Řada GeForce 600 - GeForce 600 series

Řada GeForce 600

Geforce GTX 690 vydaný v roce 2012, vlajková loď řady Geforce 600
Datum vydání	22. března 2012; před 8 lety (22. března 2012)
Krycí jméno	GK10x
Architektura	Kepler
Modely	Řada GeForce Řada GeForce GT Řada GeForce GTX
Tranzistory	292M 40 nm (GF119) 585M 40 nm (GF108) 1,170 B 40 nm (GF116) 1,950 B 40 nm (GF114) 1270 B 28 nm (GK107) 1,270 B 28 nm (GK208) 2,540 B 28 nm (GK106) 3,540 B 28 nm (GK104)
Karty
Vstupní úroveň	GT 605 GT 610 GT 620 GT 630 GT 640
Střední kategorie	GTX 650 GTX 650 Ti GTX 650 Ti Boost GTX 660
High-end	GTX 660 Ti GTX 670
Nadšenec	GTX 680 GTX 690
API Podpěra, podpora
Direct3D	Direct3D 12.0 (úroveň funkcí 11_0)[1]
OpenCL	OpenCL 1.2[2]
OpenGL	OpenGL 4.6
Vulkan	Vulkan 1.1 [3] SPIR-V
Dějiny
Předchůdce	Řada GeForce 500
Nástupce	Řada GeForce 700

Slouží jako úvod Keplerova architektura, Řada GeForce 600 je řada jednotky grafického zpracování vyvinutý uživatelem Nvidia, poprvé vydáno v roce 2012.

Přehled

Tam, kde cílem předchozí architektury, Fermi, bylo zvýšit hrubý výkon (zejména pro výpočet a mozaikování), bylo cílem Nvidia s architekturou Kepler zvýšit výkon na watt a přitom usilovat o zvýšení celkového výkonu.^[4] Primárním způsobem, jakým Nvidia dosáhla tohoto cíle, bylo použití jednotných hodin. Opuštěním shaderových hodin nalezených v jejich předchozích návrzích GPU se zvyšuje efektivita, i když k dosažení podobné úrovně výkonu vyžaduje více jader. Není to jen proto, že jádra jsou energeticky efektivnější (dvě jádra Kepler využívající přibližně 90% výkonu jednoho jádra Fermi, podle čísel Nvidia), ale také proto, že snížení rychlosti hodin přináší 50% snížení spotřeby energie v tu oblast.^[5]

Kepler také představil novou formu zpracování textur známou jako bindless textures. Dříve bylo nutné, aby CPU vázala CPU na konkrétní slot v tabulce pevné velikosti, než je GPU mohl odkazovat. To vedlo ke dvěma omezením: jedním bylo to, že protože byla tabulka pevně spojená s velikostí, mohlo se v jednom okamžiku používat pouze tolik textur, kolik se do této tabulky vešlo (128). Druhým bylo, že CPU dělal zbytečnou práci: musel načíst každou texturu a také vázat každou texturu načtenou v paměti do slotu v tabulce vazeb.^[4] U textů bez vazby jsou odstraněna obě omezení. GPU může přistupovat k libovolné struktuře načtené do paměti, čímž zvyšuje počet dostupných textur a odstraňuje výkonnostní trest vazby.

A konečně, s Keplerem, Nvidia dokázala zvýšit takt paměti na 6 GHz. K dosažení tohoto cíle potřebovala Nvidia navrhnout zcela nový řadič paměti a sběrnici. I když se stále stydí s teoretickým omezením 7 GHz na GDDR5, to je výrazně nad rychlostí 4 GHz řadiče paměti pro Fermi.^[5]

Kepler je pojmenován po německém matematikovi, astronomovi a astrologovi Johannes Kepler.

Architektura

Asus Nvidia GeForce GTX 650 Ti, grafická karta PCI Express 3.0 × 16

Řada GeForce 600 obsahuje produkty ze starších generací Fermi i novějších generací Kepler GPU Nvidia. Členové řady 600 na bázi Kepler přidávají do rodiny GeForce následující standardní funkce:

• PCI Express 3.0 rozhraní
• DisplayPort 1.2
• HDMI Video výstup 1,4a 4K x 2K
• Purevideo VP5 hardwarová akcelerace videa (dekódování až 4K x 2K H.264)
• Hardwarový blok akcelerace kódování H.264 (NVENC)
• Podpora až 4 nezávislých 2D displejů nebo 3 stereoskopických / 3D displejů (NV Surround)
• Streamovací multiprocesor nové generace (SMX)
• Nový plánovač instrukcí
• Bezvazné textury
• CUDA Compute Capability 3.0
• GPU Boost
• TXAA
• Vyrobeno TSMC na 28 nm procesu
• Nvidia GPU Boost

Streamovaná víceprocesorová architektura (SMX)

