NVIDIA GeForce GTX 680, arriva Kepler


NVIDIA GeForce GTX 680 è solo il nome commerciale di un prodotto caratterizzato non solo da un rinnovato processo produttivo a 28 nanometri, ma anche dalla nuova architettura Kepler, con cui la nota azienda Californiana dovrà riuscire a competere con la concorrenza sempre più agguerrita di AMD. Andiamo allora ad osservare GK104, nome in codice Kepler, e le sue caratteristiche”

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Image via CrunchBase

Introduzione

E’ due giorni dopo l’arrivo ufficiale della primavera che Kepler sboccia e che si mostra, finalmente, al pubblico: sono passati circa tre mesi dal lancio ufficiale della prima proposta sviluppata da AMD a 28 nanometri e basata su architettura GCN. Ecco allora che NVIDIA mostra le sue carte, presentando sul tavolo Kepler, soluzione da tempo discussa e che ha catalizzato l’attenzione di molti utenti, appassionati e non.

La presentazione di Kepler non prevede solo il lancio di una GPU prodotta a 28 nanometri, ma contempla soprattutto l’introduzione sul mercato di una rinnovata architettura che dovrà andare a raccogliere l’eredità di Fermi: tanti sono i cambiamenti in questo senso, che avremo occasione di andare ad analizzare nelle pagine a seguire.

Il lancio di Kepler non coinvolge solo il segmento desktop, ma anche il mondo notebook: in questo caso sarà però necessario attendere l’arrivo della piattaforma Ivy Bridge di Intel per avere a disposizione i dettagli completi e soprattutto vederne le differenti implementazioni nei rpodotti destinati alla commercializzazione. Kepler rappresenta dunque la nuova generazione di GPU sviluppate dal team di NVIDIA cui fa capo Bill Dally, Chief Scientist che abbiamo intervistato diverso tempo fa. La scelta dell’azienda Californiana è stata quella, a suo tempo, di investire su di un personaggio che fosse specializzato nel calcolo parallelo: sviluppare quindi una GPU che rappresenti una vera e propria unità di calcolo e che offra la possibilità di applicare la potenza di calcolo in scenari più ampi della semplice realtà videoludica, sta quindi alla base di questo progetto.

La soluzione con cui NVIDIA presenta Kepler al mondo prende il nome di GeForce GTX 680 e si posiziona, tenendo fede alla passata nomenclatura, al top della gamma della serie prodotta a 28 nanometri. Passiamo allora ad analizzare le caratteristiche tecniche di GeForce GTX 680, mettendole a confronto con le due generazioni di schede video sviluppate su architettura Fermi:

NVIDIA GeForce GTX 680 NVIDIA GeForce GTX 580 NVIDIA GeForce GTX 480

processo produttivo

28nm 40nm 40nm

architettura

Kepler Fermi Fermi
tipo GPU
GK104 GF110 GF100

base clock GPU

1006 MHz 772 MHz 700 MHz
boost clock GPU
1058 MHz nd nd

numero GPU

1 1 1

numero stream processors

1536 512 480

clock stream processors

1006 MHz 1544 MHz 1401 MHz

ROPs

32 48 48

TMU

128 64 60

quantitativo memoria

2.048MB 1.536 MB 1.536 MB

tipologia memoria

GDDR5 GDDR5 GDDR5

clock memoria

6.008 MHz 4.008 MHz 3.696 MHz

interfaccia memoria

256bit 384bit 384bit

connettori alimentazione

2x6pin 1x6pin – 1x8pin 1x6pin – 1x8pin

Le caratteristiche tecniche mettono subito in chiaro come ci si trovi di fronte alla nuova soluzione destinata alla fascia alta della gamma prodotto NVIDIA. Una scheda video sviluppata per andare a fornire al videogiocatore più esigente il massimo livello prestazionale, senza dover quindi scendere a compromessi. Ecco allora che GeForce GTX 680 è caratterizzata dalla presenza di 1536 CUDA Core e da 8 PolyMorph Engines. Il sottosistema di memoria è invece composto da 4 controller da 64 bit (per un totale di 256 bit) che interfacciano la GPU a 2GB di memoria GDDR5.

Tra le specifiche spunta una voce nuova, definita “boost clock”: con questo termine NVIDIA identifica la velocità media a cui la scheda opererà solitamente, mentre il base clock rappresenta la minima velocità operativa garantita. Di boost e base clock parleremo in modo più esaustivo nel corso delle prossime pagine, analizzando la funzionalità GPU Boost.

Che Kepler sia profondamente differente da Fermi appare evidente sin da una rapida occhiata: il numero degli stream processor è triplicato rispetto ai modelli di passata generazione, così come le frequenze operative di GPU e memoria sono decisamente superiori. Cambiato è anche il numero di ROPs e di TMU, questi ultimi raddoppiati rispetto alle proposte basate su architettura Fermi. Nel corso dell’analisi architetturale avremo modo di osservare come NVIDIA abbia deciso di sviluppare la proposta di nuova generazione. La scheda video, nonostante sia un modello destinato alla fascia più alta del mercato, è alimentata da due connettori PCI Express da 6 pin. Confrontiamo ora la nuova scheda video targata NVIDIA con le proposte di casa AMD:

NVIDIA GeForce GTX 680 AMD Radeon HD 7950 AMD Radeon HD 7970

processo produttivo

28nm 28nm 28nm

architettura

Kepler GCN GCN
tipo GPU
GK104 Tahiti Pro Tahiti

base clock GPU

1006 MHz 800 MHz 925 MHz
boost clock GPU
1058 MHz nd nd

numero GPU

1 1 1

numero stream processors

1536 1792 2048

clock stream processors

1006 MHz 800 MHz 925 MHz

ROPs

32 32 32

TMU

128 112 128

quantitativo memoria

2.048MB 3.072 MB 3.072 MB

tipologia memoria

GDDR5 GDDR5 GDDR5

clock memoria

6.008 MHz 5.000 MHz 5.500 MHz

interfaccia memoria

256bit 384bit 384bit

connettori alimentazione

2x6pin 2x6pin 1x6pin – 1x8pin

Il confronto con le soluzioni AMD caratterizzate da architettura GCN mette in evidenza il nuovo approccio che NVIDIA ha deciso di adottare con lo sviluppo di Kepler. Il numero di shader, aumentato in modo sensibile rispetto alle soluzioni di passata generazione, è stato preferito all’approccio definito “double speed processor clock”. Ecco allora che i 1536 core operano ad una frequenza di 1006MHz offrendo, secondo quanto dichiarato da NVIDIA, un migliore livello prestazionale rispetto alle proposte basate su architettura Fermi e con consumi sensibilmente ridotti. Il rapporto ROPs/TMU di GeForce GTX 680 è identico a quello di Radeon HD 7970. Procediamo allora andando ad analizzare le caratteristiche architetturali di Kepler, per meglio capire come questa GPU si differenzi dalle altre.