Когда дело доходит до графических процессоров, Nvidia является ведущим экспертом. Находясь в бизнесе с 1993 года, Nvidia произвела широкий спектр высококачественных профессиональных и потребительских графических процессоров. Уважаемые архитектуры их процессоров стоят за успехом их продуктов, особенно их основной линейки, GeForce. Графические процессоры Nvidia вышли за рамки игрового пространства, расширив свое присутствие в области глубокого обучения, ИИ (искусственного интеллекта) и ускоренной аналитики. Nvidia проникла на рынок центров обработки данных десять лет назад, начав с чипов Fermi. Были сделаны последующие итерации, и компания постоянно выпускала графические процессоры, удовлетворяющие ненасытный спрос на более высокую скорость обработки в центрах обработки данных. Графические процессоры Nvidia развивались на протяжении многих лет, и дизайн архитектуры в первую очередь движет эволюцией.
Архитектура Ampere от Nvidia
Конкуренция среди производителей графических процессоров очень высока, но Nvidia ничего не сдерживает, чтобы занять первое место. Фактически, Nvidia доминировала на рынке искусственного интеллекта в последнее десятилетие. В 2020 году новости о первом 7-нм (8-нм для потребительских компонентов) графическом процессоре Nvidia с 54 миллиардами транзисторов, сжатых в таком маленьком кристалле, вызвали настоящий ажиотаж. Под кодовым названием Ampere в честь французского математика Андре-Мари Ампера, архитектура процессора Nvidia значительно превосходит своих предшественников, Turing и Volta, обещая больше функциональных возможностей, лучшую эффективность и более высокую производительность при более низких уровнях мощности. Ampere стоит за вторым поколением графических процессоров RTX от Nvidia, серией RTX 30, и, как говорят, в два раза быстрее, чем их аналоги серии RTX 20. Архитектура Ampere также является движущей силой графических процессоров для центров обработки данных Nvidia A100.
Технические характеристики Ампера
Ampere – это первый 7-нм / 8-нм графический процессор Nvidia, второе поколение потребительской трассировки лучей и третье поколение тензорных ядер. Ampere является базовой архитектурой графических процессоров GA100, GA102 и GA104, которые встроены в GeForce RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 и, совсем недавно, в RTX 3060. Nvidia также планирует выпустить RTX 3050 в следующие месяцы. Между тем, корпоративный графический процессор GA100 обеспечивает в 20 раз большую вычислительную мощность, чем графические процессоры для центров обработки данных предыдущих поколений. Вот обзор профессиональных и потребительских графических процессоров Nvidia Ampere [1]:
| GPU | GA100 | GA102 | GA102 | GA104 |
|---|---|---|---|---|
| Видеокарта | Nvidia A100 | GeForce RTX 3090 | GeForce RTX 3080 | GeForce RTX 3070 |
| Процесс (нм) | TSMC N7 | Samsung 8N | Samsung 8N | Samsung 8N |
| Транзисторы (млрд) | 54 | 28,3 | 28,3 | 17,4 |
| Размер матрицы (мм ^ 2) | 826 | 628,4 | 628,4 | 392,5 |
| Конфигурация GPC | 8 × 16 | 7 × 12 | 6 × 12 | 6 × 8 |
| Смс | 108 | 82 | 68 | 46 |
| Ядра CUDA | 6912 | 10496 | 8704 | 5888 |
| Ядра RT | Никто | 82 | 68 | 46 |
| Тензорные ядра | 432 | 328 | 272 | 184 |
| Частота разгона (МГц) | 1410 | 1700 | 1710 г. | 1730 |
| Скорость видеопамяти (Гбит/с) | 2,43 | 19,5 (GDDR6X) | 19 (GDDR6X) | 14 (GDDR6) |
| VRAM (ГБ) | 40 (48 макс.) | 24 | 10 | 8 |
| Ширина автобуса | 5120 (6144 макс.) | 384 | 320 | 256 |
| ROP | 128 | 112 | 96 | 96 |
| TMU | 864 | 656 | 544 | 368 |
| GFLOPS FP32 | 19492 | 35686 | 29768 | 20372 |
| RT TFLOPS | N / A | 69 | 58 | 40 |
| Тензор TFLOPS FP16 (разреженный) | 312 (628) | 143 (285) | 119 (238) | 81 (163) |
| Пропускная способность (ГБ/с) | 1555 | 936 | 760 | 448 |
| TBP (Вт) | 400 (250 PCIe) | 350 | 320 | 220 |
Nvidia A100
Nvidia A100 – первый графический процессор, использующий архитектуру Ampere. Корпоративный чип предназначен для центров обработки данных и предназначен для задач с интенсивным использованием графических процессоров, таких как глубокое обучение и искусственный интеллект. Созданный с использованием 7-нм техпроцесса TSMC, он содержит огромное количество из 54 миллиардов транзисторов. Он превзошел предыдущие поколения корпоративных графических процессоров с 20-кратным увеличением производительности благодаря 6912 ядрам CUDA, 432 блокам отображения текстур, 160 ROP, ядрам Tensor третьего поколения и 40 ГБ видеопамяти с пропускной способностью памяти, которая достигает максимума 1,6 ТБ/с. DGX A100 – первая в мире система искусственного интеллекта с кластером из восьми A100 и внушительной ценой в 199 000 долларов.
