Презентация NVIDIA Fermi наделала много шума и привлекла пристальное внимание не только игроков, но и профессионалов, компьютерных компаний, а также конкурентов. Виной всему очень интересная архитектура и высокая мощность нового ускорителя NVIDIA.
Благодаря улучшенным возможностям вычислений с двойной точностью, наличию иерархической кэш-памяти, поддержке ECC и так далее, на базе Fermi может работать специальная, оптимизированная под этот продукт, операционная система. Fermi стоит ближе к процессору, чем любые другие графические ускорителя на рынке. Конечно, Fermi — это высокопараллельный процессор, построенный на новой архитектуре и не совместимый с x86 (и, соответственно, с Windows), но конкуренцию решениям Intel он может составить уже сейчас, правда, в ограниченном числе приложений. Однако, программ, использующих CUDA, OpenCL или DirectCompute, будет становиться со временем только больше.
Intel видит в лице NVIDIA серьёзную потенциальную угрозу. В будущем NVIDIA, возможно, представит чип, который сможет запустить ОС и будет иметь невероятную вычислительную мощь. Именно поэтому корпорация Intel работает над Larrabee, именно поэтому она травит NVIDIA на рынке чипсетов.
Между прочим, AMD также идёт к унификации графического и центрального процессора в своём проекте Fusion. Однако, решение AMD — это, всё же, в первую очередь, центральный процессор.
Временное отставание от своего конкурента на рынке пользовательских видеокарт вынудило NVIDIA перейти к информационной войне, для чего была проведена презентация продукта ещё находящегося в разработке — Fermi. В ответ AMD готовит презентационные слайды, которые призваны сгладить положительный эффект от презентации и внушить недоверие пользователей к новому поколению DX11-карт от NVIDIA.
Судя по слайдам, они явно находятся в рабочем состоянии и просочились в сеть по стечению обстоятельств, а может быть, они никогда не будут представлены общественности официально, а содержание их должны донести до пользователей интернет-сайты, для чего слайды были нарочно отправлены в сеть.
Итак, первый слайд повествует о том, что самая мощная на сегодня видеокарта серии Radeon HD 5000 уже поступает на рынок, представляется привлекательной покупкой для игроков, обладая вычислительной мощностью 2,72 Тфлопс для расчетов с плавающей запятой и 544 Гфлопс — для вычислений с двойной точностью. Отмечается, что видеокарта является первым графическим ускорителем, полностью совместимым с интерфейсом программирования DirectX 11, и обладает уникальной технологией ATI Eyefinity, позволяющей осуществлять вывод сразу на 6 мониторов, что даёт возможность собрать в домашних условиях огромные видеопанели.
Второй слайд посвящён сравнению с характеристиками Fermi. Однако, как известно, сегодня NVIDIA раскрыла лишь часть спецификаций, поэтому некоторые поля отсутствуют, а цифры носят оценочный характер. Что хотела показать ATI в сравнении количества шейдерных процессоров, остаётся загадкой. Ведь карты ATI и NVIDIA имеют совершенно разную архитектуру (частота шейдеров у GeForce значительно выше Radeon, да и каждый из процессоров даже на одинаковой частоте будет иметь разную производительность), поэтому невозможно сопоставить вычислительную мощность шейдерных блоков по числу процессоров. В скорости расчётов двойной точности Radeon HD 5870 отстаёт от Fermi примерно на 30 %, о чём ATI честно заявила, а в одиночной точности, по данным ATI, опережает на 80 %. Однако остаётся под вопросом, как же получается у ATI, что при увеличении частотной формулы и количества шейдеров в 2,13 раза по отношению к GeForce GTX 285 производительность данного типа расчётов у Fermi возросла всего лишь в 1,4 раза. В это слабо верится.
На последнем слайде ATI отмечает, что чип Fermi имеет на 40 % больше транзисторов и на 60 % большую площадь по сравнению с Radeon HD 5870, что новый продукт NVIDIA рассчитан на дорогие высокопроизводительные компьютеры или же на использование в суперкомпьютерах. ATI также отмечает, что Fermi будет иметь высокую для пользовательского рынка стоимость.
