GeForce GTX 680 lukuina

GTX 680:n sydän eli GK104-grafiikkaprosessori on kooltaan 294 mm². TSMC:n 28 nanometrin valmistusprosessin ansiosta tälle alelle on saatu mahdutettua 3,54 miljardia transistoria. Transistorimäärän perusteella GK104 asettuu AMD:n Tahitin ja Pitcairnin väliin. Ensinnä mainitussa on 4,31 miljardia transistoria (365 mm²), kun Pitcairnissa niitä on 2,8 miljardia (212 mm²).

TSMC:n ongelmista johtuen GK104-piirejä ei ehkä saada valmistettua tarpeeksi paljon. Tämän takia kaupat voivat joutua myymään ei-oota. Nvidian mukaan saatavuusongelma pitäisi helpottua huhtikuun aikana.

Alla olevassa taulukossa on vertailtu GeForce GTX 680:n ja AMD:n Radeon HD 7970:n spesifikaatioita:

GK104 on jaettu neljään Graphics Processing Clusteriin (GPC), jotka jakaantuvat kukin kahteen Streaming Multiprocessor -moduuliin (aiemmin Nvidia puhui SM-moduuleista, nyt nimi on vaihtunut SMX:ään.).


Edellisen sukupolven GF104:ään verrattuna GK104:n SMX-moduulit sisältävät kaksinkertaisen määrän ajastimia (nyt neljä kappaletta), dispatch unit -yksikköjä (nyt kahdeksan kappaletta) ja tekstuuriyksikköjä (nyt 16 kappaletta). CUDA-ydinten määrä on vuorostaan nelinkertaistunut. GF104:ssä ytimiä oli kussakin SM-moduulissa 48, mutta GK104:ssä kappalemäärä SMX-moduuleissa on 192.

Miksi Nvidia nelinkertaisti CUDA-ydinten määrän ja kasvatti muiden yksikköjen määrän kaksinkertaiseksi? Syy on siinä, että Keplerin shaderit tikittävät samalla taajuudella kuin grafiikkaydin (1:1). Aiemmissa arkkitehtuureissa (G80:n jälkeen) shaderit ovat tikittäneet kaksinkertaisella taajuudella ytimeen nähden (2:1). Shader-yksikköjen suoritustehon tuplaaminen vaatii nelinkertaisen määrän CUDA-ytimiä jos niiden kellotaajuus puolitetaan. Tässä on käytännössä syy ydinten määrän nelinkertaistamiselle.

Edellisestä herää kuitenkin jatkokysymys, minkä takia Nvidia haluaa puolittaa taajuuden? Kyse on tasapainoilusta suorituskyvyn, tehon ja sirun fyysisen koon välillä. Fermissä jouduttiin optimoimaan tilan käyttöä, minkä takia katsottiin edullisemmaksi käyttää vähemmän CUDA-ytimiä. Tavoiteltuun suoritustehon saavuttamiseksi kellotaajuutta jouduttiin korottamaan kaksinkertaiseksi grafiikkaprosessoriin verrattuna. Keplerissä on vuorostaan pyritty optimoimaan tehokkuutta. Kellotaajuuden leikkaamisen ansiosta näytönohjain kuluttaa vähemmän tehoa, mutta samalla datareittien lukumäärää piti korottaa.

Piirin koko ei kuitenkaan tarvinnut kasvattaa, koska Nvidia päätti siirtää tietyt rautatasolla tehdyt operaatiot ajureiden huolenaiheeksi. Piirin pinta-ala on Keplerissä hyödyllisemmässä käytössä kuin Fermissä. SMX:ään tehdyt muutosten ansiosta Keplerin suorituskyky-teho-suhde on teoriassa kaksinkertainen verrattuna Fermiin. Tätä testaamme artikkelin lopussa.

GTX 680:n sisuksista löytyy siis kahdeksan SMX:ää, joissa kussakin on 192 CUDA-ytimiä. Ytimiä on yhteensä 1536. Näiden lisäksi löytyy yhteensä 128 tekstuuriyksikköä ja kahdeksan PolyMorph-geometriamoottoria, joiden lukumäärä ei ole tuplattu aiemmasta. PolyMorph-yksikköjä ei ole kuitenkaan jätetty sillensä, vaan niihin on tehty uudistuksia.

Nvidian mukaan uudet PolyMorphit on suunniteltu niin, että niiden suorituskyky samalla taajuudella on kaksinkertainen Fermiin verrattuna. Eron edelliseen huomaa lähinnä synteettisissä testeissä, mutta tulevaisuudessa eron huomaa myös peleissä. Mutta mikä on tilanne nyt, miten Kepler suoriutuu HAWX 2 -testeistämme?



GeForce GTX 680 päihittää Radeon HD 7970:n ja 7950:n, oli tesselaatio päällä tai ei. Nvidian Kepler-ohjain kuitenkin ottaa pahan iskun tesselaation takia, suorituskyky laskee jopa 31 prosenttia. Samaan aikaan Radeonit skaalautuvat paremmin, niiden suorituskyky dippaa vain 16 prosenttia. HAWX:ssä kyse on tietysti monesta muustakin muuttujasta kuin pelkästä tesseloinnista. Nykypeleissä Nvidian uudistuksista ei ole paljoa hyötyä.

GeForce GTX 680:een on lisätty kaksi gigatavua GDDR5-muistia, jotka toimivat 1502 megahertsin taajuudella, mikä tuottaa kaistanleveydeksi 192 gigatavua sekunnissa. Se on lähes saman verran mihin GTX 580 yltää 384-bittisellä muistiväylällä 1002 megahertsin taajuudella.