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NVIDIA GeForce 800

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NVIDIA GeForce 800系列
GeForce Logo 2012.png
代號 Fermi (28nm)
GF117
Kepler(28nm)
GK104
Maxwell (28nm/20nm)
GM107
GM108
發佈日期 2014年
低端GPU 行動平台:820M、830M、840M
中端GPU 行動平台:GTX 850M、GTX 860M
高端GPU 行動平台:GTX 870M、GTX 880M
Direct3D版本 Direct3D 12
Shader Model 5.0
OpenGL版本 OpenGL 4.4
OpenCL版本 OpenCL 1.2
前代产品 GeForce 700系列
后继产品 GeForce 900系列

NVIDIA GeForce 800系列,是輝達研發的圖形處理器產品系列,用於桌上型電腦平台和筆記型電腦平台。此代顯示核心將採用新的Maxwell微架構(晶片代號將以『GM』開頭),以蘇格蘭理論物理學詹姆士·克拉克·麥克斯韋的名字命名。目前暫無基於此系列顯示核心的產品發表以及上市,但輝達於2014年初悄然發表了行動型顯示核心GeForce 820M,儘管列入GeForce 800系列,但仍採用GeForce 500系列『Fermi』架構的GF117顯示核心,因此僅僅是舊型號顯示核心更名而已。[1][2]首款基於Maxwell微架構的顯示核心實際為GeForce 700系列上的GeForce GTX 750以及750 Ti。[3][4][5]後來,NVIDIA也陸續發布行動平台的GeForce 800M系列的其他型號,除GeForce 830M、840M、GTX 850M以及GTX 860M的部分批次以外,其餘的均使用舊有顯示核心。NVIDIA宣佈新一代Maxwell核心的首發兩款產品將被命名為NVIDIA GeForce 900系列,分別為GTX 970和GTX 980。[6][7]而預計GeForce 800系列將使用在OEM市場,就像之前的GeForce 100GeForce 300系列。

概觀[编辑]

用於GeForce 800系列上的『Maxwell』顯示核心架構,是用於GeForce 600以及700系列『Kepler』顯示核心架構的下一代,將首次在顯示核心上內建ARM架構的CPU核心。[8][9]NVIDIA的CEO黃仁勳稱,這樣做使得GPU更加獨立於主CPU[10]。NVIDIA稱『Maxwell』顯示核心架構對比『Kepler』架構,會有更高的圖形處理效能、更簡化的可程式性以及更好的能效比[11]

2010年9月NVIDIA宣布下一代顯示核心架構『Maxwell』。[12]首款基於『Maxwell』架構的消費級顯示核心的產品將於2014年早期發賣。[13]稍後將有基於『Maxwell』顯示核心的NVIDIA Tesla運算卡以及NVIDIA Quadro專業圖形卡。最後會有供手持式裝置使用的基於該架構的NVIDIA Tegra系統單晶片出現。[11]

架構特性[编辑]

初期,Maxwell架構顯示核心,仍採用台積電的28奈米製程,核心規模也較為有限。首代Maxwell顯示核心有GM107和GM108,均面向消費級市場,相比Kepler而言僅是多了一些Kepler架構所沒有的附加功能特性,性能、功耗及能效比上與Kepler相去不遠。這些新增的特性主要有:

  • NVENC效能的加強。NVENC是NVIDIA開發的視訊解碼器,在初代Maxwell顯示核心上的效能為1.5倍到2倍於Kepler顯示核心,在6到8倍的回放速率使仍能實時解碼。[14]
  • PureVideo效能加強。NVIDIA提升了Maxwell的視訊解碼快取和記憶體存取效率,稱在Pure Video E功能集視訊解碼時,比以往的有8到10倍效能提升。然而,H.265硬體解碼的支援度仍然不完整,需要軟體以及硬體共同執行。[14]
  • 新增一個電源模式『GC5』。當顯示核心進行視訊解碼作業時,會進入一個新的『GC5』電源模式,只保留視訊解碼所需的電路單元的電力供應,節省電力。[14]

顯示記憶體[编辑]

GM107的L2快取,由GK107的256KB,大幅增加到2MB,大大降低對顯示記憶體的頻寬需求。相應地,NVIDIA僅為GM107的使用128位元的記憶體控制器位寬,而GM107的效能與kepler的192位元記憶體位寬的GK106不相上下,除此以外,減少了記憶體位寬,還會節省電能。[14]

SMM[编辑]

