NVIDIA MAXWELL – Maxwell arhitektura i tehnologije

Ako vas „Zeleni“ vs. „Crveni“ ne asocira ni na šta, onda ili niste gejmer ili ne pratite IT tehnologije. No, kako ste ipak ovde i čitate ovaj članak, verujemo da ste dovoljno upućeni ko je ko u ovom sektoru. Tržište grafičkih procesora je uvek bilo jako dinamično, što je naročito slučaj poslednjih godina. Od AMD-a smo videli vrlo uspešnu seriju kartica Rx 2xx, a nVidia je pokazala GTX 7xx seriju.

Kada je napredak u tehnološkog procesa u pitanju, oba proizvođača su donekle „udarila u zid“, jer su već par godina prinuđeni da koriste 28nm proizvodni proces. U takvim okolnostima nije bilo kud, osim da se optimizuju postojeće arhitekture. Optimizacija se odnosila pre svega na potrošnju, pa tek onda na performanse.

Nvidjin naredni evolutivni korak je poneo naziv Maxwell, a prvi izdanak je stigao početkom 2014-te godine u vidu GTX750(Ti) kartica. Krajem 2014-te je stigla nadogradnja u vidu high-end čipova sa kodnim nazivom GM204.

Maxwell grafičke karte

 GM204 možemo posmatrati kao drugu generaciju Maxwell arhitekture. Prva generacija podrazumeva GM107 čip, koji je bio ugrađivan u GTX750 i GTX750 Ti grafičke kartice. Punokrvni GM107 čip poseduje svega 5 SMM klastera (svaki klaster sadrži 128 CUDA jezgara), za ukupnu cifru od 640 CUDA jezgara. Ovaj raspored karakteriše GTX750 Ti kartice, dok je kod GTX750 aktivan jedan SMM klaster manje (4 klastera, 512 CUDA jezgara).

Prve Maxwell karte su imale vrlo pristojne performanse, pri čemu je gaming u fullHD rezoluciji bio omogućen. Potrošnja ovih karti je bila 60W i 55W, što je cifra vredna respekta. Uzmite u obzir činjenicu da adekvatna (konkurentna) AMD karta iz tog segmenta (R7 260X) potražuje 115W snage, što je bezmalo duplo zahtevnije.

Krajem 2014-te godine, nVidija je predstavila i High-End kartice GTX980 i GTX970. O njima ste već imali priliku da čitate na našem portalu. Grafički čip koji je ugrađivan u njih nosi naziv GM204.

Vidimo da GTX980 poseduje 16 funkcionalnih SMM klastera (2048 CUDA), dok ih GTX970 ima 3 manje (1664 CUDA). Pored performansi, najviše što nas je oduševilo je energetska efikasnost GM204 čipa, koja iznosi 165W i 145W.

Za detaljnije razlike u arhitekturama Kepler i Maxwell, preporučujemo da pročitate naš članak o ASUS GTX 980 STRIX karti. Ovde ćemo se isključivo fokusirati na Maxwell.

Što se hardverske organizacije tiče, gradivna celina Maxwella jeste SMM klaster iliti blok. Kada to razložimo, vidimo da SMM blok sadrži četri segmenta – svaki sa po 16384 fajl registra, jednim warp scheduler-om i instrukcijskim baferom. Svaki SMM blok sadrži po 128 CUDA jezgra. Instrukcijski keš je ostao deljen između blokova. L1 keš memorija je povećana i sada iznosi 96KB, dok je L2 keš sada 2MB.

Što se tiče ROP jedinica, u ranijim arhitekturama odnos ROP-ova i memorijskih kontrolera je bio 8:1. U prevodu, obrađivalo se 8 piksela po kloku. Kako GK110 ima šest memorijskih kontrolera (6×64-bit), dolazimo do računice od 48 ROP jedinica. Sada je taj odnos promenjen na 16:1 (dupliran), pa uz četri memorijska kontrolera (4×64-bit) izbijamo na 64 ROP jedinica. ROP jedinice se uparuju direktno na magistralu zbog prirode posla koji obavljaju, a koji zahteva ogroman propusni opseg.

