NVIDIA обяви геймърската си серията графични карти GeForce RTX 30 “Ampere”

В раздел: Новини от Denislav Slavchev (acdc) на 2.09.2020,

 

С голямо очакване, след множество слухове и неколкократно изтекла информация, NVIDIA вчера обяви следващото поколение видеокарти от серията GeForce RTX 30. Геймърският и графичния вариант на архитектурата Ampere на NVIDIA са изградени върху оптимизирана версия на 8 nm процес на Samsung. NVIDIA рекламира новите карти като едно от най-големите увеличения при геймърската производителност. Същевременно най-новото поколение GeForce също ще идва и с някои нови функции, които допълнително ще отделят картите на NVIDIA от и преди серията RTX 20, базирана на Turing.

NVIDIA обяви само първите три карти, които съставляват новата серия RTX 30 – RTX 3090, RTX 3080 и RTX 3070.
Всички тези карти стартират в рамките на месец в малко по-различно време една от друга – RTX 3090 и RTX 3080 ще бъдат първи. Двете карти от своя страна ще бъдат наследници на GeForce RTX 2080 Ti и RTX 2080/2080 Super, достигайки нови върхове в графичната производителност, макар същевременно да достигат и нови върхове в цените ( конкретно RTX 3090). Първата карта, която ще се появи на пазара и ще бъде пуснат в продажба на 17 септември на цена $700 е RTX 3080. След седмица ще я последва още по-мощният GeFoce RTX 3090, който трябва да се появи на пазара на 24 Септември на цена $ 1500. И накрая, в началото на следващия месец ще излезе RTX 3070 на цена $ 499 долара, която се очертава като най-добрата сделка за масовия геймър.

 

 

Както традиционно се случва с NVIDIA, на публичното представяне вчера нямаше никакви по-задълбочени архитектурни анализи. Все пак от многобройните клипове и презентационни материали има някаква прилична представа за това какво да очакваме от RTX 30 серията. Ще трябва да изчакаме NVIDIA да направи технически брифинг, за по-задълбочен анализ на архитектурата.

На най-високо ниво, Ampere и конкретно GA102 GPU, използван в топ моделите на линията, носи няколко основни хардуерни подобрения в гамата на NVIDIA. Най-голямото от тях е непрекъснато намаляващият размер на транзисторите, благодарение на персонализираната версия на 8 нанометровия процес на Samsung. Информацията за този технологичен процес е доста ограничена, защото той не е използван много, но знаем, че това е най-плътният традиционен процес на Samsung, който не е EUV, получен от техния по-ранен 10 nm процес.

 

 

Изглежда NVIDIA се оказва малко закъсняла при преминаването към по-фини процеси, защото отново е развила афинитет към големи чипове, които изискват високи добиви (малко дефекти) на вафлите, но при всички случай 8 nm процес на Samsung е пълен скок между поколенията от предишния им 12 nm „FFN“ на TSMC, който сам по себе си е оптимизирана версия на 16 нанометровия процес на TSMC. Така че плътността на транзисторите на NVIDIA се е увеличила значително, което е довело до 28 млрд. транзисторен чип в случая на GA102, което се е отразило на огромния брой CUDA ядра и друг наличен хардуер. Докато архитектурите от средното поколение като Turing и Maxwell дължат по-голямата част от своята производителност на архитектурно ниво, Ampere (като Pascal преди това) се възползва значително от скока в литографските процеси. Единственият проблем във всичко това е, че докато NVIDIA може да опакова повече транзистори от всякога в един чип, консумацията на енергия възвръща своя голям ръст, което е отразено в TDP на новите карти.
NVIDIA не дава конкретни размери на кристала за GA102, но въз основа на някои снимки изглежда е над 500 кв. мм. Което е значително по-малко от огромните 754 кв. мм на TU102, но все пак е огромен чип и сред най-големите чипове, произведени от Samsung.

От изчислителна гледна точка Ampere изглежда доста като Volta, като същото може да се каже и от гледна точка на графиката. GA102 не въвежда никакви екзотични нови функционални блокове като RT ядра или тензорни ядра, но техните възможности и относителен брой са променени. Най-забележителната промяна тук е, че подобно на “Ampere GA100”, геймърската част на Ampere наследява актуализирани и по-мощни тензорни ядра, които NVIDIA нарича ядро ​​от трето поколение. Един SM на Ampere може да осигури двойна тензорна пропускателна способност спрямо Turing SM. FP16 производителността на ядрото на NVIDIA се е увеличила повече от два пъти спрямо предишното поколение.

