NVIDIAs GeForce GTX 580: Fermi Refined

GTX 480… den är hetare, den är bullrigare och den är mer energikrävande, allt för 10-15 % mer prestanda. Om du behöver det snabbaste du kan få är valet klart, annars kommer du att behöva fundera på vad du vill ha och vad du är villig att leva med i gengäld.

– Vi på GTX 480

GeForce GTX 480 och den tillhörande GF100 GPU har presenterat oss för en intressant situation under det senaste året. Å ena sidan tog NVIDIA tillbaka sin krona för det snabbaste enstaka GPU-kortet på marknaden och använde med tiden samma GPU för att ge upphov till en ny sort av HPC-kort som avsevärt har utökat kapaciteten för GPU-beräkningar. Å andra sidan, som en sliten och trött idrottare som äntligen korsade mållinjen, var detta inte lätt för NVIDIA. GF100 var sen, och GTX 480 medan den var snabb var fortfarande varm och högljudd för vad den var.

Dessutom var GTX 480 och GF100 helt klart inte de produkter som NVIDIA först tänkte sig. Vi har aldrig sett en produkt som använder GF100 skickas med alla dess SM:er aktiverade – konsumentutrymmet toppade med 15 av 16 SM:er, och i HPC-utrymmet var Tesla endast tillgänglig med 14 av 16 SM:er. Samtidigt kämpade GF100:s yngre, slagkraftigare syskon en hel del i konsumentbranschen, och även om de aldrig var ett hot mot GF100, blev det en överraskning för hur nära de kom.

I slutändan är Fermi-arkitekturen i hjärtat av denna generation solid – NVIDIA var tvungen att göra några avvägningar för att få en bra spel-GPU och en bra dator-GPU i en enda produkt, men det löste sig. Detsamma kan inte sägas om GF100, eftersom dess stora storlek i kombination med TSMC:s fortfarande mogna 40nm-process leder till en svårhanterlig kombination som producerade flakey-utbyten och läckande transistorer. Oavsett vem som i slutändan är skyldig, var GF100 inte det chip det var tänkt att vara.

Men tiden läker alla sår. Med GF100 utanför dörren har NVIDIA haft en chans att undersöka deras design, och TSMC chansen att arbeta de sista kinkarna ur deras 40nm-process. GF100 var det första Fermi-chippet, och det skulle inte vara det sista. Med en lektion i hand och en plan i åtanke gick NVIDIA tillbaka till ritbordet för att fixa och förbättra GF100. Slutresultatet: GF110, nästa iteration av Fermi. Varmt ut ur ugnen lanseras det först i konsumentutrymmet och utgör stommen i det första kortet i NVIDIAs nästa GeForce-serie: GeForce 500. Det första sådana kortet lanseras idag, det GF110-drivna GeForce GTX 580.

GF110 är en blandning av gammalt och nytt. Att kalla det en helt ny design skulle vara oprigtigt, men att kalla det en fast GF100 skulle vara lika kortsiktigt. GF110 har mycket gemensamt med GF100, men som vi kommer att se när vi kommer in på designen av GF110 är det en egen GPU. När det gäller fysiska egenskaper är det mycket nära GF100; transistorantalet ligger kvar på 3 miljarder (med NVIDIA utan tvekan dra nytta av den låga precisionen i det numret), medan formstorleken är 520 mm2. NVIDIA gav oss aldrig tärningsstorleken för GF100, men allmänt accepterade värden satte den till runt 530 mm2, vilket betyder att GF110 är ett hårstrå mindre.

Men innan vi går för djupt in på GF110, låt oss börja med dagens lanseringskort, GeForce GTX 580. GTX 580 är den första medlemmen i GeForce 500-serien, vilket ger den utmärkelsen att skapa prejudikat för resten av familjen som NVIDIA hävdar kommer snart att följa. Ungefär som AMD förra månaden, är NVIDIA på sin andra resa med 40nm-processen, vilket betyder att de har haft chansen att förfina sina tekniker men inte möjligheten att se över sin design avsevärt. Som ett resultat kommer 500-serien att bli mycket bekant för 400-serien – det finns verkligen inga överraskningar eller mirakelfunktioner att prata om. Så i många avseenden är det vi tittar på idag en snabbare version av GTX 480.

Så vad gör GTX 580 snabbare? Vi börjar med det uppenbara: det är ett komplett chip. All L2-cache, alla ROP:er, alla SM:er, allt är aktiverat. När det kommer till spel är detta så snabbt som GF110 kan vara, och det är bara genom NVIDIAs artificiella FP64-begränsningar som dubbelprecisionsdatorer inte är lika obegränsade. Vi har länge undrat hur ett helt GF100-chip skulle fungera – med tanke på att GTX 480 saknade texturenheter, shaders och polymorfa motorer, men inte ROPs – och nu är svaret nära till hands. Av allt detta har GTX 580 6,6 % mer skuggning, texturering och geometrisk prestanda än GTX 480 vid samma klockhastigheter. Under tiden förblir ROP-antalet och L2-cachen oförändrade; 48 ROP:er är kopplade till 768KB L2-cache, som i sin tur är kopplade till 6 64-bitars minneskontroller.

