Nvidia’nın yeni ekran kartı mimarisi Kepler’in kendisinden önce gelen mimarilerden farklarını, getirdiği yenilikleri sizin için bu dosya konumuzda ele alıyoruz…
Nvidia’nın Fermi ve Kepler mimarisi arasındaki fark, genel olarak ekran kartı teknolojileri ve yeni mimariye sahip ekran kartları arasında daha iyi tercih yapabilmeniz için gereken her şey bu makalemizde sizleri bekliyor.
Masaüstü ve dizüstü bilgisayarlarda kullanılan Nvidia ekran kartları özellikle 600 serisiyle birlikte AMD’ye kaptırdığı tahtını geri alma yolunda önemli adımlar katetti. Bunda şüphesiz en büyük pay yeni mimari Kepler’e ait. Hem güç tasarrufu, hem de performans açısından büyük artış getiren Nvidia Kepler bu başarıyı nasıl sağlıyor? Bir ekran kartı nasıl daha hızlı ve daha verimli hale geliyor? Cevabı aslında basit, araştırma ve geliştirme ile…
Ekran kartları, işlemcilerden farklı olarak paralel işlem üzerine yoğunlaşmıştır. Benzer işlemlerden çok sayıda ve aynı anda yapabildikleri için ekranımızı dolduran grafikleri hazırlama işi ekran kartlarına yani GPU’lara düşüyor.
Kepler mimarisi, atası olan Fermi’nin daha gelişmiş ve daha verimli bir hali. Fermi ilk olarak 2010 yılında GTX 480 modeliyle ortaya çıkmış, ancak yüksek enerji tüketimi ve ısınma yüzünden tüketicileri o kadar memnun edememişti. Mimarinin rafine olması ve Kepler haline gelmesi bu durumu değiştirdi. 40 nanometre üretim sürecinden 28 nanometre üretim sürecine geçilmesi ekran kartı yongasındaki enerji tüketimini düşürüp verimliliği arttırdı. Hem Nvidia, hem de AMD ekran kartlarının 28 nanometre modelleri TSMC’de üretiliyor. 28 nanometreye geçiş ucuz olmadı ancak sağlanan performans ve verimlilik artışı buna değdi.
GPC ve Polymorph Engine
Fermi, temel olarak 4 Grafik İşleme Kümesi (Graphics Processing Clusters: GPC’s) üzerine kurulu. Bu kümelerin her birinde bir Raster Engine ve 4 tane Streaming Multiprocessor (SM) birimi bulunuyor. Her SM biriminde 32 CUDA çekirdeği, 16 Texture (Doku kaplama) birimi ve bir Polymorph Engine bulunuyor.
Düşük Saat Hızına Karşın Yüksek Performans
Kepler’de tasarım temel olarak aynı olmasına karşın SM dediğimiz birimler yeni nesil yani “Next Generation Streaming Multiprocessor” (SMX) haline gelmiştir. Bu son derece önemli bir yenilik, zira her SMX içerisinde 32 değil 192 CUDA çekirdeği bulunuyor. Bu sayede Kepler mimarisine sahip grafik çipindeki CUDA Core yani çekirdek sayısı 1536’yı buluyor. Ancak arada önemli bir fark var: Kepler CUDA çekirdekleri, Fermi CUDA çekirdeklerinden daha düşük saat hızında çalışıyor. Yani Fermi ve Kepler mimarili iki ekran kartındaki CUDA çekirdek sayısına bakarak performanslarını kıyaslayamazsınız. Bu düşük saat frekansının bir avantajı tüketilen gücün azalması oluyor. Fermi’nin en çok eleştirilen yanı böylece düzeltiliyor. Yine böylece Kepler mimarili mobil ekran kartları çok daha batarya dostu oluyor. Bu frekans düşüşüne karşın çekirdek sayısı sayı arttığı için ortaya daha güçlü, daha esnek ama daha verimli bir ekran kartı çıkıyor.
Tesellation
Nvidia elbette bununla yetinmedi, sadece çekirdek sayısını arttırmak asla yetmez. Polymorph Engine de yeniden tasarlandı. Bunun sonucunda Kepler’de Fermi’deki motorların sağladığı performansın iki katına ulaşıldı. Polymorph Engine ne yapar derseniz çok basit: Tesellation.