Что ж, несмотря на неправдоподобность сравнения возможностей Fermi, в слайдах ATI есть много истинных укоров в отношении NVIDIA. Продукт, действительно, не готов и мы даже не располагаем полной информацией о нём. Однако, нет сомнения, что ко времени своего выхода Fermi станет самым мощным одиночным ускорителем на рынке, и поддержка профессионального рынка этому нисколько не помешает.
Противоречивые данные свидетельствуют о том, что первые ускорители Fermi появятся или в конце текущего года, или в начале следующего. Однако, новые сведения посвящены видеокартам среднего уровня.
Таким образом, первоначально из нового поколения на рынке будут традиционно присутствовать только видеокарты производительного уровня. По слухам, решения среднего уровня стоит ожидать в марте.
Прошедший запуск видеокарт серии Radeon HD 5800 и последующий за ним выход ускорителей Radeon HD 5700 были встречены множеством положительных отзывов и обзоров. NVIDIA же смогла в ответ преподнести лишь громкую презентацию Fermi да пару 40-нм видеокарт с производительностью начального уровня, а ценой, вплотную приближающихся к среднему диапазону.
К концу первого квартала следующего года у AMD будет возможность представить всю линейку графических ускорителей 5-й серии (5900, 5800, 5700, 5600 и 5300), включая двухчиповое решение HD 5800 X2 для энтузиастов. Такая временная разница в выпуске конкурентных решений от NVIDIA позволит AMD занять существенную долю рынка DX11-видеокарт.
Есть вероятность, что некоторые видеокарты на базе чипа GT300/Fermi будут оснащены памятью стандарта GDDR3, по крайней мере, этот тип памяти поддерживается кристаллом.
Конечно, флагманский чип будет использовать всю 384-битную полосу пропускания и память GDDR5 с высокой частотой. Однако, в более простых версиях шина памяти может быть урезана и установлена более медленные чипы GDDR3, зато гораздо более дешёвые.
В видеокартах на основе чипов среднего и начального уровня с архитектурой Fermi память старого стандарта будет использоваться наверняка. Насчёт поддержки GDDR4 пока ничего неизвестно, но, похоже, выбор будет стоять между двумя стандартами: GDDR5 и GDDR3.
Иен-Сан Юань заявил, что официальный выход видеокарт на базе чипа Fermi состоится во вторник, однако не уточнил, произойдёт это в этом году или следующем. Журналисты ресурса Fudzilla расспросили главных управляющих компании и выяснили (разумеется, неофициально), что выхода реальных продуктов можно ожидать уже в конце ноября.
Первый образец ускорителя был показан на конференции, и теперь инженеры работают не покладая рук, чтобы выход видеокарт состоялся как можно раньше.
Между прочим, NVIDIA отмечает, что кодовым именем GT300, которым компьютерная общественность называет 40-нм флагман NVIDIA с поддержкой DirectX 11 уже более года, сама компания свой продукт никогда не называла. А жаль: звучит оно лучше и привычней, чем Fermi.
С выпуском Fermi NVIDIA сделала большой шаг в развитии своих видеокарт: переход на архитектуру MIMD (Many Instructions Many Data), увеличение производительности до 8 раз в расчётах двойной точности с плавающей запятой, внедрение архитектуры кэш-памяти L1 и L2, поддержка языка C++ и памяти с коррекцией ошибок (ECC) — всё это делает Fermi/GT300 привлекательным решением для построения суперкомпьютеров нового поколения.
