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GeForce 800系列

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GeForce 800系列,是輝達研發的圖形處理器產品系列,用於筆記型電腦平台。此代顯示核心將採用新的Maxwell微架構(晶片代號將以『GM』開頭),以蘇格蘭理論物理學詹姆士·克拉克·麥克斯韋的名字命名。2014年初悄然發表的行動型顯示核心GeForce 820M,儘管列入GeForce 800系列,但仍採用GeForce 500系列『Fermi』架構的GF117顯示核心,因此僅僅是舊型號顯示核心更名而已。[1][2]首款基於Maxwell微架構的顯示核心實際為GeForce 700系列上的GeForce GTX 750以及750 Ti。[3][4][5]後來,NVIDIA也陸續發布行動平台的GeForce 800M系列的其他型號,除GeForce 830M、840M、GTX 850M以及GTX 860M的部分批次以外,其餘的均使用舊有顯示核心。NVIDIA宣佈新一代Maxwell核心的首發兩款產品將被命名為NVIDIA GeForce 900系列,分別為GTX 970和GTX 980。[6][7]而預計GeForce 800系列將使用在OEM市場,就像之前的GeForce 100GeForce 300系列。

事实速览 发布日期, 代号 ...
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概觀

用於GeForce 800系列上的『Maxwell』顯示核心架構,是用於GeForce 600以及700系列『Kepler』顯示核心架構的下一代,將首次在顯示核心上內建ARM架構的CPU核心。[8][9]NVIDIA的CEO黃仁勳稱,這樣做使得GPU更加獨立於主CPU[10]。NVIDIA稱『Maxwell』顯示核心架構對比『Kepler』架構,會有更高的圖形處理效能、更簡化的可程式性以及更好的能效比[11]

2010年9月NVIDIA宣布下一代顯示核心架構『Maxwell』。[12]首款基於『Maxwell』架構的消費級顯示核心的產品將於2014年早期發賣。[13]稍後將有基於『Maxwell』顯示核心的NVIDIA Tesla運算卡以及NVIDIA Quadro專業圖形卡。最後會有供手持式裝置使用的基於該架構的NVIDIA Tegra系統單晶片出現。[11]

架構特性

初期,Maxwell架構顯示核心,仍採用台積電的28nm製程,核心規模也較為有限。首代Maxwell顯示核心有GM107和GM108,均面向消費級市場,相比Kepler而言僅是多了一些Kepler架構所沒有的附加功能特性,性能、功耗及能效比上與Kepler相去不遠。這些新增的特性主要有:

  • NVENC效能的加強。NVENC是NVIDIA開發的視訊解碼器,在初代Maxwell顯示核心上的效能為1.5倍到2倍於Kepler顯示核心,在6到8倍的回放速率使仍能實時解碼。[14]
  • PureVideo效能加強。NVIDIA提升了Maxwell的視訊解碼快取和記憶體存取效率,稱在Pure Video E功能集視訊解碼時,比以往的有8到10倍效能提升。然而,H.265硬體解碼的支援度仍然不完整,需要軟體以及硬體共同執行。[14]
  • 新增一個電源模式『GC5』。當顯示核心進行視訊解碼作業時,會進入一個新的『GC5』電源模式,只保留視訊解碼所需的電路單元的電力供應,節省電力。[14]
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顯示記憶體

GM107的L2快取,由GK107的256KB,大幅增加到2MB,大大降低對顯示記憶體的頻寬需求。相應地,NVIDIA僅為GM107的使用128位元的記憶體控制器位寬,而GM107的效能與kepler的192位元記憶體位寬的GK106不相上下,除此以外,減少了記憶體位寬,還會節省電能。[14]

