Nvidia GeForce GTX750 Ti 2GB – Maxwell je stigao

Nvidia danas predstavlja svoj prvi izdanak nove grafičke arhitekture Maxwell. Ova arhitektura nasljeđuje sada već dvije godine staru Kepler arhitekturu, a glavni fokus u njenom dizajniranju je bio na izvlačenje maksimalnih performansi po utrošenom Wattu energije. Prvi izdanak ove arhitekture je grafički procesor kodnog imena GM107 koji je kako sam proizvođač tvrdi dizajniran za upotrebu u sistemima niske potrošnje kao što su prijenosnici i računala malenih dimenzija (SFF) koja se koriste za kućnu zabavu i gaming, a ciljaju i na upotrebu u Valveovom Steam Machine-u. Prva grafička kartica sa ovim procesorom je nazvana GTX750 Ti i upravo nju danas testiramo.

Po tvrdnjama i mjerenjima same Nvidije GTX750 Ti je u najgorem slučaju u novim naslovima oko 20% sporija od high-end kartice od prije par godina (GTX 480), a pri tom joj TDP nije viši od 60W. Ovo dovoljno govori o napretku tehnologije u zadnjih nekoliko godina, ali budimo fer i iznimnoj neučinkovitosti GF100 čipa i Fermi arhitekture. Sve to je ipak davno zaboravljeno jer je Kepler arhitektura bila vrlo uspješna, a Nvidia je sve napore usmjerila u dodatna poboljšanja u odnosu performansi po utrošenoj jedinici energije u razvoju nove Maxwell arhitekture.

Maxwell predstavlja potpuno novi dizajn Streaming Multiprocessor (SM) jedinice, sa poboljšanjima u particioniranju kontrolne logike, poboljšanom balansiranju opterećenja, uvođenjem “compiler-based” planiranja i promjenom broja izdanih instrukcija po taktu. Sve ovo SMM (Maxwell) arhitekturu čini efikasnijom od prethodne SMX (Kepler). SMM je omogućila povećanje broja Stream multiprocesora na pet u odnosu na samo dva kod SMX-a, sa samo 25% povećanja površine čipa. Uz to, SMM donosi i povećanje L2 priručne memorije sa 256KB u GK107 čipu na čak 2048KB u GM107, pri čemu se smanjuje broj upita prema DRAM-u na grafičkoj kartici što povećava performanse i smanjuje potrošnju. Konačni rezultat ovih promjena je prema proizvođačevim tvrdnjama dvostruko povećanje odnosa performansi i potrošnje naspram Kepler arhitekturi uz zadržani isti 28 nm proizvodni proces (TSMC).

Ugrubo gledano, Maxwell se ne razlikuje puno u odnosu na Kepler. I ovdje se višestruki SM-i nalaze unutar GPC-a (Graphics Processing Cluster), a svaki SM sadrži polimorfni mehanizam i teksturne jedinice, dok se raster mehanizam nalazi izvan, u samom GPC-u. ROP-ovi (16 komada) su poravnati sa L2 memorijom i memorijskim kontrolerima. Unutarnje promjene uključuju novi dizajn jedinica i crossbar struktura, optimizacije u protoku podataka, menadžmentu potrošnje energije itd.

Struktura GM107 grafičkog procesora je takva da sadrži pet Maxwell Streaming multiprocesora (SMM) te dva 64-bitna memorijska kontrolera (ukupno 128-bita) što je i puna implementacija čipa kakav se nalazi u GTX750 Ti kartici. Ukoliko se povuče paralela sa GK107 čipom Kepler arhitekture to znači kako je 25% povećanje površine donijelo 66.6% povećanja broja CUDA jezgri (640 vs. 384).
SMM arhitektura je tako posložena da daje 35% više performansi po jednoj CUDA jezgri kada su u pitanju shader-limitirani poslovi, što je posljedica različitih arhitekturalnih promjena. Arhitektura i algoritmi SM schedulera su iznova napisani kako bi bili inteligentniji i kako bi se izbjegli nepotrebni zastoji te smanjila utrošena energija po instrukciji potrebna za planiranje. Organizacijska struktura svakog SM-a se također promijenila – svako je sada particioniran u četiri zasebna procesna bloka, od kojih svaki ima svoj instrukcijski buffer, scheduler i 32 CUDA jezgre. Ovdje je tako napušten non-power-of-two broj CUDA jezgri pristup koji je bio kod Kepler arhitekture. Ovakvo particioniranje kod Maxwella je odvelo do pojednostavljenja dizajna i logike za planiranje pri čemu se štedi energija i smanjuje računska latencija.

Par procesnih blokova dijele četiri teksturne jedinice i teksturnu priručnu memoriju. Compute L1 cache funkcija se sada kombinira sa texture cache funkcijom, a dijeljena memorija je odvojena jedinica koja se dijeli preko sva četiri bloka (slično kao i kod G80 arhitekture). Ukupno gledajući se s ovim novim dizajnom postiglo to da je svaki Maxwell SM znatno manji od Kepler SM-a uz zadržanih 90% performansi. S obzirom da je broj SM-a u Maxwell arhitekturi povećan (pet naprema dva), rezultat je 66.6% više CUDA jezgri, 2.3 puta više shader performansi i oko 25% više teksturnih performansi u “peaku”.

Keplerov NVENC blok za ubrzanje H.264 performansi je poboljšan kako bi pružio brzine kodiranja od 6-8X u odnosu na 4x real-time kod Keplera, te oko 8-10x brže dekodiranje. Maxwell donosi i novo GC5 low power sleep stanje koje smanjuje potrošnju kod laganijih poslova kao što je primjerice reprodukcija video materijala.
GeForce GTX750 Ti kartica je dizajnirana za igrače koji žele solidan gameplay modernih igara u 1080p rezoluciji (ili eventualno 1920×1200), s podešenjima grafičkih efekata od srednjih pa do viših vrijednosti. GM107 čip (1.87 milijardi tranzistora), koji kuca na ovoj kartici ima osnovni takt od 1020MHz a uz pomoć GPU Boost 2.0 tehnologije taj se takt podiže do 1085MHz. Memorijski podsistem dolazi u dvije izvedbe – sa 1 ili 2 GB GDDR5 memorije, pri čemu mi danas testiramo model sa više memorije. Brzina memorije je u oba slučaja 5.4Gbps (1350 MHz), sa 128-bitnom komunikacijom (dva 64-bitna memorijska kontrolera u GM107). Ovo rezultira memorijskom propusnošću od 86.4 GB/s.

Kartica svu potrebnu energiju za rad prima preko PCIe 3.0 sučelja a tipična potrošnja iznosi 60W. Dimenzijama je ova generička Nvidijina kartica vrlo malena i mjeri ispod 15 cm u dužinu, dok zbog valjkastog aluminijskog hladnjaka sa 60 mm ventilatorom zauzima dva slota. Uz danas testiranu GTX750 Ti karticu, Nvidia odmah predstavlja i GTX750 model koji je po taktovima i identičan Ti modelu sa izuzetkom manjeg broja CUDA jezgri – 512 vs. 640. Ova će se kartica opremati sa isključivo 1GB memorije, a TDP će joj iznositi 55W. Kartica ima dva dual-link DVI-a i jedan mini-HDMI pa će tek sa nekim od partnerskih modela dobiti i službenu podršku za G-SYNC.