Nvidia

Чип построен на архитектуре, названной в честь английского математика Ады Лавлейс. Ада создала первую в мире программу для вычислительной машины Чарльза Бэббиджа. Ввела в употребление термины «цикл» и «рабочая ячейка», считается первым программистом в истории.

Характеристики фланманского чипа (AD102):

- техпроцесс - 5 нм (TSMC 4N);
- тактовая частота чипа: 2230 - 2520 (Boost) МГц. В зависимости от чипа и производителя карт, частоты могут отличаться.
- количество транзисторов - 76 млрд.;
- GDDR6X-видеопамять: ширина шины: 384 бит, ПСП: 1 Тб/сек., 21 ГГц, объем памяти - 24 Гб;
- тепловыделение - 450 Вт. Для нереференсных карт этот порог может быть поднят до 660 Вт.

Архитектурные изменения:

- тензорные ядра 4 поколения: 512 шт. (568 - в полной версии чипа);
- 128 RT-ядра 3 поколения (из 142 в полной версии);
- количество потоковых процессоров - 16384 шт (18176 - в полной версии чипа);
- количество модулей текстурирования - 512 шт. (568 - в полной версии чипа)

Новый разъем питания 12VHPWR (12+4), позволяющий подать карте до 600 Вт мощности.
Возможность объединить две карты вместе при помощи NVLink была убрана.

Чип построен на архитектуре, названной в честь американской ученой-компьютерщика, контр-адмирала ВМС США - Грейс Хоппер (Grace Hopper). Грейс Хоппер была одной из первых программистов компьютера Mark I, являлась пионером компьютерного программирования и изобретателем первого компилятора для языка программирования высокого уровня FLOW-MATIC (pre-COBOL).

Чип предназначен для разнообразных компьютерных вычислений, в т.ч. связанных с машинными обучением.

Характеристики чипа:

- техпроцесс - 4 нм (TSMC);
- тактовая частота чипа: до 1,41 ГГц;
- количество транзисторов - 80 млрд.;
- HBM3-видеопамять: ширина шины: 6144 бит, ПСП: 3 Тб/сек., частота 1215 МГц, объем памяти - 80 Гб;
- NVLink версии 4.0 для объединения нескольких карт.
- тепловыделение - до 700 Вт. - для версии в форм-факторе SXM5

Архитектурные изменения:

- тензорные ядра 4 поколения: 576 шт (SXM5);
- количество FP32-ядер - 15872 шт, FP64-ядер - 7936 шт. (SXM5); Максимально же в архитектуре доступны FP32-ядер - 18432 шт, FP64-ядер - 9216 шт.
- количество модулей текстурирования - 576 шт.

Чип построен на архитектуре, названной в честь Андре́-Мари́ Ампе́р (фр. André-Marie Ampère; 20 января 1775 — 10 июня 1836) — французского физика, математика и естествоиспытателя.

Чип предназначен для игровых видеокарт, продолжает собой эволюционное развитие архитектуры Nvidia Turing, представленной в 2018 г.

Характеристики фланманского чипа (GA102):

- техпроцесс - 8 нм на линии Samsung;
- тактовая частота чипа: 1395—1695(Boost)—1995(Max) МГц;
- количество транзисторов - 28 млрд.;
- DDR6X-видеопамять: ширина шины: 384 бит, ПСП: 936 Гб/сек., эффективная частота 19,5 ГГц, объем памяти - 24 Гб (Geforce RTX 3090);
- NVLink версии 3.0 для объединения нескольких карт (только для Geforce RTX 3090).
- тепловыделение - 350 Вт.

Архитектурные изменения:

- тензорные ядра 3 поколения: 328 шт. (336 - в полной версии чипа);
- 82 RT-ядра 2 поколения (из 84 в полной версии);
- количество оптимизированных потоковых процессоров - 10496 шт (10752 - в полной версии чипа);
- количество модулей текстурирования - 328 шт. (336 - в полной версии чипа)

В связи с возвросшим тепловыделением, в видеокартах Nvidia Ampere внедрена новая система охлаждения, состоящая из двух вентиляторов, один из которых выгоняет нагретый воздух за пределы системного блока, а другой - прогоняет воздух сквозь радиатор снизу вверх, где он потом удаляется вытяжным вентилятором корпуса.

