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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系列本代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。

  • 1 統一渲染器/流處理器數量 : 紋理映射單元數量 : 渲染輸出單元數量
  • 2 畫素填充率的估算:ROP的數量乘以基準核心時脈速率(時脈單位Hz),單位畫素數每秒(P/s)
  • 3 紋理填充率的估算:TMU的數量乘以基準核心時脈速率(時脈單位Hz),單位紋理數每秒(T/s)
  • 4 全系列可支援Direct3D 12,但功能層級會是更低的Feture Level 11_0
  • 5 單精度浮點數處理效能的估算,由著色器時脈乘以CUDA核心/流處理器數量和每時鐘週期CUDA核心/流處理器指令數;雙精度浮點數處理效能的估算:核心代號「GMxxx」的為單精度浮點數的1/32,核心代號「GKxxx」的為單精度浮點數的1/24
  • 6 時脈資料與實際使用的可能有差別,核心代號「GFxxx」的核心時脈分為兩部分:CUDA核心時脈/著色器時脈
型號 推出年分 晶片代號 製程
(奈米)
電晶體數
(百萬個)
晶粒面積
(平方毫米)
匯流排介面 核心配置
SPs:TMUs:ROPs1
時脈配置 填充率 顯示記憶體配置 API支援(版本)4 運算效能
(GFLOPS)
熱設計功耗
(W)
預設
(MHz)6
加速
(MHz)
記憶體
(MT/s)
像素
(GP/s)2
材質
(GT/s)3
容量
(MiB)
匯流排類型 匯流排寬度
(位元)
頻寬
(GB/s)
DirectX OpenGL OpenCL Vulkan 單精度浮點數5 雙精度浮點數5
GeForce 800M[22][23] 2014年3月17日 GF117 28 585 116 PCIe 2.0 x8 48:8:8
(1 SM)
738/1476 N/A 1800 1.476 5.9 2048 DDR3 64 14.4 11.0 4.5 1.1 未知 141.7 未知 15
GeForce 810M (GF117)[24] 2014年3月24日 GF117 28 585 116 PCIe 2.0 x16 48:8:8
(1 SM)
738/1476 N/A 1800 1.576 5.9 1024
2048
DDR3 64 16 11.0 4.4 1.1 未知 141.7 未知 15
GeForce 810M (GK107)[25] 2015年3月21日 GK107 28 1270 118 PCIe 3.0 x16 384:32:16
(2 SMX)
810 未知 1800 6.48 25.92 1024
2048
DDR3 128 28 11.2 4.5 1.2 未知 622.1 未知 45
GeForce 820M (GF117)[26][27] 2013年11月27日 GF117 28 585 116 PCIe 2.0 x16 96:16:4
(2 SM)
625/1250~775/1550 N/A 1800 2.5~3.1 10~12.4 1024
2048
DDR3 64 14.4 11.0 4.4 1.1 未知 240~297.6 未知 15
GeForce 820M (GK107)[28] 2015年3月21日 GK107 28 1270 118 PCIe 3.0 x16 384:32:16
(2 SMX)
810 未知 1800 6.48 25.92 1024
2048
DDR3 128 28 11.2 4.5 1.2 未知 622.1 未知 45
GeForce 825M[29] 2014年3月12日 GK208 28 未知 87 PCIe 3.0 x16 384:32:16
(2 SMX)
850 未知 1800 6.8 27.20 1024
2048
DDR3 64 14.4 12.0 4.5 1.2 1.0 652.8 未知 33
GeForce 830M[30] 2014年3月12日 GM108 28 未知 未知 PCIe 3.0/2.0 x16 256:16:8
(2 SMM)
1082 1150 1800 8.66 17.31 2048 DDR3 64 14.4 12.0 4.5 1.2 1.0 554 未知 33
GeForce 840M [31] 2014年3月12日 GM108 28 未知 未知 PCIe 3.0/2.0 x16 384:24:8
(3 SMM)
1029 1124 2000 8.2 24.7 1024
2048
DDR3 64 16.02 12.0 4.5 1.2 1.0 790.3 未知 33
GeForce 845M (GM107)[32] 2015年2月7日 GM107 28 1870 148 PCIe 3.0 x16 512:32:16
(4 SMM)
863 未知 2000 13.81 27.62 1024
2048
DDR3 64 16 12.0 4.5 1.2 1.0 883.7 未知 45
GeForce 845M (GM108)[33] 2015年8月26日 GM108 28 未知 未知 PCIe 3.0 x16 384:24:8
(3 SMM)
1071 1176 5000 17.14 34.3 1024
2048
GDDR5 64 40 12.0 4.5 1.2 1.0 822.5 未知 33
GeForce GTX 850M[34] 2014年3月14日 GM107 28 1870 148 PCIe 3.0 x16 640:40:16
(5 SMM)
936 未知 5000 14.4 36.1 2048 GDDR5
DDR3
128 80
32
12.0 4.5 1.2 1.0 1198.1 未知 45
GeForce GTX 860M (GK104)[35][36] 2015年2月5日 GK104 28 3540 294 PCIe 3.0 x16 1152:96:16
(6 SMX)
797 915 5000 19.13 76.5 2048 GDDR5 128 80 12.0 4.5 1.2 1.0 1836.3 未知 75
GeForce GTX 860M (GM107)[35][37] 2014年3月10日 GM107 28 1870 148 PCIe 3.0 x16 640:40:16
(5 SMM)
1020 1085 5000 16.32 41.2 2048 GDDR5 128 80 12.0 4.5 1.2 1.0 1317.1 未知 75
GeForce GTX 870M[38] 2014年3月12日 GK104 28 3540 294 PCIe 3.0 x16 1344:112:32
(7 SMX)
941 967 5000 30.1 105.4 3072 GDDR5 192 120 12.0 4.5 1.2 1.0 2529.4 未知 100
GeForce GTX 880M[39] 2014年3月12日 GK104 28 3540 294 PCIe 3.0 x16 1536:128:32
(8 SMX)
954 993 5000 30.53 122.1 4096
8192
GDDR5 256 160 12.0 4.5 1.2 1.0 2930.7 未知 122

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 800M | Specifications | techpowerup.com
  24. ^ GeForce 810M | Specifications | techpowerup.com
  25. ^ GeForce 810M | Specifications | techpowerup.com
  26. ^ GeForce 820M | Specifications | GeForce
  27. ^ GeForce 820M | Specifications | techpowerup.com
  28. ^ GeForce 820M | Specifications | techpowerup.com
  29. ^ GeForce 825M | Specifications | techpowerup.com
  30. ^ GeForce 830M | Specifications | GeForce
  31. ^ GeForce 840M | Specifications | GeForce
  32. ^ GeForce 845M | Specifications | techpowerup.com
  33. ^ GeForce 845M | Specifications | techpowerup.com
  34. ^ GeForce GTX 850M | Specifications | GeForce
  35. ^ 35.0 35.1 GeForce GTX 860M | Specifications | GeForce
  36. ^ GeForce GTX 860M | Specifications | techpowerup.com
  37. ^ GeForce GTX 860M | Specifications | techpowerup.com
  38. ^ GeForce GTX 870M | Specifications | GeForce
  39. ^ GeForce GTX 880M | Specifications | GeForce

外部連結[编辑]