Phenquestions
Kar zadeva grafične procesorje, je Nvidia vodilni strokovnjak. Nvidia že od leta 1993 proizvaja široko paleto vrhunskih profesionalnih in potrošniških grafičnih procesorjev. Cenjene arhitekture njihovih procesorjev stojijo za uspehom njihovega izdelka, zlasti njihove primarne linije, GeForce. Nvidijini grafični procesorji so presegli igralni prostor, razširili svojo prisotnost v globokem učenju, umetni inteligenci in umetni inteligenci ter pospešili analitiko. Nvidia se je na trg podatkovnih centrov vdrla pred desetletjem, začenši s čipi Fermi. Izvedene so bile nadaljnje ponovitve in podjetje je nenehno izdajalo grafične procesorje, ki zapolnjujejo nenasitno povpraševanje po hitrejši obdelavi podatkovnih centrov. Nvidijini grafični procesorji so se razvijali skozi leta, arhitekturni načrti pa spodbujajo predvsem razvoj.
Nvidijina arhitektura Ampere
Konkurenca med proizvajalci grafičnih procesorjev je resnično tesna, vendar Nvidia ne zadržuje ničesar, da bi zasedla prvo mesto. Pravzaprav je Nvidia v zadnjem desetletju prevladovala na trgu umetne inteligence. Leta 2020 so novice o Nvidijinem prvem 7nm (8nm za potrošniške dele) grafičnem procesorju s 54 milijardami tranzistorjev, stisnjenih v tako majhno matrico, precej zaželene. Pod kodnim imenom Amper po francoskem matematiku André-Marie Ampèreju, Nvidijina procesorska arhitektura se močno izboljša v primerjavi s predhodnikoma, Turingom in Volto, obljublja več funkcionalnosti, boljšo učinkovitost in večje zmogljivosti pri nižjih ravneh moči. Ampere zaostaja za Nvidijino drugo generacijo grafičnih procesorjev RTX, serijo RTX 30, in naj bi bil dvakrat hitrejši od svojih serij RTX 20. Arhitektura Ampere je tudi sila, ki stoji za grafičnimi procesorji podatkovnega centra Nvidia A100.
Amperove specifikacije
Ampere je Nvidijin prvi 7nm / 8nm GPU, druga generacija sledenja potrošniškim žarkom in ima tretjo generacijo tenzorskih jeder. Ampere je temeljna arhitektura grafičnih procesorjev GA100, GA102 in GA104, ki so vgrajeni v GeForce RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 in nazadnje RTX 3060. Nvidia naj bi v naslednjih mesecih izdala tudi RTX 3050. Medtem pa GPU podjetja GA100 zagotavlja 20-krat več računalniške moči kot prejšnje generacije grafičnih procesorjev podatkovnih centrov. Tu je pregled Nvidijinih profesionalnih in potrošniških grafičnih procesorjev, ki temeljijo na Ampereju [1]:
| GPU | GA100 | GA102 | GA102 | GA104 |
|---|---|---|---|---|
| Grafične kartice | Nvidia A100 | GeForce RTX 3090 | GeForce RTX 3080 | GeForce RTX 3070 |
| Proces (nm) | TSMC N7 | Samsung 8N | Samsung 8N | Samsung 8N |
| Tranzistorji (milijard) | 54 | 28.3 | 28.3 | 17.4 |
| Velikost matrice (mm ^ 2) | 826 | 628.4 | 628.4 | 392.5 |
| Konfiguracija GPC | 8 × 16 | 7 × 12 | 6 × 12 | 6 × 8 |
| SM | 108 | 82 | 68 | 46 |
| Jedra CUDA | 6912 | 10496 | 8704 | 5888 |
| RT jedra | Nobenega | 82 | 68 | 46 |
| Tenzorna jedra | 432 | 328 | 272 | 184 |
| Boost Clock (MHz) | 1410 | 1700 | 1710 | 1730 |
| Hitrost VRAM (Gbps) | 2.43 | 19.5 (GDDR6X) | 19 (GDDR6X) | 14 (GDDR6) |
| VRAM (GB) | 40 (največ 48) | 24 | 10 | 8 |
| Širina avtobusa | 5120 (največ 6144) | 384 | 320 | 256 |
| ROP-ji | 128 | 112 | 96 | 96 |
| TMU | 864 | 656 | 544 | 368 |
| GFLOPS FP32 | 19492 | 35686 | 29768 | 20372 |
| RT TFLOPS | N / A | 69 | 58 | 40 |
| Tensor TFLOPS FP16 (redkost) | 312 (628) | 143 (285) | 119 (238) | 81 (163) |
| Pasovna širina (GB / s) | 1555 | 936 | 760 | 448 |
| TBP (vati) | 400 (250 PCIe) | 350 | 320 | 220 |
Nvidia A100
Nvidia A100 je prvi grafični procesor, ki je uporabljal arhitekturo Ampere. Čip za podjetja je namenjen podatkovnim centrom in je zasnovan za naloge, ki zahtevajo GPU, kot sta globoko učenje in umetna inteligenca. Zgrajen po 7-nanometrskem postopku TSMC, vsebuje ogromno 54 milijard tranzistorjev. Z 20-krat večjo zmogljivostjo je presegel prejšnje generacije poslovnih grafičnih procesorjev s 6.912 jedri CUDA, 432 enotami za preslikavo teksture, 160 ROP-ji, jedri Tensor tretje generacije in 40 GB VRAM-a s pomnilniško pasovno širino, ki dosega 1.6TB / s. DGX A100 je prvi sistem umetne inteligence na svetu s skupino osmih modelov A100 in zajetno ceno 199.000 USD.
