Pascal (mikroarchitektura)

Pascal je kódové označení pro GPU mikroarchitekturu společnosti Nvidia, která vyšla v dubnu roku 2016 jako nástupce architektury Maxwell. Byla pojmenována po francouzském matematikovi Blaisi Pascalovi.

Tato architektura je používána u spotřebitelských grafických karet GeForce série 10 a u grafických karet pro pracovní stanice, servery a superpočítače s označením Quadro a Tesla.

Architektura

Prvním vydaným čipem architektury Pascal byl GP100 používaný především v modelu Tesla, který je cílen na datová centra, velké servery a superpočítače.^[1]. Následoval grafický čip GP104, který se nachází ve výkonných grafických kartách a jehož shaderové jednotky jsou více podobné těm u Maxwellu.

Mezi vylepšení architektury čipu GP100 oproti Maxwellu patří:

• Jedna renderovací jednotka (Render Output Unit - ROP) Pascalu má 64 CUDA jader. Pro srovnání, Maxwell jich měl 128, Kepler 192, Fermi 32 a Tesla pouze 8.
• Podpora CUDA 6.0.
• High Bandwidth Memory 2 - některé karty mají 16 GB HBM2 s 4096bitovou datovou sběrnicí a rychlostí paměti 720 GB/s.
• Unified memory (unifikovaná paměť) - umožňuje CPU a GPU využívat jak paměť RAM, tak paměť VRAM za pomocí technologie Page Migration Engine.
• NVLink - datová sběrnice vysoké rychlosti pro komunikaci mezi GPU a CPU nebo mezi více GPU. NVLink umožňuje mnohem vyšší přenosovou rychlost než má SLI Bridge. Podle odhadů 80-200 GB/s. NVLink se používá pouze u profesionálních karet (Quadro, Tesla) nebo u nové "herní" generace Turing (RTX 2080 Ti atd.).^[2]
• 16bitové operace (FP16) s desetinnými čísly jsou dvakrát rychlejší než s 32bitovými čísly (FP32) a čtyřikrát rychlejší než s 64bitovými čísly (FP64).
• Dvakrát více registrů na každé CUDA jádro než měl Maxwell.
• Více sdílené paměti.
• Dynamic Load Balancing Scheduling system. Umožňuje rozplánovat využití GPU pro různé operace, což umožňuje plné využití grafické karty.

Mezi vylepšení architektury čipu GP104 patří:

• Podpora CUDA 6.1
• GDDR5X - nový paměťový standard podporující přenos dat rychlostí 10 Gbit/s navíc s vylepšenou kontrolou paměti.
• Simultaneous Multi-Projection - vytváření více projekcí jediného geometrického obrazu.
• DisplayPort 1.4, HDMI 2.0b.
• Delta Color Compression čtvrté generace.
• Enhanced SLI Interface - zrychlení rozhraní SLI oproti předchozím verzím
• Hardwarové dekódování HEVC Main10, Main12 a VP9.
• NVENC Hardwarové kódování HEVC Main10.
• Podpora HDCP 2.2 pro přehrávání DRM chráněného 4K obsahu.
• GPU Boost 3.0.

Čipy

• GP100 - Využíván v modelech Nvidia Tesla P100 a Quadro GP100. Je určen pro GPGPU aplikace, které často počítají s 64bitovými (a také jednoduššími) desetinnými čísly, nebo pro deep learning. Využívají HBM2 paměť.
• GP102 - Využíván v modelech TITAN Xp, Titan X, GeForce GTX 1080 Ti, které disponují pamětí GDDR5X, a také v modelech Quadro P6000 a Tesla P40.
• GP104 - Využíván v modelech GeForce GTX 1070 a GTX 1080. GTX 1070 má čtvrtinu shaderových jednotek deaktivovanou a na rozdíl od GTX 1080, která disponuje GDDR5X pamětí, má paměť GDDR5.
• GP106 - Využíván v modelu GTX 1060 s pamětí GDDR5 a v modelu Quadro P2000.
• GP107 - Využíván modely GTX 1050, GTX 1050 Ti, Quadro P1000, Quadro P600 a Quadro P400.
• GP108 - Využíván v modelu GeForce GT 1030.

Seznam produktů GeForce série 10

Desktopové

• Podporované grafické výstupy jsou DisplayPort 1.3/1.4, HDMI 2.0b, DVI dual link
• Podporovaná rozhraní jsou Direct3D 12.0 (12_1), OpenGL 4.6, OpenCL 1.2 a Vulkan 1.0

Model	Proces (nm)	Tranzistory (miliardy)	Rozhraní	Počet CUDA jader	Takt			Paměť			Tepelný výkon (W)
					Základní takt jádra (MHz)	Boost takt jádra (MHz)	Takt paměti (MT/s)	Velikost (GB)	Typ	Šířka sběrnice (bit)
GeForce GT 1030	14	1,8	PCIe 3.0 x4	384	1227	1468	6000	2	GDDR5	64	30
GeForce GTX 1050		3,3	PCIe 3.0 x16	640	1354	1455	7000			128	75
GeForce GTX 1050 Ti				768	1290	1392	7000	4
GeForce GTX 1060 3GB	16	4,4		1152	1506	1708	8000/ 9000	3		192	120
GeForce GTX 1060 6GB				1280				6
GeForce GTX 1070		7,2		1920		1683	8000	8		256	150
GeForce GTX 1080				2560	1607	1733	10000/ 11000		GDDR5X		180
GeForce GTX 1080 Ti		11.8		3584	1481	1582	11008	11		352	250
NVIDIA TITAN X					1417	1531	10008	12		384
NVIDIA TITAN Xp				3840	1405	1582	11408

Odkazy

Reference

1. Oficiální stránky Nvidia - Nvidia Tesla
2. Nvidia - Inside Pascal: NVIDIA’s Newest Computing Platform

Externí odkazy