Nvidia: Περισσότερα για την αρχιτεκτονική Pascal

Η Nvidia στη CES 2016, παρουσίασε την πλακέτα με όνομα Drive PX2 που θα τροφοδοτείται από την αρχιτεκτονική νέας γενιάς Pascal, με ονομασία του chip GP10x. Ως τώρα αυτά που γνωρίζαμε ήταν πως η αρχιτεκτονική Pascal θα είναι αυτή που θα τροφοδοτεί όλη τη νέα γενιά GPU που αφορούν καταναλωτές, επιχειρηματίες και ενθουσιώδεις χρήστες, ενώ αναμένεται να είναι περισσότερο επιτυχής από την αρχιτεκτονική Maxwell, με ονομασία chip GM20x.

Κάθε γενιά GPU, σε ένα ευρύτερο μεταβατικό πεδίο, που αφορά και τις δύο εταιρείες που σχεδιάζουν κάρτες γραφικών, παρουσιάζει αλλαγές τόσο στο σχεδιασμό, όσο και στις επιδόσεις. Αν πάμε λίγο πίσω στο χρόνο, θα προσέξουμε ότι οι κάρτες γραφικών σχεδιάζονταν στα 40nm, ενώ μετά φτάσαμε στα 28nm με τρομερό άλμα σήμερα στα 16nm και στα 14nm, που είναι ακριβώς το 1/2 του προλόγου του και σχεδόν το 1/3 του προλόγου εκείνου. Φτάσαμε επίσης στο σημείο όπου μια μεσαίου εύρους κάρτα, για τα πιο απλά γραφικά στα παιχνίδια, ξεπερνούσε σε ισχύ μια Hi-End κάρτα της προηγούμενης διετίας.

Η ανάγκη να βρίσκονται σε μεταβατικό πεδίο σχεδιασμού συνέχεια είναι το φαινόμενο του bottleneck (ελληνιστί στόμωση). Το bottleneck δημιουργεί μια στένωση στη ροή πληροφοριών στο σύστημα και οι επεξεργασία με τα 28nm έπιασε ταβάνι, με αποτέλεσμα οι κάρτες να μπορούν να δώσουν ισχύ μόνο σε μία κατηγορία χρήσης, το Gaming ή το High Performance Computing (HPC). Τελικά, και οι δύο εταιρείες συγκεντρώθηκαν στο gaming, όπου εκεί η αγορά έχει όλα τα λεφτά και θεωρούμε ως και σήμερα ότι δεν έχασαν καθόλου. Το αποτέλεσμα ήταν οι επενδύσεις και η αναζήτηση νέων τεχνολογιών, φτάνοντας στο σήμερα που σιγά σιγά εισαγάγεται η εικονική πραγματικότητα.

Η Nvidia στις εγκαταστάσεις της TSMC, θα εφαρμόζει την μέθοδο του FinFet 16nm για να κατασκευάσει τις Pascal GPUs της. Η τεχνολογία αυτή θα της επιφέρει 65% βελτίωση στην ταχύτητα και 70% λιγότερη κατανάλωση από τον πρόλογό της στα 28HPM. Αυτοί οι αριθμοί μένουν να δείξουν αν θα επιστρέψουμε στις εποχές εκείνες όπου οι κάρτες γραφικών μασούσαν σίδερα αναλόγως την τιμή τους, μιας και πλέον έχει φτάσει σε σημείο η βιομηχανία να πληρώνουμε κοσμήματα για πενιχρές επιδόσεις. Αφού αν πάμε με τους αριθμούς που διαδίδουν οι εταιρείες, από την τεχνολογία κατασκευής και την αρχιτεκτονική, βλέπουμε ότι φτάνει ως και 50% βελτίωσης των υπαρχουσών.

Η τεχνολογία FinFet 16nm λέγεται πως θα κρατήσει όσο κράτησε κι εκείνη των 28nm, δηλαδή δύο γενιές GPU, με την Nvidia να δηλώνει πως ετοιμάζει στην επόμενη να κάνει κάτι υπερβελτιωμένο για να κάνει την διαφορά στην αγορά. Βέβαια, εμείς τώρα έχουμε το βλέμμα μας στις Pascal, αφού αυτές θα είναι η επόμενη γενιά GPU κι αυτές περιμένουμε. Όπως και να έχει, ξυπνάει ο gamer μέσα μας.