Kepler時代,CUDA核心/流處理器陣列被NVIDIA稱作SMX,而Maxwell的設計,則改稱SMM。SMM陣列中,各陣列是分離獨立的,因此陣列中的4個排程引擎控制各自所屬的FP32 CUDA核心、載入/存儲單元以及特殊功能單元,不像Kepler那樣一個排程引擎需要共用資源。不過,紋理單元以及FP64 CUDA核心則仍然是共用的。[14]SMM提供比SMX更細粒度的資源分配,當負載並非為共用資源最佳化時節省電力。NVIDIA稱128個CUDA核心的SMM可以達到192個CUDA核心的SMX的90%的效能。[14]

通用運算[编辑]

相比GK110/GK208支援CUDA 3.5,GM107可以支援CUDA 5.0通用運算庫。在GK110/GK208上現身的動態並行以及HyperQ,基於Maxwell架構的顯示核心會全面支援。Maxwell架構為32位元整數的原子操作提供原生共用記憶體,支援32位元和64位元的數據比較和交換(compare-and-swap,CAS),可實現其它形式的原子操作功能。

API[编辑]

Maxwell架構全面支援DirectX 12。[15]

繼任架構[编辑]

接替『Maxwell』顯示核心架構的,是NVIDIA於2013年3月宣布的代號『Volta』的顯示核心架構。[16]2014年,這個構想的架構被定名為『Pascal』[17][18] 『Pascal』將實現片上堆疊式動態隨機存取記憶體(DRAM),或稱『片上顯示記憶體』,統一記憶體架構以及NVLink。[19][20]

產品介紹[编辑]

桌上型平台[编辑]

首款基於Maxwell架構的顯示核心是GM107,但它卻被劃入GeForce 700系列,是為GeForce GTX 750和GTX 750 Ti,均使用28奈米製程,[14]它們均於2014年2月18日發布。GeForce GTX 750和GTX 750 Ti的TDP分別僅為55瓦和60瓦,這樣使得它們都能直接從PCIe插槽中獲取足夠的電能而無需輔助供電連接埠。[14]第二款基於Maxwell架構的顯示核心GM204被劃入GeForce 900系列,是為GeForce GTX 970和GTX 980,它們均於2014年9月19日發布。

行動平台[编辑]

GeForce 800M的首發產品是GeForce 820M[21] - 使用『Fermi』顯示核心架構的GF117顯示核心,僅支援PCI-E 2.0,但支援DirectX 11.2、OpenGL 4.4、OpenCL 1.1、FXAA以及Optimus雙顯示核心切換,搭載DDR3顯示記憶體。其後發布的GeForce 830M、840M使用規格較低,但基於Maxwell架構的GM108顯示核心。GeForce GTX 850M以及GTX 860M後來推出的批次,採用GM107顯示核心。GeForce GTX 860M早期版本、870M以及880M均使用GK104核心,但各型號的核心配置不一。

晶片規格[编辑]

GeForce 800系列僅供筆記型電腦使用,而同架構的桌上型電腦用圖形處理器產品,則為GeForce 900系列以及GeForce GTX 750/750Ti。

型號 推出年分 開發代號 製造工藝(nm) 匯流排介面 記億體 (MB) 核心佈置1 核心頻率 填充率 顯示記憶體 API支援(版本) 處理效能2
(GFLOPS)
熱設計功耗 (瓦特) 備註
核心 (MHz) 流處理器 (MHz) 記憶體 (MT/s) 像素 (GP/s) 材質 (GT/s) 頻寬 (GB/s) 匯流排類型 匯流排寬度(位元) DirectX OpenGL
GeForce 800M [22] 2014年3月17日 GF117 28 PCIe 2.0 x8 2048 48:8:8 738 1476 2000 5.9 5.9 14.4 DDR3 64 11.0 4.5 141.7 15
GeForce 820M [23] 2014年2月 GF117 28 PCIe 2.0 x16 2048 96:16:4 719-954 1438-1908 2000 2.9-3.8 11.5-15.3 16 DDR3 64 11.0 4.4 276.1-366.3
GeForce 830M [24] 2014年3月12日 GM108 28 PCIe 3.0 x16 2048 256:16:8
(2 SMM)
2000 DDR3 64 11.2 4.4
GeForce 840M [25] 2014年3月12日 GM108 28 PCIe 3.0 x16 2048 384:24:8
(3 SMM)
1029 1029 2000 8.2 24.7 16 DDR3 64 11.2 4.4 790.3 30
GeForce GTX 850M [26] 2014年3月14日 GM107 28 PCIe 3.0 x16 2048 640:40:16
(5 SMM)
936+Boost 936+Boost 5000 14.0 35.0 80 GDDR5/DDR3 128 11.2 4.4 1198.1 40
GeForce GTX 860M [27] 2014年3月14日 GM107
GK104
28 PCIe 3.0 x16 2048 640:40:16
(5 SMM)
1152:96:16
(6 SMX)
1029+Boost
797+Boost
1029+Boost
797+Boost
5000 16.5
12.8
41.2
76.5
80 GDDR5 128 11.2
11.0
4.4 1317.1
1836.3
40~45
70
GeForce GTX 870M [28] 2014年3月12日 GK104 28 PCIe 3.0 x16 3072 1344:112:32
(7 SMX)
941+Boost 941+Boost 5000 30.1 105.4 120 GDDR5 192 11.0 4.4 2529.4 100
GeForce GTX 880M [29] 2014年3月12日 GK104 28 PCIe 3.0 x16 4096
8192
1536:128:32
(8 SMX)
954+Boost 954+Boost 5000 30.5 122.1 160 GDDR5 256 11.0 4.4 2930.7 105
型號 推出年分 開發代號 製造工藝(nm) 匯流排介面 記億體 (MB) 核心佈置1 核心頻率 填充率 顯示記憶體 API支援(版本) 處理效能2
(GFLOPS)
熱設計功耗 (瓦特) 備註
核心 (MHz) 流處理器 (MHz) 記憶體 (MT/s) 像素 (GP/s) 材質 (GT/s) 頻寬 (GB/s) 匯流排類型 匯流排寬度(位元) DirectX OpenGL