Bellek Kontrolcüler ve Önbellek
Kepler mimarisinde değişenler çok… Kepler GPU’sunda 64 bit bellek kontrolcülerden 4 tanesi birlikte çalışarak 6008 MHz veri hızı sunuyor. Fermi’de sunulan 3696 MHz’den çok daha fazla, üstelik Fermi’de bu kontrolcülerden 6 tane vardı! Verimlilik, sayıdan daha çok performans sağlıyor. GTX 480 ile GTX 680’i kıyasladığımızda 2GB DDR5 belleğin yeni ekran kartına toplam 192.26GBps veri bantgenişliği sağladığını, bunun GTX 480’de 177.4GBps olduğunu görüyoruz. Ayrıca 512 KB’lık paylaşımlı bir L2 önbellek, arttırılmış önbellek bant genişliği sayesinde yonganın çeşitli işlemlerinde önemli bir destek görevi görüyor.
GPU Boost
Nvidia yeni Kepler mimarisinde Intel’in Turboboost ve AMD’nin Turbo Core teknolojilerinden esinlenerek GPU Boost teknolojisini uygulamaya koydu. Ekran kartı gerekli durumlarda kendi saat hızını arttırarak geçici overclock yapabiliyor. Normal koşullarda güç tüketimini düşüren ekran kartı bu sayede devamlı yüksek elektrik tüketmeden, aşırı ısınmadan rahat rahat çalışıyor. GPU Boost sadece masaüstü bilgisayarlardaki Kepler ekran kartlarında mevcut, dizüstü bilgisayar kullanıcıları ne yazık ki bu teknolojinin nimetlerinden faydalanamıyor. Katkısı ne kadar derseniz, GTX 680 ekran kartında 1006 MHz’den 1058MHz’ye artış gibi bir oran söz konusu; potansiyel hala overclock için daha yüksek ancak en azından kullanıcı için bir risk yok.
3D Vision Surround
Kepler mimarisi sadece üst düzey ekran kartlarında değil, genel kullanıma yönelik GPU’larda da tüketicilere yönelik başka yararlı özellikler mevcut. AMD’nin Eyefinity teknolojisinin gerisinde kalmaktan memnun olmayan Nvidia, ekran kartlarına aynı anda takılabilen monitör sayısını ikiden dörde çıkarttı. Bu konuda hala AMD’nin gerisinde olsa da farklı yönlerde ilerleme kaydetti ve 3D Vision Surround destekli 3 monitörlü bir sistem kurmaya yönelik geliştirmeler yaptı. Oyun için hazırlayacağınız bir sistemde Kepler mimarili güçlü bir ekran kartıyla kendi simülatör kabininizi, hem de 3D olarak yapabilirsiniz.
NVENC Teknolojisi
Bunun yanında donanım tabanlı H.264 video encode yapabilen NVENC teknolojisi eklenerek bu işlem yükü CUDA çekirdeklerinden kaldırıldı. Nvidia’ya göre bu sayede video encode işlemi daha hızlı hale getirildi. 4096×4096 video encode desteği sağlandı. Bu hızlandırma sadece HD videolar için değil, 3D BluRay videolar için önemli bir gelişme oldu, zira yüksek çözünürlüklü ekranlarda Blu-Ray kalitesinde Stereoscopic 3D video görüntülerini akıcı bir şekilde işlemek ya güç, ya da böyle akılcı bir teknoloji istiyor.
FXAA Nedir?
Oyuncuların en çok gördüğü ayarlardan birisi olan Anti-aliasing’den bahsetmemek olmaz. Standart anti-aliasing’in ötesinde Multisample Anti-Aliasing (MSAA), Coverage Sample Anti-Aliasing, AMD Morphological Anti-Aliasing gibi teknolojilere Temporal Anti-Aliasing (TXAA) eklendi. Nvidia’nın Kepler ile getirdiği bu yeni teknik MSAA teknolojisi ile Fast Approximate Anti-Aliasing (FXAA) teknolojisini harmanlıyor. Ekranı analiz ederek gerekli yerlerde düzenleme yapan bu yeni yöntem, Nvidia’nın açıklamalarına göre 8x MSAA kalitesini sadece 2x MSAA ayarının harcadığı gücü harcayarak veriyor.
Peki her şey arttı mı, yeni mimaride eksilen bir şey yok mu? Malesef var, Kepler tabanlı ekran kartlarıyla süper-bilgisayar kurma projeniz varsa bir daha düşünün, zira Fermi ekran kartlarına göre Kepler ekran kartlarının matematik işlemlerdeki başarısı daha düşük. OpenCL hesaplarında GeForce GTX 580, GeForce GTX 680’den çok daha güçlü bir ekran kartı. Nvidia oyun performansına yansımayan özellikleri kırparak harcanan elektriği azalttı, verimi arttırdı.