 

 

Междувременно NVIDIA потвърди, че тензорните ядра влизат не само в GA102, а и в други графични процесори Ampere, така че NVIDIA не се е задържала тук по отношение на основните характеристики на тензора. Като цяло този фокус върху основната производителност на тензорите подчертава ангажираността на NVIDIA към задълбочено обучение и производителност на AI, тъй като компанията вижда дълбокото обучение не само като двигател на бизнеса си с центрове за данни, но и на бизнеса си с игри. Трябва да си спомним само за технологията Super Sampling (DLSS) на NVIDIA, за да разберем защо. DLSS разчита отчасти на тензорните ядра, за да осигури възможно най-голяма производителност, а NVIDIA все още търси повече начини, за да ги използва по-добре.

 

 

RT ядрата (Ray tracing) също са подсилени, но до каква степен не е много ясно още. Освен че има повече от тях като цяло в GA102, с по-голям брой SM, отделните RT ядра се оказват до 2 пъти по-бързи, като NVIDIA вероятно цитира производителността на пресичане на лъчи/триъгълници.

Като цяло, по-бързите RT ядра са много добра новина за амбициите на компанията за подобряване приложимостта на Ray tracing-а в игралната индустрия, тъй като тази технология имаше голяма загуба на производителност на картите от серия RTX 20. Казано честно и NVIDIA RTX30 няма да може да премахне напълно това ограничение – Ray tracing-a изисква огромни ресурси, но повече и балансиран хардуер, може да помогне за намаляване на тези загуби.

И накрая, но със сигурност не на последно място, е въпросът за шейдърните ядра. Това е областта, която е най-непосредствено важна за производителността на игрите, а също и областта, за която NVIDIA каза най-малко вчера. Знаем, че новите карти от серия RTX 30 съдържат огромен брой FP32 CUDA ядра и това идва благодарение на това, което NVIDIA обозначава като “2x FP32” в тяхната SM конфигурация. В резултат на това дори вторият модел в йерархията (RTX 3080) предлага 29,8 TFLOPs за FP32 шейдър производителност, повече от два пъти от предходното поколение RTX 2080 Ti. Казано накратко, в тези графични процесори има невероятен брой ALU и честно казано много повече, отколкото бихме очаквали, предвид броя на транзисторите.

В заключение, докато чакаме повече техническа информация за новите карти, трябва да се отбележи, че в нито един от документите на NVIDIA, съдържащи някакви спецификации, или други материали, не се споменават никакви допълнителни графични функции в картите. За справка, Turing беше доста по-напред в това отношение, предлагайки функциите, които щяха да се превърнат в новия DirectX 12 Ultimate. Наистина в момента няма някакъв по-висок набор от функции, към които NVIDIA да се стреми, но все пак е малко странно да не извади една или две нови графични функции от прословутата си шапка, само и само, да впечатли публиката.

I/O: PCI Express 4.0, SLI и RTX IO
GeForce картите Ampere на NVIDIA също носят със себе си подобрени I/O възможности. Макар че тук едва ли има нещо новаторско само по себе си, особено в сравнение с огромното количество хардуер, което NVIDIA хвърля за производителност, всичко това допълнително помага да се поддържа графичната производителност.
Тук определено акцента е върху PCI Express 4.0, който беше представен в Ampere A100, въпреки, че едва ли може да донесе някакво видимо подобрение на производителността при RTX 30.

Междувременно изглежда, че поддръжката на SLI ще остане поне с още едно поколение. Картата NVIDIA RTX 3090 има единичен конектор NVLInk за SLI и други мулти GPU приложения. Така че рендерирането с мулти GPU конфигурации остава все още живо.
В презентацията на NVIDIA нямаше допълнителни подробности за функцията, но трябва да се отбележи, че принципно Ampere представя NVLink 3, което ако NVIDIA го използва за RTX 3090, означава, че 3090 вероятно ще има двойно по-голяма честотна лента от NVLink при RTX 2080 Ti.

