Серия GeForce 600

Архитектура Nvidia Kepler, анонсированная 22 марта 2012 года, во многом переняла принципы, заложенные в Fermi (GF100/GF110), но с точки зрения конструкции исполнительных блоков получила множество изменений.

Вопреки ожиданиям, первым на рынке появился не флагманский чип GK100, а его более простая версия, GK104. Модульная конструкция позволила собрать в этом кристалле четыре кластера обработки графики (GPC, Graphics Processing Clusters), каждый из которых, по сути, является независимым вычислительным устройством. В отличие от GF100/GF110 внутри каждого кластера разместились по два потоковых мультипроцессора.

Производительность мультипроцессоров значительно выросла, а энергопотребление снизилось. Из-за множества изменений они даже получили новое обозначение – SMX. В состав каждого мультипроцессора вошли CUDA-ядра, текстурные модули, блоки специальных функций и движок полиморфинга версии 2.0, который вобрал в себя функции установки атрибутов, экранных преобразований, потокового вывода и тесселяции. Движки полиморфинга во всех SMX соединены одним интерфейсом, и хотя их количество в GK104 меньше, чем в GF110, производительность каждого практически удвоилась.

 

 

Мультипроцессоры приобрели функцию внеочередного исполнения команд за счет удвоения количества планировщиков и диспетчеров потоков. Логика самого планировщика стала проще: теперь он следит за очередностью этапов исполнения инструкций и во время ожидания инструкции может заниматься обработкой других варпов. Такой подход совместно с уменьшением числа блоков загрузки-сохранения (LSU) негативно сказался на эффективности GPGPU-расчетов, но в GK104 Nvidia видела в первую очередь именно графический чип. К тому же, пожертвовав скоростью вычислений общего назначения, удалось снизить общее тепловыделение ядра.

Одна из ключевых функций, появившихся в Kepler, это динамический разгон ядра GPU Boost, аналог PowerTune у AMD. Работает он следующим образом: если в нагрузке TDP оказывается ниже 195 Вт, и температура не выходит за допустимые рамки, система решает, что частоту можно автоматически поднять до какого-то заранее установленного предела. Мониторинг происходит при помощи датчика в системе питания и цифровых датчиков загрузки ГП и памяти. Так что в спецификациях видеокарт теперь помимо базовой частоты ядра стало также указываться максимальное значение GPU Boost.

Второе нововведение архитектуры – появление режима сглаживания FXAA. Этот алгоритм, в отличие от классического MSAA, выполняется на этапе постфильтрации силами потоковых процессоров. Он оказывается менее затратным с точки зрения потребления памяти и вычислительных ресурсов, но в теории обеспечивает схожее качество выходной картинки.

Еще одна важная технология – адаптивная вертикальная синхронизация. Как известно, вертикальная синхронизация ограничивает максимальное значение FPS частотой обновления монитора (обычно это 60, 75 или 120 Гц). Но если FPS в игре упадет ниже 60, это вызовет срабатывание синхронизации уже на отметке в 30 кадров. Адаптивная технология отключает синхронизацию, если частота кадров опускается ниже 60 к/с, и включает ее снова после подъема FPS.

И, наконец, в Kepler Nvidia смогла реализовать свой ответ на технологию мультимониторного вывода AMD Eyefinity и научила новые видеокарты работать сразу с четырьмя дисплеями.

После релиза GTX 680 серия GeForce 600 развивалась следующим образом:

  • 3 апреля были представлены бюджетные модели GeForce 605 (переименованная GeForce 510) и GeForce GT 620 (переименованная GeForce GT 520).
  • 24 апреля к ним добавились GeForce GT 630 (на урезанном чипе GK107), две версии GeForce GT 640: OEM (переименованная GeForce GT 545) и Retail (на полноценном чипе GK107) и GeForce GT 645 (переименованная GeForce GTX 560 SE).
  • 29 апреля Nvidia представила мощнейшую двухчиповую карту GeForce GTX 690, построенную на базе двух полноценных ядер GK
  • 10 мая вышла младшая карта на чипе GK104 – GeForce GTX 670. Количество активных потоковых процессоров у нее было сокращено с 1536 до 1344 штук.
  • 15 мая свет увидели еще три перемаркированные модели: GeForce GT 610 (бывшая GT 520), GeForce GT 620 (бывшая GT 530) и GeForce GT 630 (бывшая GT 440).
  • 5 июня была представлена GeForce GT 640 с памятью GDDR3 (чип GK107).
  • 16 августа вышла GeForce GTX 660 Ti, основанная на чипе GK По сравнению с GTX 670 она потеряла 8 блоков ROP и один 64-битный контроллер шины памяти.
  • 13 сентября был представлен чип GK106, легший в основу видеокарты GeForce GTX Попутно Nvidia выпустила старшее решение на чипе GK107 – GeForce GTX 650.
  • 9 октября компанию GTX 660 составила ее урезанная версия, GeForce GTX 650 Ti, у которой сохранились 768 потоковых процессоров из 960.

В мае 2013 года флагманская GTX 680 подверглась доработкам. Nvidia улучшила работу технологии GPU Boost, переделала референсную печатную плату и подняла базовые частоты (для памяти сразу на 1000 МГц). Новинка на все том же чипе GK104 получила имя GeForce GTX 770 и заняла свое место в средне-высоком сегменте, пропустив вперед носителей старшего чипа GK100 – GTX 780 и GTX Titan.