GeForce RTX 30 серии
Помимо доминирования на корпоративном рынке, Nvidia всегда думает о потребителях, особенно о геймерах и создателях. Архитектура Ampere также используется в потребительских видеокартах Nvidia. Второе поколение GeForce RTX оснащено графическими процессорами на базе Ampere, которые увеличивают производительность вдвое по сравнению с предыдущим поколением.
В большинстве аспектов вычислительная мощность Ampere более чем в два раза превосходит вычислительную мощность Тьюринга. Он вдвое увеличил производительность шейдеров Тьюринга, вдвое увеличив количество ядер FP32 CUDA. В частности, он имеет 30 шейдерных терафлопс, что в 2,7 раза больше, чем у Тьюринга, который составляет всего 11 шейдерных терафлопс. Точно так же тензорное ядро Тьюринга измеряет 89 тензор-терафлопс, но Ampere более чем удвоил этот показатель с его 238 тензор-терафлопс. Чтобы не забывать о скорости ядра трассировки лучей, которая составляет 58 RT-TFLOPS, что в 1,7 раза быстрее, чем у Turing 34 RT-TFLOPS, и чтобы графические процессоры работали еще быстрее, чип Ampere подключается к самой быстрой в мире памяти, Micron G6X.
Серия RTX 30 сделана с использованием Samsung 8N Nvidia Custom Process с 28 миллиардами транзисторов для GA102 и 17 миллиардами транзисторов для GA104. RTX 3090 класса Titan оснащен графическим процессором GA102 и обеспечивает чрезвычайно высокую производительность потребительских карт. В отличие от предыдущих поколений, RTX 3090 открыт для третьих сторон для индивидуального проектирования.
RTX 3080 также использует графический процессор GA102, обеспечивающий вдвое большую производительность, чем RTX 2080, и впечатляющее игровое мастерство 4K. RTX 3070 на базе графического процессора GA104 находится на одном уровне с RTX 2080 Ti за половину цены. Недавно выпущенный RTX 3060 также никогда не перестает впечатлять своей потрясающей производительностью, обусловленной улучшенными ядрами трассировки лучей, тензорными ядрами, новыми потоковыми мультипроцессорами и высокоскоростной памятью G6.
Несмотря на значительное увеличение производительности, новые графические процессоры RTX не так уж и тяжелы. Когда дело доходит до цены, гораздо более быстрые видеокарты легко доступны. Флагман Nvidia GeForce, RTX 3080, стоит от 699 долларов, RTX 3070 продается по цене 499 долларов, а RTX 3060 стоит 329 долларов. Более дорогая RTX 3090 стоит 1499 долларов; по-прежнему достаточно дешевый, учитывая его производительность на уровне Титана.
Спустя всего несколько месяцев после его выпуска, как сообщается, возникла нехватка видеокарт на базе Ampere, и это не удивительно с потрясающей производительностью Ampere по разумной цене. Для тех, кто рассматривает возможность обновления графического процессора, сейчас лучшее время, чтобы заполучить графические процессоры Nvidia на базе Ampere.