GeForce RTX 30 Series
Nvidia poleg prevladujočega na podjetniškem trgu vedno misli tudi na potrošnike, zlasti igralce in ustvarjalce. Arhitektura Ampere je sprejeta tudi na potrošniških grafičnih karticah Nvidia. Druga generacija GeForce RTX ima grafične procesorje, ki temeljijo na Ampereju, kar poveča zmogljivost dvakrat več kot prejšnja generacija.
V večini vidikov ima Ampere več kot dvakratno Turingovo procesorsko moč. Turingovo zmogljivost osenčenja je podvojil z dvakrat večjim številom jeder FP32 CUDA. Natančneje, ima 30 Shader-TFLOPS, 2.7-krat več kot Turingov, ki je le 11 Shader-TFLOPS. Turingovo jedro Tensor Core prav tako meri 89 Tensor-TFLOPS, Ampere pa je s 238 Tensor-TFLOPS to stopnjo več kot podvojil. Ne pozabimo pa tudi njegovih stopenj jedra za sledenje žarkov, ki znaša 58 RT-TFLOPS, 1.7-krat hitrejši od Turingovih 34 RT-TFLOPS in za hitrejše delovanje grafičnih procesorjev se čip Ampere poveže z najhitrejšim pomnilnikom na svetu, Micron G6X.
Serija RTX 30 je narejena z uporabo Samsung 8N Nvidia Custom Process z 28 milijardami tranzistorjev za GA102 in 17 milijardami tranzistorjev za GA104. Razred Titan RTX 3090 poganja GPU GA102 in zagotavlja izjemno zmogljive potrošniške kartice. Za razliko od prejšnjih generacij je RTX 3090 za oblikovanje po meri odprt za tretje osebe.
RTX 3080 uporablja tudi grafični procesor GA102, ki zagotavlja dvakrat večjo zmogljivost kot RTX 2080 in impresivno igralno sposobnost 4K. RTX 3070, ki ga poganja GPU GA104, je enak RTX 2080 Ti po polovici cene. Pred kratkim izdani RTX 3060 prav tako nikoli ne preseneti z neverjetnimi zmogljivostmi, ki jih poganjajo izboljšana jedra za sledenje Ray, jedra Tensor, novi pretočni večprocesorji in hitri pomnilnik G6.
Kljub velikemu povečanju zmogljivosti novi grafični procesorji RTX ne gredo težko. Veliko hitrejše grafične kartice so lahko dostopne pri cenah. Vodilni model Nvidia GeForce, RTX 3080, se začne pri 699 USD, RTX 3070 se proda po 499 USD, RTX 3060 pa ima ceno 329 USD. Višji model RTX 3090 stane 1.499 USD; še vedno precej poceni glede na njegovo zmogljivost na ravni Titana.
Le nekaj mesecev po izidu naj bi primanjkovalo grafičnih kartic, ki temeljijo na Ampereju, in ne preseneča z izjemno zmogljivostjo Ampereja po razumni ceni. Za tiste, ki razmišljajo o nadgradnji GPU, je zdaj najboljši čas, da si priskrbite Nvidijine grafične procesorje, ki temeljijo na Ampereju.
Viri
[1] Walton, Jarred. “Nvidia RTX 30-Series Ampere Architecture Deep Dive: Vse, kar vemo”. https: // www.tomshardware.com / features / nvidia-ampere-architecture-deep-dive. 13. oktober 2020.