NVIDIA уже достигла значимых результатов в распространении продуктов Tesla, используемых сегодня не только в рабочих станциях но и в некоторых суперкомпьютерах. Вычислительные центры на основе графических карт существенно превосходят в уровне производительности аналогичные по цене решения на основе центральных процессоров, однако они не совместимы с архитектурой x86, что делает неудобным применение их во многих задачах, особенно в настоящее время, когда вся инфраструктура вычислительных центров опирается на архитектуру центральных процессоров. И если NVIDIA имеет планы по завоеванию этого рынка, то время не ждет — на подходе ускорители Larrabee от Intel, которым не придется ничего менять: они предоставляют собой многоядерные высокопроизводительные вычислительные x86-решения. Intel придётся бороться за место на рынке игровых видеокарт, и, по правде говоря, её будущие успехи в этой отрасли очень сомнительны, зато в индустрии вычислительных центров Larrabee будет встречена с распростёртыми объятиями.
Стоит отметить, что крупнейшая в США Окриджская национальная лаборатория не только сделала выбор в пользу Fermi, но и установила этот ориентир на ближайшие 10 лет, обещая приложить усилия для привлечения разработчиков специализированного программного обеспечения к использованию расчетов общего назначения на видеокартах.
Для обеспечения электроэнергией ускорителей Fermi в вариантах NVIDIA Tesla, Quadro и GeForce с объёмами памяти от 1,5 Гб до 6 Гб, компания установит на карту два дополнительных разъёма питания: 8-контактный и 6-контактный.
Ресурс Bright Side Of News сообщает, что новый флагманский одночиповый ускоритель Fermi компании NVIDIA может иметь максимальное энергопотребление выше 225 Вт.
Источник утверждает, что видеопроцессор Fermi с 6 Гб быстрой видеопамяти стандарта GDDR5 превысит максимальное энергопотребление в 225 Вт, обеспечиваемое двумя внешними 6-контактными разъёмами питания.
Возможно, настольные ускорители Fermi с объёмом памяти в 1,5 и 3 Гб всё-таки будут иметь два 6-контактных разъёма для подключения внешнего питания. Однако, в таком случае видеокарты наверняка будут обладать достаточно низким разгонным потенциалом.
В конце 2009 года NVIDIA собирается вывести на рынок свою новую архитектуру с поддержкой DirectX 11. При этом, как говорит источник со слов представителей NVIDIA, выйдет сразу три ускорителя на базе одного и того же чипа Fermi.
Первая видеокарта — одночиповый ускоритель высокого класса, имеющий 16 кластеров и объединенную мощь 512 шейдерных процессоров.
Вторая карта — 2-чиповый флагман, построенный на двух кристаллах Fermi, наверняка, имеющих более низкую частоту, чем в случае с GTX-версией. Энергопотребление этого решения будет находиться на уровне 300 Вт.
Наконец, третий ускоритель будет основан на урезанном ядре Fermi (один или два кластера у него будут отключены), иметь более низкие частоты. Эта видеокарта будет наиболее массовой и на рынке столкнётся с Radeon 5870.
Все эти ускорители выйдут в конце 2009 года. Более дешёвые решения линейки появятся уже в первой половине 2010 года.
Дрю Генри, новый главный управляющий подразделения GeForce и ION в NVIDIA сказал журналистам ресурса Fudzilla, что Fermi будет быстрее всего, что существует на рынке, включая новый Radeon 5870.
Выход ускорителя должен состояться до зимних праздников, так что NVIDIA имеет все шансы заработать на продажах самой быстрой видеокарты хорошие деньги.
Ожидается, что Fermi превзойдёт двухчиповую GeForce GTX 295 по производительности. Более того, NVIDIA готовит выпуск аналога GTX 295 с двумя процессорами Fermi. Энергопотребление одно- и двухчиповой видеокарт Fermi будет находиться на уровне с GeForce GTX 285 и 295, соответственно.
После показа компанией NVIDIA видеокарты с кодовым именем Fermi на технологической GPU-конференции и публикации первых детализированных снимков этого решения, поползли слухи о том, что во время конференции был показан лишь муляж, а не реальный ускоритель.
Претензий много: и мост SLI расположен так, что не позволяет подключить карту в тройной режим SLI; и выход DVI только один, и разъёмы для подключения внешнего питания припаяны очень плохо, и система охлаждения выполнена неправильно и т.д.
