX 2080 -näytönohjaimella uutta GDDR6-muistia on kahdeksan gigatavua. Muistit on yhdistetty grafiikkaytimelle 256-bittisen muistikanavan kautta.

Turing-arkkitehtuurin suurin uudistus on kuitenkin uudessa Turing ray-tracing -teknologiassa. Itse säteenseuranta ei ole teknologiana uutta, mutta uudet RTX-sarjan näytönohjaimet ovat ensimmäiset kuluttajille suunnatut ratkaisut, jotka kykenevät reaaliaikaiseen säteenseurantaan. Säteenseurannan avulla kyetään renderöimään aiempaa huomattavasti todenmukaisempia heijastuksia, valon pirstoutumia, varjoja ja epäsuoraa valaistusta. Reaaliaikaisen säteenseurannan uusilla näytönohjaimilla mahdollistavat uudet RT-ytimet, mutta uusi teknologia ei silti mahdollista täysin ”puhdasta” reaaliaikaista säteenseurantarenderöintiä.

Säteenseurantaa tukevat tulevat pelit tulevat ainakin lähivuosina käyttämään hybridirenderöintiä, jossa osa elementeistä renderöidään perinteisesti rasteroimalla. Osa efekteistä, kuten varjot, valaistus, heijastumat ja läpinäkyvyys renderöidään säteenseurantaa hyödyntäen. Näin ruudunpäivitysnopeus saadaan pidettyä siedettävänä ja renderöidystä lopputuloksesta saadaan huomattavasti todenmukaisempi.

Nvidian Volta-näytönohjaimesta tutut Tensor-ytimet näkevät myös nyt päivänvalon kuluttajaluokassa. Tensor-ytimet ovat koneoppimiseen erikoistuneita ytimiä, joiden avulla syväoppimiseen perustuvaa tekoälyä voidaan hyödyntää grafiikan renderöinnissä. Tästä pelaajille tärkeimpänä esimerkkinä on uusi DLSS (deep learning supersampling) -reunojenpehmennystekniikka, joka on TAA (temporal anti aliasing) -menetelmään verrattava tekniikka. Siinä useamman ruudun datan perusteella syväoppimista hyödyntäen lasketaan optimaalinen reunojenpehmennys.