Architektura Kepler využívá novou streamingovou víceprocesorovou architekturu nazvanou SMX. SMX jsou klíčovou metodou energetické účinnosti Kepleru, protože celý GPU používá spíše jeden „Core Clock“ než „Shader Clock“ s dvojitým čerpadlem.^[5] Využití SMX jediného sjednoceného času zvyšuje energetickou účinnost GPU díky skutečnosti, že dvě jádra Kepler CUDA spotřebovávají 90% energie jednoho jádra Fermi CUDA. Následně SMX potřebuje další procesorové jednotky k provedení celé warp za cyklus. Kepler také potřeboval zvýšit hrubý výkon GPU, aby zůstal konkurenceschopný. Ve výsledku zdvojnásobil jádra CUDA ze 16 na 32 na pole CUDA, 3 pole CUDA Cores na 6 CUDA Cores Array, 1 zátěž / úložiště a 1 skupinu SFU na 2 zátěže / uložení a 2 skupinu SFU. Zdroje pro zpracování GPU jsou také dvojnásobné. Ze 2 plánovačů warpů na 4 warp plánovače se ze 4 dispečerských jednotek stalo 8 a soubor registru se kvůli zvýšení výkonu zdvojnásobil na 64 tis. Záznamů. Díky zdvojnásobení procesorových jednotek GPU a zdrojů, které zvyšují využití mezer, není schopnost PolyMorph Engine zdvojnásobena, ale vylepšena, takže je schopna urychlit polygon ve 2 cyklech místo 4.^[6] S Keplerem Nvidia pracovala nejen na energetické účinnosti, ale také na efektivitě oblasti. Proto se Nvidia rozhodla použít osm vyhrazených FP64 CUDA jader v SMX, aby ušetřila místo na matrici, a přitom stále nabízí možnosti FP64, protože všechna jádra Kepler CUDA nejsou schopna FP64. Se zlepšením, které Nvidia provedla na Kepleru, výsledky zahrnují zvýšení grafického výkonu GPU při snižování výkonu FP64.

Nový plánovač instrukcí

Další oblasti matric se získají nahrazením komplexního hardwarového plánovače jednoduchým softwarovým plánovačem. Se softwarovým plánováním bylo plánování warpů přesunuto do kompilátoru Nvidia a protože matematický kanál GPU má nyní pevnou latenci, nyní zahrnuje využití paralelismus na úrovni instrukcí a superskalární provedení kromě paralelismu na úrovni vláken. Jak jsou pokyny staticky naplánovány, plánování uvnitř warpu se stane nadbytečným, protože latence matematického kanálu je již známa. To mělo za následek zvýšení prostoru prostoru matrice a energetické účinnosti.^[5][7][4]

GPU Boost

GPU Boost je nová funkce, která je zhruba analogická turbo boostu CPU. U grafického procesoru je vždy zaručeno, že běží při minimální rychlosti hodin, která se označuje jako „základní hodiny“. Tato rychlost hodin je nastavena na úroveň, která zajistí, že GPU zůstane uvnitř TDP specifikace, a to i při maximálním zatížení.^[4] Když jsou zátěže nižší, je zde prostor pro zvýšení rychlosti hodin bez překročení TDP. V těchto scénářích bude GPU Boost postupně zvyšovat rychlost hodin v krocích, dokud GPU nedosáhne předdefinovaného cíle napájení (což je ve výchozím nastavení 170 W).^[5] Použitím tohoto přístupu bude GPU dynamicky zvyšovat nebo snižovat své hodiny, aby poskytoval maximální možnou rychlost a přitom zůstal ve specifikacích TDP.

Energetický cíl, stejně jako velikost kroků zvyšování hodin, které GPU provede, jsou nastavitelné pomocí nástrojů třetích stran a poskytují prostředky k přetaktování karet založených na Kepleru.^[4]

Podpora Microsoft DirectX

Jak karty založené na Fermi, tak Kepler podporují Direct3D 11, obě také podporují Direct3D 12, i když ne všechny funkce poskytované API.^[8][9]

TXAA

Exkluzivně pro GPU Kepler, TXAA je nová metoda vyhlazování od společnosti Nvidia, která je navržena pro přímou implementaci do herních enginů. TXAA je založen na MSAA technika a vlastní řešení filtrů. Jeho design řeší klíčový problém ve hrách známých jako třpytivé nebo dočasné aliasing; TXAA to řeší vyhlazením scény v pohybu a zajištěním toho, aby byla jakákoli herní scéna zbavena jakýchkoli aliasingů a třpytů.^[10]

NVENC

NVENC je Nvidia SIP blok který provádí kódování videa podobným způsobem jako Intel Quick Sync Video a AMD VCE. NVENC je energeticky efektivní kanál s pevnou funkcí, který je schopen přijímat kodeky, dekódovat, předzpracovávat a kódovat obsah založený na H.264. Vstupní formáty specifikace NVENC jsou omezeny na výstup H.264. NVENC však i přes svůj omezený formát může provádět kódování v rozlišení až 4096 × 4096.^[11]