Чип построен на архитектуре, названной в честь Андре́-Мари́ Ампе́р (фр. André-Marie Ampère; 20 января 1775 — 10 июня 1836) — французского физика, математика и естествоиспытателя.

Чип предназначен для компьютерных вычислений, знаменует собой различные качественные и количественные изменения по сравнению с предыдущей архитектурой - Nvidia Volta и является также основой для игровых чипов, вышедших в сентябре 2020 год и ставших основой для видеокарт серии Nvidia RTX 30.

Характеристики чипа:

- техпроцесс - 7 нм на линии TSMC;
- тактовая частота чипа: до 1,41 ГГц;
- количество транзисторов - 54,2 млрд.;
- HBM2-видеопамять: ширина шины: 5120 бит, ПСП: 1555 Гб/сек., частота 1215 МГц, объем памяти - 40 Гб;
- NVLink версии 3.0 для объединения нескольких карт.
- тепловыделение - более 400 Вт.

Архитектурные изменения:

- тензорные ядра 3 поколения: 430 шт, при уменьшении их количества по сравнению с Nvidia Volta (672 шт.), существенно увеличена их эффективность;
- количество FP32-ядер - 6912 шт, FP64-ядер - 3456 шт. В полной версии чипа: 8192 и 4096 шт соответственно. Потоковые процессоры также были оптимизированы;
- количество модулей текстурирования - 336 шт.
- технология Nvidia Multi-Instance GPU (MIG), позволяющая "разделить" чип на несколько (до 7-ми) виртуальных графических чипов, каждый из которых работает независимо от других как самостоятельный графический чип. Технология позволяет пользоваться совместно графическим чипом тем приложениям, которым не нужна вся его мощность, а лишь какая-то его часть.

Поддержка CUDA 11.

Чип построен на новой архитектуре, названной в честь Алана Тьюринга (Alan Mathison Turing), английского математика, логика и криптографа, оказавшего существенное влияние на развитие информатики.

Чип содержит большое количество нововведений и усовершенствований:

- техпроцесс - 12 нм (более улучшенный 16 нм техпроцесс);
- немного возросшая тактовая частота чипа: 1,6 - 1,8 ГГц;
- количество транзисторов возросло до 18,6 млрд.;
- более быстрая GDDR6 видеопамять с пропускной способностью до 672 Гб/сек., объем которой может достигать 24 Гб;

Архитектурные изменения:

- появление RT-ядер для работы с трассировкой лучей в режиме реального времени;
- тензорные ядра, предназначенные для операций глубокого обучения нейронных сетей (DLSS - Deep Learning Super-Sampling);
- проведена очередная оптимизация потоковых процессоров (со времен GeForce GTX 9XX), в частности, INT32 и FP32 команды выполняются в одном такте;
- количество потоковых процессоров было увеличено и составило 4608 шт (TITAN RTX);
- NVLink Bridge - высокоскоростной интерфейс для объединения нескольких видеокарт, взамен SLI;
- множество других улучшений,

Поддержка CUDA 6.0, DirectX 12.1 (Shader Model 6.1), Vulkan API.

Несколько позже на данной архитектуре были выпущены видеокарты GeForce GTX 16хх (Ti), которые не содержали в себе блоки трассировки лучей и машинного обучения.

Чип построен на новой архитектуре, названной в честь Алесса́ндро Во́льта (полное имя Алесса́ндро Джузеппе Анто́нио Анаста́сио Джеро́ламо Умберто Во́льта), итальянского физика, химика и физиолога, одного из основоположников учения об электричестве. Данный чип был разработан для применения исключительно в сфере компьютерных вычислений, содержит в себе различные нововведения и улучшения, в сравнении с предыдущей архитектурой (Pascal), на базе которой производились как игровые решения, так и вычислительные.

Характеристики чипа:

- техпроцесс - 12 нм (более улучшенный 16 нм техпроцесс);
- возросшая тактовая частота чипа: 1,2 - 1,6 ГГц;
- количество транзисторов возросло до 21,1 млрд.;
- HBM2-видеопамять, находящаяся на одной подложке с графическим чипом и имеющая пропускную способность свыше 800 Гб/сек., объем которой составляет от 12 до 32 Гб, в зависимости от решения;
- NVLink версии 2.0 для объединения нескольких видеокарт.

