Ну вот и дошло дело до практического знакомства с новой графической архитектурой компании NVIDIA и первым решением на её основе — GeForce GTX 480. Думаем, что не будет преувеличением сказать, что сегодняшнего анонса заждались все: и поклонники компании, и просто интересующиеся 3D-видеокартами, и даже пользователи продукции конкурента. Первым нужно было подтверждение способностей любимой компании, вторым и третьим — сильная конкуренция и широкий выбор на рынке видеокарт для ПК.

Самой NVIDIA также уже очень желательно было обновить графическую архитектуру, ведь предыдущие чипы поддерживают только возможности DirectX 10 и DirectX 10.1, а главный конкурент ещё с осени предлагает всем желающим решения с поддержкой DirectX 11, и игры с использованием возможностей последней версии этого API уже давно начали и продолжают появляться.

Хотя с момента появления первых данных о новой архитектуре прошло не так уж много времени, может показаться, что ждать пришлось слишком долго. Эта ситуация объясняется психологическим фактором, ведь вычислительную архитектуру «Fermi» анонсировали ещё осенью прошлого года, а почти все подробные технические данные были рассказаны ещё в январе. Мы даже выпустили тогда специальный обзор архитектуры GF100, который во многом повторяет первая часть сегодняшнего материала.

Именно поэтому многим читателям кажется, что задержка с выпуском была слишком большая, что-то около полугода. На самом деле перенос был всего лишь один — трёхмесячный. Изначально планировался выход новых решений в последнем квартале 2009 года, который затем был передвинут на квартал вперёд.

Причина долгого ожидания выхода новых решений на рынок довольно проста, и не всё тут зависело от NVIDIA. Понятно, что выпуск настолько мощного и большого GPU (более чем три миллиарда транзисторов) был возможен только при помощи нового 40-нм технологического процесса фабрик TSMC. Вот с ним как раз и возникли проблемы. Длительное и мучительное освоение техпроцесса начиналось с мобильных графических чипов AMD и настольного RV740 (он оказался не очень удачным), а также — с мобильных решений архитектуры GT21x компании NVIDIA.

Конкурент справился с выпуском новых чипов на этом техпроцессе несколько быстрее, так как его топовый RV870 всё же значительно проще с точки зрения количества транзисторов и потому, что это — доработанная предыдущая архитектура, а не полностью новая, как GF100. В дальнейшем вышли и другие чипы, предназначенные для среднего и нижнего ценовых диапазонов, но и после этого проблемы с производством никуда не испарились, той же AMD продолжает не хватать 40-нм чипов, чтобы удовлетворить требования рынка.

Как мы уже писали в теоретической статье, кодовое обозначение GF100 расшифровывается так: «GF» в данном случае означает графический («Graphics») чип, основанный на вычислительной архитектуре «Fermi», а число «100» — принятое для продуктов NVIDIA наименование первого из чипов архитектуры, нацеленного на верхний ценовой диапазон рынка.

Архитектура GF100 поддерживает все нововведения современного DirectX 11 API, такие как аппаратная тесселяция и вычислительные возможности DirectCompute. Более того, архитектура GF100 спроектирована с учётом будущих возможностей API и потребностей графических приложений, таких как трассировка лучей и физические эффекты.

В GF100 используется третье поколение потоковых мультипроцессоров (Streaming Multiprocessor) с более чем удвоенным количеством вычислительных ядер (CUDA cores), по сравнению с предыдущей архитектурой. Количество и производительность других исполнительных блоков также были увеличены в GF100, но наиболее важным изменением архитектуры является то, что геометрический конвейер в новом GPU впервые за многое время подвергся весьма значительной переработке.

Для того, чтобы соответствовать новым возможностям DirectX 11 и современных графических приложений, в этом GPU значительно увеличена пиковая производительность обработки геометрии, геометрических шейдеров и stream out. И, что особенно важно, этот GPU очень быстр в тесселяции, самом важном нововведении DirectX 11.

Графический конвейер GF100 специально спроектирован с учётом этих возможностей, он способен обеспечить действительно высокую производительность для тесселяции и обработки геометрии. В новом GPU архитектура традиционной геометрической обработки уступила место новой архитектуре, использующей несколько так называемых полиморфных движков (PolyMorph Engines) и блоков растеризации (Raster Engines), работающих параллельно, по сравнению с одним таким блоком во всех предыдущих поколениях GPU.

В плюс возможностям графического процессора идёт и новая архитектура подсистемы памяти. Полноценные кэши первого и второго уровней обеспечивают быстрый доступ к геометрическим атрибутам для потоковых процессоров и блоков тесселяции.

Есть у GF100 и другие сильные стороны, раскрывающие возможности архитектуры Fermi. В последнее время большое значение имеют неграфические вычисления на GPU, предъявляющие специфические требования к аппаратной части. И основными изменениями в GF100, связанными с повышением эффективности вычислительных алгоритмов, являются быстрое переключение контекста между графическими и неграфическими расчётами, конкурентное исполнение вычислительных программ и улучшенная архитектура кэширования, эффективная для таких задач, как трассировка лучей и искусственный интеллект.

Из других нововведений можно также отметить улучшенную производительность атомарных операций (atomic operations), что ускоряет такие алгоритмы, как рендеринг полупрозрачных поверхностей без предварительной сортировки (order independent transparency)