Тесла (микроархитектура) - Tesla (microarchitecture)
 | |
| Дата выхода | Ноябрь 2006 г. |
|---|---|
| Процесс изготовления | 90 нм, 80 нм, 65 нм, 55 нм и 40 нм |
| История | |
| Предшественник | Кюри |
| Преемник | Ферми |
Tesla - это кодовое название микроархитектуры графического процессора, разработанной Nvidia и выпущенной в 2006 году в качестве преемника микроархитектуры Кюри . Он был назван в честь первого инженера-электрика Николы Тесла . Как первая микроархитектура Nvidia для реализации унифицированных шейдеров, она использовалась с графическими процессорами серий GeForce 8 , GeForce 9 , GeForce 100 , GeForce 200 и GeForce 300, совместно производимых на 90 нм, 80 нм, 65 нм, 55 нм, и 40 нм. Это также было в GeForce 405 и в вычислительных модулях Quadro FX, Quadro x000, Quadro NVS и Nvidia Tesla .
Tesla заменила старые микроархитектуры с фиксированным конвейером , представленные на момент выпуска серией GeForce 7 . Он напрямую конкурировал с первой унифицированной шейдерной микроархитектурой AMD под названием TeraScale , разработкой ATI для Xbox 360, в которой использовалась аналогичная конструкция. За Теслой последовал Ферми .
Обзор
Tesla - первая микроархитектура Nvidia, реализующая унифицированную шейдерную модель . Драйвер поддерживает архитектуру Direct3D 10 Shader Model 4.0 / OpenGL 2.1 (более поздние драйверы поддерживают OpenGL 3.3). Этот дизайн представляет собой серьезный сдвиг для NVIDIA в функциональности и возможностях графического процессора, наиболее очевидным изменением является переход от отдельных функциональных блоков (пиксельные шейдеры, вершинные шейдеры) в предыдущих графических процессорах к однородному набору универсальных процессоров с плавающей запятой (так называемых «потоковых процессорах»). "), который может выполнять более универсальный набор задач.
Унифицированная шейдерная архитектура GeForce 8 состоит из нескольких потоковых процессоров (SP). В отличие от подхода к векторной обработке, применяемого в старых шейдерных модулях, каждый SP является скалярным и, следовательно, может работать только с одним компонентом за раз. Это делает их менее сложными в сборке, но при этом остается довольно гибкими и универсальными. Модули скалярного шейдера также имеют то преимущество, что в ряде случаев они более эффективны по сравнению с модулями векторного шейдера предыдущего поколения, которые полагаются на идеальное сочетание команд и упорядочение для достижения максимальной пропускной способности. Более низкая максимальная пропускная способность этих скалярных процессоров компенсируется эффективностью и работой их на высокой тактовой частоте (что стало возможным благодаря их простоте). GeForce 8 запускает различные части своего ядра с разными тактовыми частотами (тактовыми доменами), аналогично работе предыдущих графических процессоров серии GeForce 7 . Например, потоковые процессоры GeForce 8800 GTX работают с тактовой частотой 1,35 ГГц, а остальная часть чипа работает с частотой 575 МГц.
GeForce 8 выполняет значительно лучшую фильтрацию текстур, чем его предшественники, которые использовали различные оптимизации и визуальные приемы для ускорения рендеринга без ухудшения качества фильтрации. Линия GeForce 8 правильно отображает алгоритм анизотропной фильтрации, не зависящий от угла, наряду с полной трилинейной фильтрацией текстур . G80, хотя и не его меньшие собратья, обладает гораздо большей арифметической способностью к фильтрации текстур, чем серия GeForce 7. Это обеспечивает высококачественную фильтрацию с гораздо меньшим падением производительности, чем раньше.
NVIDIA также представила новые методы сглаживания краев полигонов , включая способность блоков ROP графического процессора одновременно выполнять как мультисэмпловое сглаживание (MSAA), так и освещение HDR, исправляя различные ограничения предыдущих поколений. GeForce 8 может выполнять MSAA с форматами текстур как FP16, так и FP32. GeForce 8 поддерживает 128-битный HDR-рендеринг , в отличие от 64-битной поддержки предыдущих карт. Новая технология сглаживания чипа, называемая AA выборки покрытия (CSAA), использует информацию о Z, цвете и покрытии для определения окончательного цвета пикселя. Этот метод оптимизации цвета позволяет 16X CSAA выглядеть четким и резким.
Представление
Заявленная теоретическая мощность обработки одинарной точности для карт на базе Tesla, указанная в FLOPS, может быть труднодостижимой в реальных рабочих нагрузках.
В G80 / G90 / GT200 каждый потоковый мультипроцессор (SM) содержит 8 шейдерных процессоров (SP, или Unified Shader, или CUDA Core) и 2 модуля специальных функций (SFU). Каждый SP может выполнять до двух операций с одинарной точностью за такт: 1 умножение и 1 сложение с использованием одной инструкции MAD . Каждый SFU может выполнять до четырех операций за такт: четыре инструкции MUL (умножение). Таким образом, один SM в целом может выполнять 8 MAD (16 операций) и 8 MUL (8 операций) за такт или 24 операции за такт, что (условно говоря) в 3 раза больше количества SP. Следовательно, для расчета теоретической производительности MAD + MUL с двойной выдачей в операциях с плавающей запятой в секунду [ FLOPS sp + sfu , GFLOPS ] графической карты с подсчетом SP [ n ] и частотой шейдера [ f , ГГц] формула имеет следующий вид: ФЛОПЫ sp + sfu = 3 × n × f .
Однако использование производительности с двумя задачами, например MAD + MUL, проблематично:
- Двойная выдача MUL недоступна в графическом режиме на G80 / G90, хотя в GT200 она была значительно улучшена.
- Не все комбинации инструкций, такие как MAD + MUL, могут выполняться параллельно в SP и SFU, потому что SFU довольно специализирован, поскольку он может обрабатывать только определенное подмножество инструкций: 32-битное умножение с плавающей запятой, трансцендентные функции, интерполяция для параметра смешивание, обратный, обратный квадратный корень, синус, косинус и т. д.
- SFU может быть занят в течение многих циклов при выполнении этих инструкций, и в этом случае он недоступен для инструкций MUL с двойной выдачей.
По этим причинам, чтобы оценить производительность реальных рабочих нагрузок, может быть более полезным игнорировать SFU и принимать только 1 MAD (2 операции) на SP за цикл. В этом случае формула для расчета теоретической производительности операций с плавающей запятой в секунду принимает вид: SP FLOPS = 2 × n × f .
Теоретическая мощность обработки с двойной точностью графического процессора Tesla составляет 1/8 от производительности с одинарной точностью на GT200; на G8x и G9x нет поддержки двойной точности.
Распаковка / сжатие видео
NVDEC
NVENC
NVENC был представлен только в более поздних чипах.
Чипсы
Тесла 1.0
• 8800 GT
• 8800 GTS
• 8800 GTX
• 8800 Ultra
Тесла 2.0
- GT200
- GT215
- GT216
- GT218