 

 

Като цяло подозренията са, че включването на NVLInk при RTX 3090 е по-скоро заиграване с потребителите на изчисления. Много от тях ще се поблазнят от бърза потребителска карта с 24 GB VRAM, благодарение на това колко важен е обемът на VRAM за по-напредналите модели за дълбоко обучение. И все пак да не забравяме, че NVIDIA никога не пропуска възможност да продаде свой продукт и на графичния фронт.

Със стартирането на серията RTX 30, NVIDIA също обявява нов набор от I/O функции, които те наричат ​​RTX IO. На високо ниво това изглежда е внедряването от NVIDIA на предстоящия API на DirectStorage на Microsoft, който е като при конзолата Xbox Series X, където за първи път стартира, позволявайки директно, асинхронно поточно предаване на приоритетни потоци данни от хранилището към GPU. DirectStorage заобикаля процесора за голяма част от тази задача и чрез разширението RTX IO може да подобри както латентността на I/O, така и пропускателната способност към GPU, като позволява на GPU да извлича директно ресурсите, от които се нуждае.

Най-значителната иновация тук, освен че Microsoft предоставя стандартизиран API за технологията е, че GPU Ampere са в състояние директно да декомпресират потоците. Потоците от данни при игрите често се компресират за целите на съхранението и в момента декомпресирането на тези активи до нещо, което GPU може да използва, е работа на процесора. Разтоварването на тази задача от процесора не само го освобождава за други задачи, но в крайна сметка GPU се освобождава изцяло от посредник, което помага за подобряване на производителността на поточното предаване на данни и времето за зареждане на игрите.

Подобрение на енергийната ефективност на Ampere? Вероятно не!
В допълнение към цялостната производителност на видеокартата, вторият голям технологичен стълб на NVIDIA, като част от тяхното представяне, беше цялостната енергийна ефективност. Тъй като енергийната ефективност е крайъгълен камък в дизайна на графичния процесор – графичните натоварвания са прекалено паралелни и производителността на графичния процесор е ограничена от общата консумация на енергия – енергийната ефективност е чест фокус при всички графични процесор. За стартирането на серията RTX 30, изглежда NVIDIA му е обърнала особено внимание.

Като цяло NVIDIA твърди, че Ampere предлага 1,9 пъти увеличение на енергийната ефективност, което е малко изненадващо твърдение за този скок между технологичните процеси.
Странното в случая е, че енергийната ефективност обикновено се измерва при фиксирано ниво на консумация на енергия, а не при фиксирано ниво на производителност. По същество тази графика сравнява Turing в най-лошия си сценарий с Ampere в най-добрия си.

 

 

Ако всъщност направите сравнение с фиксирана мощност, тогава Ampere няма да изглежда толкова добре в графиката на NVIDIA. Докато Turing удря 60fps при 240W в този пример, кривата на производителност на Ampere има около 90fps. Това, което е сигурно е, че това все още е значително подобрение, но е само 50% подобрение в производителността за ват. В крайна сметка точното подобрение в енергийната ефективност ще зависи от това къде в графиката вземате точката, но е ясно, че подобренията на енергийната ефективност с Ampere, при нормално дефинирани показатели, няма да бъдат 90%, както твърди слайдът на NVIDIA.

Всичко това е отразено в TDP рейтингите на новите карти от серията RTX 30. RTX 3090 консумира огромните 350 W мощност и дори RTX 3080 “лапа” 320W. Ако вземем твърденията за производителност на NVIDIA – че RTX 3080 предлага до 100% повече производителност от RTX 2080, тогава това е 49% увеличение на консумацията на енергия, за ефективно увеличение на производителността за ват от само 34% . А сравнението за RTX 3090 е още по-брутално, като NVIDIA претендира за 50% увеличение на производителността при 25% увеличение на консумацията на енергия, за нетна печалба от енергийната ефективност само 20%.
В крайна сметка е ясно, че голяма част от печалбата на производителност на NVIDIA Ampere ще дойде от по-високите нива на консумация на енергия. С 28 млрд. транзистора, картите ще бъдат бързи, но ще бъдат лакоми за мощност повече отвсякога.

