NVIDIA Fermi: Η αρχιτεκτονική του GT300 αποκαλύφθηκε

Στο GPU Technology Conference, η Nvidia αποκάλυψε ορισμένα στοιχεία από την νέα αρχιτεκτονική των επεξεργαστών γραφικών που θα παρουσιάσει στους επόμενους μήνες. Η αρχιτεκτονική "Fermi", όπως ανακοίνωσε ο CEO της εταιρείας, Jen-Hsun Huang, είναι ότι καλύτερο έχει να παρουσιάσει η βιομηχανία των επεξεργαστών γραφικών (GPU) και φέρνει, τις πολύπλοκες αυτές μονάδες επεξεργασίας σε ένα άλλο επίπεδο.

Ουσιαστικά, η Nvidia έκανε γνωστό, ότι σύντομα, δεν θα παρουσιάσει στην αγορά μία απλή GPU, αλλά μία cGPU (Computational Graphics Processing Unit) αφού υποστηρίζει, και μάλιστα γηγενώς (natively) πέρα από CUDA, DirectX 11 (Shader Model 5.0 ), OpenGL 3.1 και 3.2, OpenCL και Fortran ή DirectCompute και - κρατηθείτε - C++!

Με λίγα, λόγια... η νέα αρχιτεκτονική της Nvidia είναι πιο κοντά σε εκείνη των επεξεργαστών, από ποτέ άλλοτε. Η δυνατότητα εκτέλεσης κώδικα C++ (και C, CUDA και Fortran) αποτελούν αναμφισβήτητα ένα ηχηρό χτύπημα στο "Larrabee" της Intel, και δείχνουν, πως οι επεξεργαστές γραφικών μπορούν επιτέλους να κάνουν πολλά, πολλά περισσότερα πράγματα από το να πυροβολούν... frames per second σε μία οθόνη, έστω και σε high definition ανάλυση.

Πριν λίγες μέρες, η AMD, παρουσίασε την πραγματικά εξαιρετική σειρά καρτών γραφικών της ATI Radeon HD 5800, η οποία προσφέρει επίσης υποστηρίξη στα πρότυπα ATI Stream, OpenCL, DirectX 11 (Shader Model 5.0 ) και DirectCompute. Όσο αφορά στην χρήση του επεξεργαστή γραφικών, ως ένα γενικής χρήσης επεξεργαστή ας πούμε, η Nvidia, προχώρησε φαίνεται ένα βήμα παραπέρα με την υποστήριξη - στο hardware - της γλώσσας C++.

Η AMD με την νέα σειρά ATI Radeon HD 5800, παρουσίασε την νέα σειρά με βασικό όπλο την υποστήριξη στο DirectX 11 API της Microsoft - αν και έδωσε μεγάλη σημασία και στην υποστήριξη των OpenCL και DirectCompute - αλλά φαίνεται πως η Nvidia, παρόλο που φυσικά θα υποστηρίξει την νέα έκδοση του προτύπου, μάλλον ήθελε να υποβαθμίσει ελαφρώς το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό. Και πως να μην το έκανε, μπορεί κάποιος να πει, όταν έχει μία GPU στα χέρια της, που μπορεί να τρέξει κώδικα C++ στο hardware, προσφέρωντας αναρίθμητες δυνατότητες στους προγραμματιστές και στις εταιρείες ανάπτυξης εφαρμογών; 

Το νέο chip που ακολουθεί την αρχιτεκτονική "Fermi" (Enrico Fermi,  Ιταλός φυσικός που ανακάλυψε τον πυρηνικό αντιδραστήρα, για αυτό και σε κάποιες περιπτώσεις, ορισμένοι "αξιωματούχοι" της Nvidia αναφέρονταν στο GT300 chip με την κωδική ονομασία "reactor") ενσωματώνει περισσότερα από τρία δισεκατομμύρια transistors (η ATI Radeon HD 5870 ενσωματώνει περίπου 2,15 δισ. transistors) και θα καταλαμβάνει επιφάνεια ελαφρώς μικρότερη - κατά πάσα πιθανότητα - από τα 576mm² του GT200, έστω και αν θα κατασκευάζεται από την TSMC σε κλίμακα ολοκλήρωσης 40nm. Τεράστιο chip για τέτοια κλίμακα ολοκλήρωσης...

Στην παραπάνω φωτογραφία μπορείτε να διακρίνετε το die του GT300 (Fermi GPU), το οποίο διαθέτει συνολικά 512 CUDA processing cores, και οι οποίοι με την σειρά τους είναι οργανωμένοι σε 16 SM blocks (Streaming Multiprocessors) με καθένα από αυτά να διαθέτει 32 πυρήνες (cores). 

Κάθε πυρήνας από τους 32, αποτελεί μία πλήρως pipelined μονάδα διαχείρισης πράξεων ακεραίων και πράξεων κινητής υποδιαστολής που υποστηρίζει το πιο πρόσφατο πρότυπο IEEE 754-2008 (το οποίο υποστηρίζεται επίσης από την σειρά Radeon HD 5800 της ATI).  Όσο αφορά στο memory bus, αποτελείται από έξι κανάλια των 64-bit που συνολικά προσφέρουν εύρος 384-bit. Χάρη στην αρχιτεκτονική "Fermi" το GT300 μπορεί να εκτελέσει 512 Fused Multiply-Add (FMA) εντολές μονής ακρίβειας ανά κύκλο ρολογιού (single precision) και αντίστοιχα 256 FMA εντολές ανά κύκλο ρολογιού με διπλή ακρίβεια. 

Το πραγματικά γιγαντιαίο chip των 3 δισ. τρανζίστορ θα "συνεργάζεται" με μνήμη τύπου GDDR5 (τελευταίας γενιάς που υποστηρίζει και ECC) μέσω ενός διαύλου με εύρος 384-bit και αυτό από μόνο του μας κάνει να... φανταζόμαστε περίεργα μεγέθη μνήμης από σήμερα. Σύμφωνα με πληροφορίες, το GT300 θα κυκλοφορήσει σε εκδόσεις που θα το συνοδεύει μνήμη GDDR5 μεγέθους 1,5GB, 3,0GB και 6,0GB! Περισσότερα για την αρχιτεκτονική "Fermi" της Nvidia μπορείτε να διαβάσετε στο συνημμένο αρχείο (whitepaper).

Όλα τα παραπάνω, δεν συνηγορούν απαραίτητα ότι στα παιχνίδια, το GT300 (Fermi) θα είναι ταχύτερο της ATI Radeon HD 5870, αναμφισβήτητα ωστόσο το τοποθετούν ως επικεφαλή όσο αφορά στις δυνατότητες cGPU.

Στο video, ο Jen-Hsun Huang, ανακοινώνει την αρχιτεκτονική "Fermi" και αποκαλύπτει μία κάρτα γραφικών με την νέα GPU

Μερικά ακόμη στοιχεία για την αρχιτεκτονική