Архитектурные изменения:

- тензорные ядра в количестве 672 шт., предназначенные для операций глубокого обучения нейронных сетей (DLSS - Deep Learning Super-Sampling);
- количество потоковых процессоров для операций с дробными числами с точностью FP16 и FP32 было увеличено и составило 5120 шт, в максимально разблокированном чипе их число составляет 5376 шт;
- количество потоковых процессоров для чисел FP64 составило - 2688 шт., что и отличает видеокарты, предназначенные для вычислений, где требуется высокая точность, от потребительских видеокарт;
- количество модулей текстурирования - 336 шт.

Поддержка CUDA 7.0, OpenCL.

Чип GP100 представляет собой новую архитектуру, названную в честь Блеза Паскаля, французского математика, механика, физика, литератора и философа.

Впервые, после предыдущих трех поколений (GeForce 600,700,900), применен еще более "тонкий" техпроцесс производства - 16 нм. Это позволило:

- увеличить число транзисторов до 12 млрд. шт;
- увеличить число потоковых процессоров до 3840 шт (TITAN Xp);
- существенно увеличить тактовую частоту с 1 - 1,1 ГГц (GeForce GTX 9XX) до 1,6-1,7 ГГц;

Применена более скоростная память - GDDR5X, пропускная способность которой доходит до 500 Гб/сек и выше. Впервые использовалась память стандарта HBM2 в старшем чипе GP100.

Поддержка CUDA 6.0 (GP100), 6.1 (GP102, GP104, GP106, GP107, GP108), поддержка DirectX 12. Различные улучшения в части аппаратного кодирования/декодирования видео, компрессии данных и др.

Чип GM200 представляет собой новую архитектуру, названную в честь Джеймса Клерка Ма́ксвелла, британского физика, математика и механика.

Сохранен 28 нм техпроцесс производства. Количество транзисторов достигло 8 млрд. Количество потоковых процессоров несколько увеличилось по сравнению с предыдущим поколением (2880) и составило 3072 в самой старшей модели (GeForce GTX Titan X). При этом, потоковые процессоры были существенно оптимизированы. Результат этой оптимизации привел к тому, что, например, видеокарта GeForce GTX 970, содержащая 1660 шейдеров, могла соперничать в производительности с видеокартой предыдущего поколения - GeForce GTX 780 Ti, содержащей их 2880 шт, в части игровой производительности. Возросла и тактовая частота чипа, которая составила 1 ГГц и выше. Объем видеопамяти вырос до 12 Гб (GeForce GTX Titan X), но у более доступных в ценовом плане моделей он составил 4-6 Гб.

Поддержка CUDA 5.0, частичная поддержка DirectX 12.

Чип GK110 являет собой совершенствование архитектуры Кеплер.

При сохранении 28 нм техпроцесса производства в 2 раза увеличено количество транзисторов в чипе - 7 млрд. Количество потоковых процессоров также увеличилось почти в два раза - до 2880 шт. в старшей модели (Geforce GTX 780 Ti). Частота чипа, по сравнению с предыдущим поколением, была несколько снижена - до 876.

Обеспечена поддержка DirectX 11.1, OpenGL 4.5, OpenCL 1.2.

Чип основан на новой архитектуре и назван в честь Иоганна Кеплера (Johannes Kepler) немецкого математика, астронома, механика и оптика, а также - ученого, первым открывшего законы движения планет в Солнечной системе.

Техпроцесс производства - 28 нм, против 40-ка у предыдущего поколения. Количество транзисторов у старшей модели (Geforce GTX 680) - 3,5 млрд.

Частота чипа была существенно повышена и составила 1 Ггц и выше. При этом частота потоковых процессоров (универсальных шейдеров) сравнялась с частотой самого ядра. Количество шейдеров возросло троекратно по отношению к предыдущей архитектуре и составило 1536 шт. Объем видеопамяти был увеличен до 2 Гб, а ее пропускная способность возросла до почти 200 Гб/сек..

Внедрена технология динамического разгона - GPU Boost.

Стоит также отметить, что производительность чипа в части скорости операций с числами с плавающей запятой с точностью FP64 была снижена. Например, если у Geforce GTX 580 GFLOPS в FP64 составлял 197,6, то у Geforce GTX 680 только 128,8