Stejně jako Quick Sync společnosti Intel je NVENC v současné době vystaven prostřednictvím proprietárního API, ačkoli Nvidia má plány poskytovat využití NVENC prostřednictvím CUDA.^[11]

Nové funkce ovladače

V řadičích R300, které vyšly společně s GTX 680, představila Nvidia novou funkci nazvanou Adaptive VSync. Tato funkce je určena k boji proti omezení v-sync že když snímková frekvence klesne pod 60 FPS, dochází k koktání, protože rychlost v-sync je snížena na 30 FPS, potom v případě potřeby až k dalším faktorům 60. Pokud je však snímková frekvence nižší než 60 FPS, není potřeba synchronizace v-sync, protože monitor bude schopen zobrazit snímky tak, jak jsou připraveny. Chcete-li tento problém vyřešit (při zachování výhod v-sync s ohledem na trhání obrazovky), lze na ovládacím panelu ovladače zapnout Adaptive VSync. Povolí VSync, pokud je snímková frekvence na nebo nad 60 FPS, zatímco deaktivuje ji, pokud je snímková frekvence snížena. Nvidia tvrdí, že to povede k celkově hladšímu zobrazení.^[4]

Zatímco tato funkce debutovala vedle GTX 680, je tato funkce k dispozici uživatelům starších karet Nvidia, kteří instalují aktualizované ovladače.^[4]

Dynamické super rozlišení (DSR) byl přidán do GPU Fermi a Kepler s vydáním ovladačů Nvidia z října 2014. Tato funkce si klade za cíl zvýšit kvalitu zobrazeného obrazu, vykreslit scenérii ve vyšším a podrobnějším rozlišení (upscaling) a zmenšit jej tak, aby odpovídalo nativnímu rozlišení monitoru (převzorkování ).^[12]

Dějiny

V září 2010 společnost Nvidia poprvé oznámila Kepler.^[13]

Na začátku roku 2012 se objevily podrobnosti o prvních členech dílů řady 600. Tito počáteční členové byli vstupní GPU notebooků pocházejících ze starší architektury Fermi.

22. března 2012 společnost Nvidia představila GPU řady 600: GTX 680 pro stolní počítače a GeForce GT 640M, GT 650M a GTX 660M pro notebooky / notebooky.^[14][15]

29. dubna 2012 byl GTX 690 oznámen jako první produkt Kepler se dvěma GPU.^[16]

10. května 2012 bylo oficiálně oznámeno GTX 670.^[17]

4. června 2012 bylo oficiálně oznámeno GTX 680M.^[18]

16. srpna 2012 bylo oficiálně oznámeno GTX 660 Ti.^[19]

Dne 13. září 2012 byly oficiálně oznámeny GTX 660 a GTX 650.^[20]

9. října 2012 bylo oficiálně oznámeno GTX 650 Ti.^[21]

26. března 2013 bylo oficiálně oznámeno GTX 650 Ti BOOST.^[22]

produkty

Řada GeForce 600 (6xx)

EVGA GeForce GTX 650 Ti

• ¹ SP - Shader Processors - Unified Shaders  : Jednotky mapování textury  : Vykreslení výstupních jednotek
• ² Karta GeForce 605 (OEM) je rebranded GeForce 510.
• ³ Karta GeForce GT 610 je rebranded GeForce GT 520.
• ⁴ Karta GeForce GT 620 (OEM) je rebranded GeForce GT 520.
• ⁵ Karta GeForce GT 620 je rebranded GeForce GT 530.
• ⁶ Tato revize karty GeForce GT 630 (DDR3) je rebranded GeForce GT 440 (DDR3).
• ⁷ Karta GeForce GT 630 (GDDR5) je rebranded GeForce GT 440 (GDDR5).
• ⁸ Karta GeForce GT 640 (OEM) je rebrandovaná karta GeForce GT 545 (DDR3).
• ⁹ Karta GeForce GT 645 (OEM) je rebranded GeForce GTX 560 SE.

Řada GeForce 600M (6xxM)

Řada GeForce 600M pro architekturu notebooků. Výkon zpracování se získá vynásobením rychlosti shaderu, počtu jader a počtu instrukcí, které jsou jádra schopná provést za cyklus.

• ¹ Sjednocené shadery  : Jednotky mapování textury  : Vykreslení výstupních jednotek

Tabulka čipových sad

Podpora byla ukončena

Nvidia oznámila, že po vydání ovladačů 390 již nebude vydávat 32bitové ovladače pro 32bitové operační systémy.^[38]

Nvidia oznámila, že grafické procesory notebooků Kepler přejdou na starší podporu od dubna 2019 a u kritických bezpečnostních aktualizací budou podporovány pouze do dubna 2020.^[39] Několik notebooků Geforce 6xxM GPU je touto změnou ovlivněno, zbývající jsou low-end Fermi GPU již od ledna 2019 nejsou podporovány.^[40]

Viz také

Reference

externí odkazy