Οι GPUs αρχιτεκτονικής Pascal θα έχουν στη σύνθεσή τους και μία ναυαρχίδα που θα έχει το πρώτης γενιάς chip που είναι το GP100 και μαζί τη μνήμη HBM δεύτερης γενιάς (HBM2) που φτάνει το 1TB/s σε εύρος και το συνολικό των 32GB vRAM. Η κάρτα γραφικών που θα φέρει αυτό το σύνολο χαρακτηριστικών θα φτάσει σε διπλής ακρίβειας υπολογισμούς επιδόσεων τα 4TFLOPs, ενώ σε μονής ακρίβειας τα 10 TFLOPs. Για να μεταφράσουμε τους αριθμούς, πρόκειται για το μεγαλύτερο άλμα, την υψηλότερη κορυφή που έχει φτάσει ποτέ κάρτα γραφικών σε υπολογισμούς επιδόσεων.

Οι αριθμοί δείχνουν να ικανοποιούν αρκετά την αγορά των gamer, καθώς στον κόσμο υπάρχουν αρκετοί ακόμα που έχουν τη δυνατότητα να δώσουν και 500 ευρώ για μια κάρτα υψηλών επιδόσεων, ώστε να απολαύσουν γραφικά υψηλής, άνω του Full HD, ποιότητας με ρυθμό ανανέωσης καρέ 60fps. Αλλά έχουμε άσχημα νέα γι’ αυτούς. Όλη η πρώτη σειρά της γενιάς Pascal με το chip GP100 (εξέλιξη του GM200 που ήταν η Titan X και η GTX980 Ti), θα αφορά την κατηγορία των HPC, η οποία εδώ και καιρό έχει μείνει πίσω για χάρη των gamers και του καταναλωτικού κοινού. Επομένως εδώ και 2-3 χρόνια όλες οι GPU που κατασκευάζονται δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές FP64 (διπλής ακρίβειας υπολογισμοί), με αποτέλεσμα να έχει μείνει η αγορά ανοιχτή και την Nvidia να θέλει να την εκμεταλλευτεί.

Παρ’ ολ’ αυτά, δε μας σταματάει από το να πούμε συνοπτικά τι προσφέρει η αρχιτεκτονική Pascal που έχει ανακοινωθεί από το 2015. Θέλοντας να κοιτάζει προς το μέλλον, η Νvidia σχεδίασε όλο το chipset της κάρτας βασισμένο στο DX12_1 με ανοιχτές δυνατότητες για μετέπειτα εκδόσεις. Η σχεδιασμός του επιτρέπει να φτάσει τα 17 δισεκατομμύρια transistors, διπλάσιο μέγεθος από την αντίστοιχη GM200 (GTX980 Ti, Titan X). Ο δίαυλος της μνήμης θα τρέχει στα 4096bit, η μνήμη θα είναι εγκατεστημένη με την τεχνολογία stacking memory που θα φτάνει τα 16GB για το καταναλωτικό κοινό, ενώ τα 32GB θα είναι διαθέσιμα για τις επαγγελματικές λύσεις. Οι επαγγελματικές λύσεις θα υποστηρίζουν την τεχνολογία NVLink καθώς και τη μικτή ακρίβεια υπολογισμών FP16, FP32 και FP64.

Οι gaming λύσεις που γνωρίζουμε ότι είναι εκείνες που καίνε περισσότερο τον κόσμο, καθώς αρκετοί σήμερα δεν προτιμούν την AMD λόγω κατανάλωσης ρεύματος και υψηλών θερμοκρασιών, κάτι που τείνει να αλλάξει με τους Zen Cores, περιμένοντας κάτι καλύτερο από την GTX 970 η οποία δεν ικανοποιεί σε αναλύσεις άνω του 1080p και κάτι οικονομικότερο από την αμέσως επόμενη επιλογή που είναι η GTX980, η οποία είναι μεν δυνατή σε αναλύσεις άνω των 1080p, αλλά λόγω μνήμης δεν δίνει τη δυνατότητα να φορτωθούν πλούσια γραφικά περιβάλλοντα.