GeForce GTX 580

Den andra kursändringen är klockhastigheter. Referensdesignen för GTX 480 körde på 700MHz för kärnan och 924MHz (3696MHz datahastighet) för GDDR5. Samtidigt tar GTX 580 det upp till 772MHz för kärnan och 1002MHz (4008MHz datahastighet), vilket markerar en 72MHz(10%) ökning av kärnklockhastigheten och en något mer blygsam 78MHz (8%) ökning av minnesbandbredden. Detta är en nästan lika stor ökning av mängden arbete som GTX 580 kan bearbeta och mängden arbete som dess minne kan mata den, vilket borde erbjuda en relativt okomplicerad ökning av prestanda.

Sist men absolut inte minst förändring som kommer från GTX 480 är i själva GF110. NViDIA har överfört GF104:s snabbare FP16 (halvprecision) texturfiltreringsfunktioner, vilket ger GF110/GTX580 möjligheten att filtrera 4 FP16 pixlar per klocka, jämfört med 2 på GF100/GTX480. Den andra förändringen stämmer väl överens med företagets tunga fokus på tessellation, med en reviderad Z-culling/rejection-motor som kommer att göra ett bättre jobb med att kasta ut pixlar tidigt, vilket ger GF110/GTX580 mer tid att lägga på att rendera de pixlar som faktiskt kommer att bli sedd. Detta är svårare att kvantifiera (och omöjligt för oss att testa), men NVIDIA anger detta till ytterligare 8% prestandaförbättring.

Samtidigt har NVIDIA inte ignorerat GTX 480:s heta och högljudda historia och har ägnat en del tid åt att arbeta med saker från den vinkeln. Vi kommer att dyka in i NVIDIAs specifika förändringar senare, men slutresultatet är att de genom en del optimeringsarbete har lyckats minska sin officiella TDP från 250W på GTX 480 till 244W på GTX 580, och i praktiken är skillnaden större än. NVIDIAs valfria kylsystem har också uppdaterats och fungerar tillsammans med GTX 580:s lägre strömförbrukning för att få ner temperaturer och ljud. Slutresultatet är ett kort som borde vara och är svalare och tystare samtidigt som det är snabbare än GTX 480.

GF110

Nackdelen med detta är att om det låter som en saga så är det nästan det. Som du kommer att se har vi en ganska hög uppfattning om GTX 580, men vi är inte övertygade om att du kommer att kunna få en riktigt än. NVIDIA är tekniskt hårdlansande GTX 580 idag för $499 (GTX 480:s gamla pris), men de är inte särskilt pratsamma om lanseringskvantiteten. De hävdar att det är av konkurrensskäl (för att hindra AMD från att ta reda på det) och det kan vi säkert respektera, men samtidigt är det sällsynt i den här branschen att någon undanhåller information eftersom det är bra. Vi hoppas verkligen att bli överraskade idag och se GTX 580s tillgängliga för alla som vill ha en, men vi misstänker starkt att den kommer att finnas tillgänglig i låga kvantiteter och kommer att sälja slut mycket snabbt. Efter det är det någons gissning om hur uppdateringsförrådet kommer att se ut; vårt intryck av saken är att avkastningen är rimlig för ett så stort chip, men att NVIDIA inte lagt ner mycket tid på att lagra inför dagens lansering.

I vilket fall som helst, med GTX 580 som tar $500-platsen och GF110 i slutändan avsedd att ersätta GF100, kommer GF100-baserade kort att vara på väg ut. NVIDIA har ingen officiell tidslinje, men vi kan inte föreställa oss att de kommer att fortsätta producera GF100 GPU: er längre än nödvändigt. Som ett resultat är GTX 480 och GTX 470 prissatta att gå, och faller mellan GTX 580 och GTX 460 i NVIDIAs sortiment för närvarande tills de slutligen ersätts med andra delar i 500-serien. För närvarande ger detta GTX 480 runt $400-$420, och GTX 470 – som fortfarande kämpar med Radeon HD 6870 – ligger på $239-$259.

Samtidigt har AMD ingen direkt konkurrent till GTX 580 för tillfället, så deras närmaste konkurrens kommer att vara multi-GPU-konfigurationer. I enkelkortsutrymmet finns Radeon HD 5970, som är avsedd att bytas ut snart och som ett resultat av detta gör AMD vad de kan för att sälja Cypress GPU:er i slutet av året. Den sista referensen 5970 du kan hitta på Newegg är ett Sapphire-kort, som är ganska flagrant prissatt mot GTX 580 till $499 med en $30 rabatt. Med tanke på att det är den sista 5970, skulle vi bli förvånade om den fanns i lager mycket längre än de ursprungliga GTX 580-leveranserna.

För kort du har goda chanser att få, kommer ett par 6870:or att sätta dig tillbaka mellan $480 och $500, vilket gör den till en rak konkurrent till GTX 580 när det gäller pris. Ett par kort är inte den bästa konkurrenten, men CrossFire-stöd är allmänt tillgängligt på moderkort så det är en praktisk lösning till det priset.