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 马甲新境界:GeForce 800M震撼登场. mydrivers.com. 
  2. ^ G92蝉联四代马甲:GeForce 800M显卡登场. pconline.com.cn. 
  3. ^ Details on Nvidia's GeForce GTX 750 Ti, GTX 750 cards leak - techspot.com
  4. ^ GTX750Ti、GTX750长这样:规格也定了 - mydrivers.com
  5. ^ 新Maxwell显卡GTX750 Ti居然开放预定 - inpai.com
  6. ^ 抛弃GTX 800系列的命名方式 NVIDIA下月直接发布GTX 980/970. gamersky.com. 
  7. ^ NVIDIA本月18日发GTX 980/970显卡. 网易. 
  8. ^ Nvidia Maxwell to be first GPU with ARM CPU in 2013, Guru3d.com
  9. ^ http://www.xbitlabs.com/news/cpu/display/20110119204601_Nvidia_Maxwell_Graphics_Processors_to_Have_Integrated_ARM_General_Purpose_Cores.html
  10. ^ Nvidia Maxwell Graphics Processors to Have Integrated ARM General-Purpose Cores., xbitlabs.com
  11. ^ 11.0 11.1 Nvidia: Next-Generation Maxwell Architecture Will Break New Grounds.., xbitlabs.com
  12. ^ NVIDIA reveals upcoming GPU architectures., hexus.net
  13. ^ http://videocardz.com/45403/nvidia-to-launch-more-cards-this-year-maxwell-in-q1-2014
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 Smith, Ryan; T S, Ganesh. The NVIDIA GeForce GTX 750 Ti and GTX 750 Review: Maxwell Makes Its Move. AnandTech. 18 February 2014 [18 February 2014]. (原始内容存档于18 February 2014). 
  15. ^ http://blogs.nvidia.com/blog/2014/03/20/directx-12/
  16. ^ Smith, Ryan. NVIDIA Updates GPU Roadmap; Announces Volta Family For Beyond 2014. AnandTech. 19 March 2013 [19 March 2013]. 
  17. ^ http://blogs.nvidia.com/blog/2014/03/25/gpu-roadmap-pascal/
  18. ^ Smith, Ryan. NVIDIA Updates GPU Roadmap; Unveils Pascal Architecture For 2016. AnandTech. 26 March 2014 [26 March 2014]. 
  19. ^ http://blogs.nvidia.com/blog/2013/03/19/nvidia-ceo-updates-nvidias-roadmap/
  20. ^ http://blogs.nvidia.com/blog/2014/03/25/gpu-roadmap-pascal/
  21. ^ GeForce 820M | Specifications | GeForce
  22. ^ GeForce 800M | Specifications | GeForce
  23. ^ GeForce 820M | Specifications | GeForce
  24. ^ GeForce 830M | Specifications | GeForce
  25. ^ GeForce 840M | Specifications | GeForce
  26. ^ GeForce GTX 850M | Specifications | GeForce
  27. ^ GeForce GTX 860M | Specifications | GeForce
  28. ^ GeForce GTX 870M | Specifications | GeForce
  29. ^ GeForce GTX 880M | Specifications | GeForce

外部鏈結[编辑]