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新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl

作者: 时间:2020-07-13 308° R派生活
新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl

正当对台推出全套最新GPU产品之后,nVIDIA也是时候出招,推出一系列全新GeForce 600 Kepler产品,今期开始一连几期为大家介绍一下。在未介绍产品之前,当然先为大家讲解一下Kelper的设计。

Kepler GK104 - Fermi GF110的后继者
根据官方网站发放的白皮书,Kepler架构是以Fermi为基础。nVIDIA在2009年宣布Fermi架构时,GF110 GTX580是设计原型,它内置有16个Stream Multiprocessor (SM),每个併合32个CUDA处理器,所以总CUDA处理器数量是512个。新一代Kepler的设计原型是GK104,参看附图,大家可以见到以下几个大部分:支援v 3.0制式的PCI Express控制器;负责Thread Level Scheduling的GigaThread Engine;四块64bit输出汇流排的记忆体控制器,合共256bit;四个GPC (Graphics Processing Cluster图像处理群)及位于中央的512K L2 Cache及控制器,当中最重要改进,就是GPC的设计。每个GPC内都有一个Raster Engine (Rasterizer)和两个SMX (Next Generation SM),但每个SMX内不再是32个,而是192个CUDA处理器,总共1536个,比GF110大幅上升两倍,所以效能将会有明显的上升,不过,根据nVIDIA FAE表示,CUDA处理器本身的设计却没有改进。除了CUDA处理器的总数之外,还有一个十分重要的改进,就是隔离的PME。这个PME (Poly Morph Engine)为2.0版本,与上一代同样由五个部分组成(Vertex Fetch,Tessellator,Viewport Transform,Attribute Setup和Stream Output),负责处理DX11的密铺平面工序(Tessellation),同时减少对贴图效能的影响。GK104内有8个PME 2.0,虽然只是GF110的一半,但其效率反而提升一倍,结果实际效能亦比GF110高。另外,GK104採用了TSMC最新的28nm HKMG (High Gate Metal Gate)製程生产,耗电量比GF110下降33%,加上效能上升了50%,两者拼合后,让GK104在每火(Watt)的效率比GF110上升一倍。

新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl
◆ 2009年推出的Fermi结构新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl
◆ 每个CUDA处理器内有FP及Int Unit各一新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl
◆ GF100 Fermi架构简图新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl
◆ Fermi的SM架构简图

Kepler GK107 - Fermi GF116的后继者
GK104主攻高阶市场,而负责入门级市场的,便是GF107。参考附图就会见到,GF107的结构大约只是GF104的四分一。除PCI Express v 3.0控制器,GigaThread Engine和一组L2 Cache之外,即其余各部分只保留四分一,包括一个GPC (两个SMX,394个CUDA处理器)和两块64bit记忆体控制器(合共128bit)等,正好沿用一贯“Cost Down”的手法。就是这样,原来定价$3,000,甚至$4,000的Kelper产品,便下压至低于$1,000,一般游戏迷都捨得买了。

新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl
◆ GK104 Kepler架构简图新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl
◆ Kepler的SMX架构简图新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl
◆ GK107 Kepler架构简图新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl
◆ 几代顶级GeForce GPU规格比较一览新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl
◆ GF110与GK104效能比较一览新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl
◆ GF110 SM与GK104 SMX效能比较一览新一代GeForce 600 Kepler登场(一)Kepl
◆ GF110与GK104在耗能效率比较

新式硬件H.264加码功能
除了架构上,nVIDIA将几个新功能加入到Kelper GPU产品中:Adaptive VSync功能是要让GPU可以按情况暂时停止进行垂直同步(Vertical Synchronization);TXAA就是比FXAA (Fast Approximate Anti-Aliasing)效果更佳的反锯齿技术,集合了硬件反锯齿及专门化电脑图像影片式反锯齿技术,输出仿真度更高的后製图像;新式的显示引擎,支援未来4k及3GHz的HDMI显示制式,可以同时输出至四台显示屏,并有原生环迴效果支援;最后是NVENC,一款全新的H.264硬件加码器(Hardware Encoder)。以前,加码工序是交给CUDA处理器进行,虽然效能比使用CPU加码高,但却加重了CUDA处理器的工作负担。Kepler内的NVENC是专门负责H.264加码的电路及部件,效能比使用CUDA处理器加码快四倍(如比实时快8倍的1080p高清影片加码),但同时耗用较少电力。总括来说,在效能上,28nm製程及SMX让CUDA处理器的集积数上大幅上升的同时,亦能保持合理的耗电量;可连接更多显示屏及更强的高清加码功能等,可见Kepler不论在效能及输出两方面,都有重要的改进。

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