GDDR6X
Извън самата архитектура на GA102, NVIDIA въвежда и поддръжка за друг нов тип памет – GDDR6X. Разработена от Micron и NVIDIA и еволюция на GDDR6, GDDR6X е проектирана да позволява по-високи тактови честоти на шината на паметта (и следователно по-голяма честотна лента на паметта) чрез използване на многостепенна сигнализация на шината на паметта. Това бележи третата технология за памет от толкова поколения за NVIDIA, след като премина от GDDR5X към GDDR6 към GDDR6X
Micron волно, или неволно, “случайно” изпусна информация по темата миналия месец, когато публикува някои ранни технически документи за технологията. Така, че едва ли има какво повече да ни каже NVIDIA по този въпрос.

HDMI 2.1 и AV1 са налични, VirtualLink е изхвърлен
При дисплейните I/O интерфейси, новите карти  от серия GeForce RTX 30 Ampere, също имат няколко значителни промени. Най-важната от тях е, че най-накрая има поддръжка на HDMI 2.1, който идва в някои телевизори. HDMI 2.1 предлага няколко функции, но най-вече поддържа много по-голяма честотна лента на кабела, което позволява много по-високи резолюции и честоти на опресняване на 8K телевизори или 4K дисплеи, работещи с над 165Hz. Този значителен скок в честотната лента, дори поставя HDMI пред DisplayPort, поне засега.
Все още обаче чакаме потвърждение от NVIDIA дали ще се поддържа пълната скорост от 48Gb/s в новите GeForce карти. Някои телевизори с HDMI 2.1, поддържат по-ниски скорости на предаване на данни, така че не е невъзможно и NVIDIA да е направила същото тук.
Другата черта на HDMI 2.1 от гледна точка на игрите е поддръжка на променливи честоти на опресняване през HDMI. Тази функция обаче не е изключителна за HDMI 2.1 и вече беше представена при RTX 20 картите на NVIDIA, така че макар поддръжката за нея да е повече полезна тук, с по-голямата пропускателна способност на кабела, технически тя не е нова функция за картите на NVIDIA.
Междувременно портовете VirtualLink , които бяха въведени в серията карти RTX 20, са на път да изчезнат. Опитът на индустрията да изгради порт, комбиниращ видео, данни и захранване в един кабел за VR очила, се провали и никой от големите производители  (Oculus, HTC, Valve) не използва порта. Така че няма да намерите този порт в картите серия RTX 30.

 

 

И накрая, докато сме на тема видео, NVIDIA също потвърди, че новите графични процесори Ampere включват актуализирана версия на своя блок за декодиране на видео NVDEC. Довеждайки блока до това, което NVIDIA нарича Gen 5, производителят е добавил поддръжка за декодиране на новия AV1 видео кодек.

Предполага се, че предстоящият безплатен кодек ще стане фактически наследник на H.264/AVC, независимо, че HEVC е на пазара от няколко години (поддържа се във всички съвременни GPU).  Ситуацията обаче с безумните лицензионни отчисления около кодека, обезкуражи приемането му. За разлика от това, AV1 трябва да осигурява подобно или малко по-добро качество от HEVC, без лицензионни начисления за използването му при разпространението, което го прави много по-желан за създателите на съдържание. Единственият недостатък на AV1 е, че е доста тежък за процесора, което прави хардуерното декодиране особено важно, дори и в настолни компютри от висок клас, за да се избегне обвързването на процесора с тази задача и да се осигури безпроблемно гладко възпроизвеждане.

NVIDIA не навлезе твърде много в подробности за това какво включва тяхната поддръжка за AV1, но в отделна публикация в блога се споменава 10-битова поддръжка на цветове и 8K декодиране. Същевременно не се споменава нищо за по-нататъшни подобрения на блока NVENC на компанията. Той беше последно ревизиран за старта на Turing, подобрявайки обхвата на възможностите за кодиране HEVC на NVIDIA и цялостното качество на изображението HEVC & H.264. Независимо от това все още е твърде рано за хардуерно AV1 кодиране, тъй като някои от уникалните свойства на този кодек превръщат хардуерното кодиране в доста костелив орех.

 

Източник: Anandtech

Подобни публикации:

• Sparkle предлагат 3D очила и софтуер с продуктите си
• Изпълнителният директор на NVIDIA казва, че днес закупуването на GPU без Ray tracing e “безумие”
• Crysis 2 – върви дори на 8800GT, но…
• Слухове около NVIDIA GeForce RTX 3070 Ti и RTX 3080 Ti
• NVIDIA изгражда свой суперкомпютър с Volta

Етикети: Ampere, GeForce, NVIDIA, RTX 3070, RTX 3080, RTX 3090