Testy kart NVIDIA GeForce GTX 480 i GTX 470 (Fermi)

Różnic w stosunku do poprzednich konstrukcji nie ma wcale tak dużo jak oczekiwaliśmy. Wszystko zostało podporządkowane zgodności z DirectX 11. Nowy układ zbudowany został z 3 miliardów tranzystorów.

Główną częścią rdzenia są bloki procesorów SM, w liczbie 16 sztuk, podzielone na cztery oddzielne klastry. Liczba równoległych rdzeni wynosi 512, natomiast dla przykładu w konkurencyjnej serii HD 5000 jest ich 320. Kolejnym usprawnieniem jest nowy silnik GigaThead, który ma za zadanie rozdzielanie wątków, wprowadzenie szybkiej pamięci L2 cache oraz rezygnacja z jednostek Texture Processing Clusters. Warto też wspomnieć o nowych, przebudowanych blokach ROP, których sześć sztuk posiada po osiem jednostek renderujących.

W serii GF100 rdzenie CUDA podzielone są na cztery procesory po 128 sztuk. Poniżej macie schemat rasteryzatorów, które pozwalają na wydajniejsze przekształcenia geometryczne, a co za tym idzie lepszy podział wielokątów (teselacje). Bloki SM posiadają podporządkowaną jednostkę polimorficzną, która ma za zadanie dokonywać przemian geometrycznych. Przekłada się to aż na 8x szybsze zabiegi nowych układów na elementach geometrycznych. Takie obliczenia pozwalają nam wiązać z Fermi duże nadzieje.
Poniższy wykres prezentuje wydajność teksturowania w stosunku do układów GF200. Nowszy układ nie posiada już niezależnych klastrów TPC. Mniejsza liczba jednostek adresujących tekstury, które pracują jednak z większą efektywnością gwarantuje nam szybszą komunikację.

Kolejną znaczącą zmianą jest budowa jednostek obliczeniowych w bloku SM, które zbudowane zostały z dwóch części: zmienno- i stałoprzecinkowej. Mają dzięki temu możliwość jednoczesnego wykonywania działania sumy i iloczynu, a zarazem braku utraty dokładności. Każdy pojedynczy blok SM posiada 16 jednostek ładowania i przechowywania, które pozwalają na adresację nawet 16 wątków podczas jednego cyklu zegarowego. Kolejnym elementem SM są 4 jednostki SFU, które zajmują się podczas obliczeń funkcjami sinus, cosinus czy działaniem pierwiastkowania.
Pisząc o architekturze nowego układu nie sposób pominąć podwojony harmonogram (Schedule), który zbudowany został z dwóch jednostek dispatch instruction i warp. Pozwala on efektywniej rozdzielać wątki, które są pogrupowane po 32. Najlepiej prezentuje to poniższy schemat:
Komunikacja odbywa się niesamowicie sprawnie dzięki wspomnianej już wcześniej pamięci dedykowanej oraz L2 cache. Cały układ pamięciowy został nazwany Parallel DataCache. Pozwalają one jeszcze skuteczniej wykonywać działania z aplikacjami CUDA oraz PhysX. Fermi pozwala nie tylko na odczyt, ale także na zapis do pamięci drugiego poziomu.

Wprowadzenie operacji atomowych zapewnia nam ciągły przepływ wątków, bez możliwości wzajemnego blokowania. Kontroler pamięci GDDR5 posiada system korekcji EDC oraz obsługę Error Correction Code.
Instrukcje w architekturze Parallel Thread eXEcution, która jest tutaj innowacją pozwala na pracę całego układu, jako procesora wątkowego. Są one tłumaczone przez specjalny sterownik, tak żeby mogły być realizowane przez warstwę sprzętową. Pozwala to osiągnąć bardzo wysoką wydajność karty w najróżniejszych obliczeniach. Nie sposób zapomnieć o chyba najważniejszej różnicy jaką wprowadza 40-bitowa przestrzeń adresowa, czyli obsłudze interpretatora C++. Możemy wykonywać krótkie części kodu, bez zbędnych rozgałęzień.

Nowe układy dzięki ulepszonym jednostką ROP mają też większe możliwości w wygładzaniu krawędzi. Wzrost szybkości nawet o 2,5 razy w stosunku do poprzedniej serii GeForców. Wprowadzony został nowy tryb 32x CSAA, który powoduje nieznacznie większe obciążenie od MSAA x8, dając zdecydowanie lepsze rezultaty.
Najlepszym przykładem działania tej technologii jest wygładzenie krawędzi na poniższym obrazku, gdzie mamy scenę z liśćmi i porównanie do MSAA. W środowisku DirectX9 będziemy mogli wykorzystać przeźroczystość, na co pozwalają 24 dodatkowe próbki ATC.