Οι λύσεις αυτές θα είναι οι GP104 και GP106. Και τα δύο chip αυτά θα πρέπει να φτιαχτούν με θρησκευτική ευλάβεια, αφενός για να προσεχθούν λάθη του παρελθόντος, όπως με την GTX970 (GM204) κι αφετέρου να δοθούν στον κόσμο πλήρεις δυνατότητες gaming στις τιμές που το εγγυώνται. Είδαμε το chip GM206 (GTX 950, GTX 960) να είναι αρκετά φτωχό για το gaming προφίλ του σε χαρακτηριστικά, ενώ αρκετά πλούσιο σε τιμή. Ενώ το chip GM204 (GTX 970, GTX 980) είναι αρκετά δυνατό και αποδίδει καταπληκτικά, με την GTX 970 να έρχεται με «κουτσουρεμένα» 4GB και την GTX980 να έρχεται με τα φτωχά 4GB μνήμης, συγκριτικά με τον ανταγωνισμό.

H Nvidia, μαθαίνοντας από τα λάθη της, σχετικά με όσα προαναφέραμε, δηλαδή τα φτωχά χαρακτηριστικά και τις υψηλές τιμές, σε σχέση και με τον χρόνο που τις κυκλοφόρησε, γιατί όπως είπαμε ο ανταγωνισμός της AMD την έβγαλε εν μέρει εκτός τροχιάς, αποφάσισε να αλλάξει τον τρόπο τιμολόγησης των προϊόντων της. Η σειρά GP104 θα κυκλοφορήσει με τιμή εκκίνησης τα 300 δολάρια H.Π.Α. και το κορυφαίο μοντέλο θα αγγίξει τα 550 δολάρια Η.Π.Α. Δε μας δίνεται η δυνατότητα να κατονομάσουμε μοντέλα, αλλά ουσιαστικά μιλάμε για τις αντίστοιχες GTX970 και GTX980 της γενιάς αρχιτεκτονικής Pascal.

Τα μοντέλα που θα κυκλοφορήσουν με το chip GP104 θα έχουν βελτιωμένες επιδόσεις στο DX12, στο Vulkan και θα προσφέρουν VR/AR δυνατότητες. Μαζί με την επιπλέον υποστήριξη σε τίτλους, θα φέρουν και τη νέα τεχνολογία μνήμης GDDR5X που είναι πιο γρήγορη από τον πρόλογο GDDR5, έχει μεγαλύτερο εύρος μνήμης και υψηλότερους χρονισμούς. Συγκεκριμένα μοντέλα της σειράς GP104 θα φορούν HBM2 εικονική μνήμη. Πιο συγκεκριμένα, τα FLOPs που θα φτάνουν οι κάρτες αυτής της σειράς θα είναι μεταξύ 6-7TFLOPs, που συγκριτικά με τον πρόλογο που βρίσκεται στα 4.6TFLOPs στην κλίμακα επιδόσεων κατά τους υπολογισμούς, είναι ένα ικανοποιητικό νούμερο.

Η GTX 980 ήταν η πρώτη High End, κάρτα γραφικών που κυκλοφόρησε σε φορητά συστήματα. Το ίδιο θα γίνει και με την αντίστοιχή της του chip GP104, με τη θερμική κατανάλωση να αγγίζει το εύρος των 150 watt, προσφέροντας καλύτερες επιδόσεις τόσο σε φορητές, αλλά και σε σταθερές λύσεις. Συλλήβδην, αν κάποια σειρά καρτών πρέπει να περιμένετε οι gamer fans της Nvidia, αυτή είναι η σειρά με το chip GP104.

Αφού ολοκληρώσαμε το θέμα με το chip για τις γερές τσέπες, να πούμε περισσότερα και για τις πιο οικονομικές λύσεις, που θα έρθουν με το chip GP106. Με αυτό το chip θα φτιαχτούν λογικά οι αντίστοιχες GTX 950 και GTX 960 της γενιάς αρχιτεκτονικής Pascal. Οι κάρτες αυτές θα κυμαίνονται στα 250 δολάρια Η.Π.Α. και κάτω και θα είναι ένας πολύ καλός ανταγωνισμός και σε τιμή, αλλά και σε χαρακτηριστικά με τους προλόγους που αναφέραμε. Η κατανάλωση θα είναι κάτω από τα 120watt, που αυτή τη στιγμή βρίσκεται η GTX 960. Σε αυτά τα μοντέλα, πιθανόν η Nvidia να φτιάξει έναν ευρύτερο δίαυλο μνήμης, σπάζοντας το φράγμα των 128bit ακόμα κι αν μέσω τεχνολογίας Color Compression ικανοποιούσε η αντίστοιχη GM206.

