NVIDIA GeForce 800
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家詹姆士·克拉克·麥克斯韋的名字命名。2014年初悄然發表的行動型顯示核心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 100和GeForce 300系列。
| 发布日期 | 2014年 |
|---|---|
| 代号 | Fermi (28nm) GF117 Kepler(28nm) GK104 Maxwell (28nm/20nm) GM107 GM108 |
| 显示卡 | |
| 入门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 |
| API支持 | |
| Direct3D | Direct3D 12 Shader Model 5.0 |
| OpenGL | OpenGL 4.4 |
| OpenCL | OpenCL 1.2 |
| 历史 | |
| 前代产品 | GeForce 700系列 |
| 后继产品 | GeForce 900系列 |
概觀
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
初期，Maxwell架構顯示核心，仍採用台積電的28nm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
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
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
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
Maxwell架構全面支援DirectX 12。[15]
繼任架構
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][17]
產品介紹
桌上型平台
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
GeForce 800M的首發產品是GeForce 820M[20] - 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
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[21][22] | 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)[23] | 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)[24] | 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)[20][25] | 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)[26] | 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[27] | 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[28] | 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 [29] | 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)[30] | 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)[31] | 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[32] | 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)[33][34] | 2014年3月10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)[33][35] | 2015年2月5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[36] | 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[37] | 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
參考資料
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- ^ G92蝉联四代马甲：GeForce 800M显卡登场. pconline.com.cn. [2014-02-10]. （原始内容于2014-02-21）.
- ^ Details on Nvidia's GeForce GTX 750 Ti, GTX 750 cards leak （页面存档备份，存于互联网档案馆） - techspot.com
- ^ GTX750Ti、GTX750长这样：规格也定了 （页面存档备份，存于互联网档案馆） - mydrivers.com
- ^ 新Maxwell显卡GTX750 Ti居然开放预定 （页面存档备份，存于互联网档案馆） - inpai.com
- ^ 抛弃GTX 800系列的命名方式 NVIDIA下月直接发布GTX 980/970. gamersky.com. [2014-09-06]. （原始内容于2014-09-06）.
- ^ . 网易. [2014-09-06]. （原始内容存档于2014-09-06）.
- ^ Nvidia Maxwell to be first GPU with ARM CPU in 2013 （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Guru3d.com
- ^ . [2015-06-20]. （原始内容存档于2013-10-20）.
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外部連結
- Nvidia Nsight（页面存档备份，存于互联网档案馆）