Generalno, više je bolje, ali to ne važi uvek kada je ROP u pitanju. Ukoliko ubacite previše ROP jedinica po kontroleru, može vrlo lako da se desi da zagušite memorijsku magistralu i dobijete kontra efekat. Iz te perspektive, povećanje odnosa broja ROP-ova i kontrolera treba uvek pažljivo planirati.

U tom kontekstu, nVidija je primenila poslednju iteraciju svoje tehnologije kompresije boja, čime je postignuta prilično velika ušteda u potrebnom memorijskom propusnom opsegu. Rezultati su i do 25% bolja iskorišćenost magistrale, pa tako memorija koja je 7Gbps radi efektivno kao 9Gbps.

Kompresija boja uz 64 ROP mehanizam i 2MB šerovanog L2 keša donosi bolju optimizaciju u visokim rezolucijama (4K). AMD je ovu tranziciju izvršio u protekloj generaciji svojih čipova, sa GCN 1.1 (Hawaii), pa je sve ovo vreme bio u nešto boljoj poziciji kada je 4K gejming u pitanju.

Maxwell tehnologije

Pored redizajna u arhitekturi, Nvidija je poradila i na unapređenju softvera. Krupnih novina nema puno, a svakako da su nainteresantnije DSR i VXGI tehnologije. O čemu se radi?
DSR je skraćeno od Dynamic Super Resolution, a u pitanju je tehnika renderovanja slike. Slika se pre svega renderuje u visokoj 4K rezoluciji, a onda se naknadno skalira na fullHD (1080p) rezoluciju pre nego što će se prikazati na Vašem monitoru.

VXGI je skraćeno od Voxel Global Illumination, pri čemu Voxel predstavlja najanji element nad kojim se može manipulisati u 3D prostoru. Svetlosni efekti su jako bitni za realističnost renderovane scene i to nVidija dobro zna, tako da je posvetila posebnu pažnju ovoj problematici.

Tu je takođe i unapređen algoritam za umekšavanje ivica i semplovanje slike – MFAA – Multi Frame Sampled Anti-Aliasing.

Naravno, sve Maxwell (a i Kepler) bazirane karte podržavaju Nvidijinu tehnologiju adaptivne sinhronizacije – G-Sync. Zamerka sa naše strane je što je ova tehnologija još uvek poprilično skupa, pa zasad nije dostupna širokoj publici. Monitori sa G-Sync podrškom koštaju preko 700 evra u ovom trenutku. Jedan primerak smo imali na testu, a u pitanju je bio ASUS ROG monitor sa oznakom SWIFT PG278Q. Adaptivna sinhronizacija rešava probleme cepanja slike i smanjuje input lag, što omogućuje ugodnije gejming iskustvo.

Budućnost

Ako obratimo pažnju na nomenklaturu, setite se samo da je TOP čip u okviru arhitekture iste generacije uvek nosio cifru x10 u svom kodnom nazivu. Ako nVidija ne bude menjala označavanje, možemo slobodno da kažemo da nam zveri od kartica tek predstoje u budućnosti, a pravi „mindblown“ će biti kada shvatite da je GM204 čip zamišljen da pripada srednjem rangu.

U zavisnosti od toga koliko bude noviteta, sledeći čip će verovatno nositi naziv GM210 ili GM310, i biće u pitanju potpuno funkcionalni Maxwell kakav je prvobitno zamišljen. Glasine kažu da možemo očekivati ponovo dva čipa – jedan će biti sa 21 Maxwell klasterom, a drugi „Fat One“ (debeljko, što bi rekli) bi trebao da ima 24 klastera i celih 3072 CUDA jezgra. „Full fat“ čip bi trebao da se ugrađuje u Titan 2 karte, a više je nego očigledno koliki pomak u performansama možemo očekivati u odnosu na trenutni High-End u vidu GTX 980 kartica.

Toliko od nas za sada. 

Autor: Marko Jovanović