Πιθανόν η πλακέτα που μας παρουσιάστηκε στη CES 2016 να είναι μία εκ των δύο chip GP104 ή GP106 στο πακέτο MXM που θα φτάνει τα 100watt. Ο βαθμός επίδοσης κατά τους υπολογισμούς σε FLOPs ανέβηκε στα 3TFLOPs έναντι των 2,3TFLOPs που είχε η GM206. Αν προσέξουμε τις κάρτες GM206 και GM204, θα παρατηρήσουμε ότι οι πρώτες είχαν τα μισά χαρακτηριστικά σχετικά με τις δεύτερες, κάτι που ίσως να συμβεί και τώρα. Μόνο που τώρα οι GP104 είναι αρκετά βελτιωμένες, συνεπώς κατά το ήμισυ βελτιωμένες θα είναι και οι GP106, αλλά με χαμηλότερη τιμή.

Και για να μιλήσουμε με πραγματικά μεγέθη, οι κάρτες με τα chip GP106, θα πρέπει να ξεπερνούν σε επιδόσεις εκείνες των GM206. Καθώς, όπως είdαμε στη CES 2016, η AMD παρουσίασε μια κάρτα Entry Level, συγκρίνοντάς την με την GTX 950 (GM206), δείχνοντας ότι καταφέρνει να πιάσει τις ίδιες επιδόσεις σε χαμηλότερη θερμοκασία. Επομένως, η GP106, αντίστοιχη της GTX 950, θα πρέπει να βελτιωθεί αρκετά ώστε να ξεπεράσει την αντίστοιχη αρχιτεκτονικής Polaris της AMD κρατώντας χαμηλά την κατανάλωση ρεύματος, δηλαδή τα 90watt που είναι τώρα.

Καταλήγοντας στις πιο φτηνές ακόμα λύσεις Entry Level βλέπουμε τα chip GP107 και GP108. Εδώ ο ανταγωνισμός είναι τεράστιος. Μπορεί να μην φαίνεται, αλλά στις οικονομικές κάρτες παίζεται μεγάλο παιχνίδι στην αγορά. Η AMD, εδώ και χρόνια προσπαθεί να πάρει μερίδιο της αγοράς της Nvidia και δείχνει να το έχει καταφέρει, φτιάχνοντας μια αντίστοιχη Entry Level που φτάνει τις επιδόσεις της GTX 950 σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Σε αυτό το εύρος θα πρέπει η Nvidia να κινηθεί αρκετά δυναμικά, όπως έκανε στο παρελθόν, φτιάχνοντας το καλύτερο δυνατό chip με την χαμηλότερη κατανάλωση που ξεκινούσε με τιμές κάτω των 60watt. Και ίσως αυτό να κάνει, καθώς λέγεται πως η αντίστοιχη της GM107, δηλαδή η GP107 κάρτα θα είναι με κάτω των 50watt κατανάλωσης.

Κλείνοντας, αυτή τη στιγμή η Nvidia έχει μια κυρίαρχη θέση στον τομέα των GPU, με περισσότερο από το 80% του μεριδίου αγοράς να είναι δικό της. Στις φορητές λύσεις ειδικά, έχει τις καλύτερες λύσεις και είναι ασύγκριτα καλύτερη σχετικά με τον ανταγωνισμό. Σχετικά με την τεχνολογία G-Sync η οποία πάει αρκετά καλά, αν και δεν υπάρχουν πολλές επιλογές, συγκριτικά με τις Free-sync λύσεις της AMD, η Nvidia έχει δείξει ότι μπορεί και κυριαρχεί στον τομέα των τελικών επιδόσεων, αφού και το πρόγραμμα της Nvidia GameWorks πάει με τα χίλια σε ίσιο δρόμο. Παράλληλα το ίδιο προσπαθεί και σε σημεία επιτυγχάνει η AMD, η οποία ξεκίνησε το πρόγραμμα GPUOpen, αντίπαλο δέος στο Nvidia GameWorks και αναμένεται μέσα στο χρόνο να κυκλοφορήσει GPUs αντίστοιχης τεχνολογίας και δυνατοτήτων. Και οι δύο εταιρείες έδειξαν με τι όπλα πάνε στον πόλεμο. Το μόνο που μένει είναι να δούμε αν μετράει τελικά το μέγεθος ή η τέχνη.