La arquitectura gráfica NVIDIA Maxwell de segunda generación “GM20x”

La arquitectura gráfica NVIDIA Maxwell de segunda generación “GM20x”

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NVIDIA estrena su nueva y más avanzada e inteligente arquitectura gráfica lanzada hasta el momento.

A apenas 7 meses desde el lanzamiento del primer GPU Nvidia basado en la arquitectura gráfica Maxwell de primera generación “GM10x” (les recomendamos leer nuestro artículo sobre Maxwell de primera generación, antes de empezar a leer este nuevo artículo) la empresa nos trae sus primeros GPUs basados en su nueva arquitectura gráfica Maxwell de segunda generación “GM20x”.

Introducción

Cumpliendo su compromiso con las PC, Nvidia nos trae su arquitectura gráfica Maxwell de segunda generación “GM20x”, la que denominan, su más avanzada arquitectura gráfica desarrollada hasta el momento, y diseñada para traer nuevos(as) recursos, innovaciones, efectos y experiencias para los juegos para PC.

Nvidia ha trabajado mucho en su nueva arquitectura gráfica Maxwell de segunda generación, tratando de complacer a los jugadores más exigentes, ofreciéndoles un producto que reúne un gran poder gráfico, usando de forma inteligente todas sus unidades para proporcionarles mayor calidad de imagen, rendimiento y acceso a lo más reciente en tecnologías gráficas.

Aunque los GPUs Maxwell de segunda generación mantienen el maduro proceso de manufactura a 28nm de TSMC, se las arreglan para duplicar el rendimiento por watt de Kepler, ofreciendo un mayor rendimiento general y aún mayor rendimiento en altas resoluciones, sobretodo, al usar nuevos filtros como MFAA (lo describiremos más adelante).

Maxwell de segunda generación

Terminada la introducción, entramos de lleno al apartado técnico, empezando por detallar la nueva arquitectura gráfica Maxwell de segunda generación “GM20x” de Nvidia, arquitectura que podríamos decir, ofrece una combinación de nuevas características y reorganización interna, orientadas a aprovechar al máximo y de forma muy eficiente, todas y cada una de sus unidades de cálculo.

Maxwell de segunda generación estará disponible en 2 variantes muy diferenciadas:

  • Little Maxwell de segunda generación: Versión optimizada para juegos y aplicaciones aceleradas por GPU estándar (cálculo de punto flotante FP32 y FP16). Entre los GPUs Little Maxwell tendremos: GM204, GM206, GM207, GM208 y GM209 (no todos terminarán siendo lanzados).
  • Big Maxwell de segunda generación: Versión optimizada para juegos y aplicaciones aceleradas por GPU intensivas (cálculo de punto flotante FP64), gracias a que cuenta con unidades FP64 dedicadas. Entre los GPUs Big Maxwell tendremos: GM200 y GM202 (es muy poco probable que GM202 sea lanzado).

Un nuevo motor gráfico

Empezando con las principales novedades de Maxwell de segunda generación, tenemos un nuevo y actualizado motor gráfico compatible por hardware con el API gráfica Microsoft DirectX 11.2 (Maxwell de primera generación es tan sólo compatible con DirectX 11.0), y parcialmente compatible con DirectX 12 (Hardware Level 1 y 2) ofreciendo 2 de los adelantos que estarán presentes en esta futura API:

  • Conservative Raster (ahorro de recursos al ocultar/mostrar los pixels que se ubican dentro o fuera del triángulo).
  • Raster Ordered Views (control del ordenamiento de las operaciones pixel shader).

DirectX 12 también ofrecerá tecnologías como Typed UAV Load, Volume Tiled Resources y otras que Microsoft revelará en un futuro evento; las que de momento no son soportadas en hardware por ningún GPU existente (aunque pueden ser soportadas por software vía DirectX hardware level 11.0, 11.1 y 11.2).

Unidades Processing Blocks

En Maxwell de primera generación tenemos que la unidad básica son los Shader Blocks (unidad conformada por 32 shader processors y una unidad de control), los que en Maxwell de segunda generación han sido remplazados por las nuevas unidades Processing Blocks, las que además de contar con una unidad de control dedicada, cuentan también con unidades planificador (scheduling) y de envío (dispatch) de instrucciones dedicadas, incrementando significativamente su poder de cómputo e independencia (menor dependencia del CPU).

 

 

Unidades PolyMorph Engine 3.0

El motor de geometría/teselado PolyMorph Engine 1.0 se estrenó con la arquitectura gráfica Fermi, mientras que PolyMorph Engine 2.0 se estrenó con la arquitectura gráfica Kepler y se mantuvo en Maxwell de primera generación. Maxwell de segunda generación estrena las nuevas unidades PolyMorph Engine 3.0, las que ofrecen un rendimiento hasta 50% superior al de sus antecesoras.

 

 

Al igual que Maxwell de primera generación, Maxwell de segunda generación cuenta con una unidad PolyMorph Engine por cada SMM (Maxwell Streaming Multiprocessor).

Unidades SMM

Maxwell Streaming Multiprocessor (SMM) es la base modular de la nueva arquitectura gráfica Maxwell de segunda generación, estando conformada por:

  • 4 unidades Processing Blocks.
  • 8 unidades de textura (TMUs).
  • 64KB de memoria compartida entre los 4 Processing Blocks.

 

 

Unidades GPC

Los Graphics Processing Cluster (GPC) de Maxwell de segunda generación han sufrido un ligero rediseño, reuniendo un total de 4 SMMs para sus variantes Little Maxwell y un número aún no revelado para Big Maxwell (probablemente 6 u 8). Este menor número de SMMs (los GPC de Maxwell de primera generación están conformados por 5 SMMs), le permite a Nvidia incrementar la eficiencia y densidad de sus GPUs, pudiendo acomodar un mayor número de GPCs en sus GPUs.

Entre las unidades que conforman al GPC tenemos:

  • 1 unidad Raster Engine (rasterizado).
  • 4 SMMs (Maxwell Streaming Multiprocessor).

 

Unidad GigaThread Engine

Unidad encargada de encontrar los datos requeridos desde la memoria del sistema, para posteriormente copiarlos al framebuffer (vía controlador de memoria VRAM) y crear bloques de instrucciones que envía a cada GPC que conforma al GPU.

GigaThread Engine se comunica directamente con las unidades GPC, la memoria caché de segundo nivel (la que ha sido fortalecida integrando 2MB) y con el controlador de memoria.

Nuevo controlador de memoria

Maxwell de segunda generación introduce un nuevo y mejorado controlador de memoria, el que ha sido optimizado para aprovechar al máximo el ancho de banda que ofrece, gracias a su nueva unidad de Delta Color Compression de tercera generación, la que comprime (sin pérdida de calidad visible) en tiempo real los datos en memoria (tasas de 2:1, 4:1 y 8:1), incrementando el ancho de banda en al menos un 30%.

Fuera de las nuevas tecnologías, Nvidia mantiene el uso de un controlador de memoria GDDR5 de doble canal (2×32 bits), el que cuenta con una unidad Render Back-End fortalecida, pues cada controlador alberga 16 unidades de renderizado (ROPs), cifra que duplica las 8 unidades ROP presentes en Maxwell de primera generación.

Nota: dentro de algunos minutos publicaremos la segunda parte de este artículo, con más detalles sobre otros aspectos de la arquitectura gráfica Maxwell de segunda generación.

Link: NVIDIA

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