SMM

Kepler時代,CUDA核心/流處理器陣列被NVIDIA稱作SMX,而Maxwell的設計,則改稱SMM。SMM陣列中,各陣列是分離獨立的,因此陣列中的4個排程引擎控制各自所屬的FP32 CUDA核心、載入/存儲單元以及特殊功能單元,不像Kepler那樣一個排程引擎需要共用資源。不過,紋理單元以及FP64 CUDA核心則仍然是共用的。[14]SMM提供比SMX更細粒度的資源分配,當負載並非為共用資源最佳化時節省電力。NVIDIA稱128個CUDA核心的SMM可以達到192個CUDA核心的SMX的90%的效能。[14]

通用運算

相比GK110/GK208支援CUDA 3.5,GM107可以支援CUDA 5.0通用運算庫。在GK110/GK208上現身的動態並行以及HyperQ,基於Maxwell架構的顯示核心會全面支援。Maxwell架構為32位元整數的原子操作提供原生共用記憶體,支援32位元和64位元的數據比較和交換(compare-and-swap,CAS),可實現其它形式的原子操作功能。

API

Maxwell架構全面支援DirectX 12。[15]

繼任架構

接替『Maxwell』顯示核心架構的,是NVIDIA於2013年3月宣布的代號『Volta』的顯示核心架構。[16]2014年,這個構想的架構被定名為『Pascal』[17][18] 『Pascal』將實現片上堆疊式動態隨機存取記憶體(DRAM),或稱『片上顯示記憶體』,統一記憶體架構以及NVLink。[19][17]

產品介紹

桌上型平台

首款基於Maxwell架構的顯示核心是GM107,但它卻被劃入GeForce 700系列,是為GeForce GTX 750和GTX 750 Ti,均使用28奈米製程,[14]它們均於2014年2月18日發布。GeForce GTX 750和GTX 750 Ti的TDP分別僅為55瓦和60瓦,這樣使得它們都能直接從PCIe插槽中獲取足夠的電能而無需輔助供電連接埠。[14]第二款基於Maxwell架構的顯示核心GM204被劃入GeForce 900系列,是為GeForce GTX 970和GTX 980,它們均於2014年9月19日發布。

行動平台

GeForce 800M的首發產品是GeForce 820M[20] - 使用『Fermi』顯示核心架構的GF117顯示核心,僅支援PCI-E 2.0,但支援DirectX 11.2、OpenGL 4.4、OpenCL 1.1、FXAA以及Optimus雙顯示核心切換,搭載DDR3顯示記憶體。其後發布的GeForce 830M、840M使用規格較低,但基於Maxwell架構的GM108顯示核心。GeForce GTX 850M以及GTX 860M後來推出的批次,採用GM107顯示核心。GeForce GTX 860M早期版本、870M以及880M均使用GK104核心,但各型號的核心配置不一。

晶片規格

GeForce 800系列本代僅供筆記型電腦使用,而同架構的桌上型電腦用圖形處理器產品,則為GeForce 900系列以及GeForce GTX 750/750Ti。

  • 1 統一渲染器/流處理器數量 : 紋理映射單元數量 : 渲染輸出單元數量
  • 2 畫素填充率的估算:ROP的數量乘以基準核心時脈速率(時脈單位Hz),單位畫素數每秒(P/s)
  • 3 紋理填充率的估算:TMU的數量乘以基準核心時脈速率(時脈單位Hz),單位紋理數每秒(T/s)
  • 4 全系列可支援Direct3D 12,但功能層級會是更低的Feture Level 11_0
  • 5 單精度浮點數處理效能的估算,由著色器時脈乘以CUDA核心/流處理器數量和每時鐘週期CUDA核心/流處理器指令數;雙精度浮點數處理效能的估算:核心代號「GMxxx」的為單精度浮點數的1/32,核心代號「GKxxx」的為單精度浮點數的1/24
  • 6 時脈資料與實際使用的可能有差別,核心代號「GFxxx」的核心時脈分為兩部分:CUDA核心時脈/著色器時脈
更多信息 型號, 推出年分 ...
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參見

參考資料

外部連結

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