Буквально через несколько часов после распространения этих слухов NVIDIA заявила, что показанный на конференции ускоритель является рабочим инженерным образцом, для которого мелкие огрехи вполне простительны.
Представитель NVIDIA также отметил, что показанный на конференции продукт являлся не настольной видеокартой, а ускорителем Tesla на базе чипа Fermi и демонстрировалась его производительность в сравнении с предыдущим поколением Tesla в расчётах двойной точности, где новое решение обеспечивает прирост до 8 раз.
Специалист по проектированию чипов Дэвид Кантер выдвинул предположение, что NVIDIA ставит задачу сделать свои видеокарты более похожими на процессоры, нацеливаясь на рынок вычислительных центров. Он указывает на то, что архитектура Fermi выходит за рамки привычных представлений о видеокарте.
Сообщение Окриджской национальной лаборатории о намерении создать на основе Fermi суперкомпьютер с производительностью в 10 раз выше современного вычислительного центра № 1, может служить подтверждением слов Кантера.
Да и сам руководитель NVIDIA Иен-Сан Юань говорил о том же во время недавнего общения с журналистами и аналитиками. По его словам, архитектура Fermi представляет собой фундамент первого в мире вычислительного графического процессора, который объединяет серии продуктов GeForce, Quadro и Tesla. Он указал на то, что применение GPU-вычислений выходит за рамки только научной отрасли, интересов узкого круга разработчиков и энтузиастов, поэтому NVIDIA создала архитектуру параллельных вычислений. Иен-Сан подчеркнул, что Fermi поможет индустрии двигаться вперед и потеснит процессоры во многих областях.
Однако, NVIDIA опровергла предположение о том, что Fermi нацелена преимущественно на рынок высокопроизводительных вычислений. «Такие размышления — безумны, — категорично заявил Сэнфорд Рассел в интервью TG Daily. — Мы создали Fermi модульной и гибкой, рассчитывая на все возможные рынки».
Нет сомнения, что Fermi — то, что ждали многие исследователи и дизайнеры. Остается узнать, что представляет собой GT300 в традиционных игровых задачах.
В сети появились записи с демонстрации графического процессора Fermi. Конечно, они являются некачественными экранными видеороликами, но тем не менее.
На одной из них есть первая визуальная демонстрация преимущества новой архитектуры. В частности, сравнивается процессор Tesla 1060 (чип GT200b), имеющий старую архитектуру и Fermi в вычислениях с двойной точностью. Как видно на ролике, там, где новая архитектура легко справляется с расчётами в реальном времени, у Tesla 1060 в тех же задачах производительность падает до очень низкого уровня.
NVIDIA GF100/GT300 (Fermi) first live demo in GTC 2009
Второй ролик показывает работу Fermi при расчёте физики. Видно, как легко видеокарта вычисляет множественные столкновения.
NVIDIA GTC 2009 Fermi (GT300) Real Time Physics Demo DX11
После представления архитектуры Fermi на официальном сайте NVIDIA для разработчиков появилось подробное описание характеристик этого нового флагманского графического процессора.
Чип имеет 3 млрд. транзисторов и 512 шейдерных процессоров, которые NVIDIA теперь называет ядрами CUDA. Чип, как и в архитектуре GT200 состоит из кластеров, поэтому компании относительно легко будет создавать чипы для среднего и начального уровня, уменьшая количество этих блоков на кристалле. Fermi имеет 16 кластеров, каждый из которых имеет 32 ядра CUDA.
512 ядер CUDA поддерживают вычисления с плавающей точкой в стандарте IEEE 754-2008, превосходя в этом отношении даже центральные процессоры. При этом скорость исполнения арифметических операций с двойной точностью до 8 раз превосходит предыдущее поколение графических процессоров NVIDIA в лице GT200.
Следующая инновация — 1 Мб кэш-памяти L1, разделенного по 16 Кб, а также распределённая кэш-память L2 объёмом 768 Кб. Иерархическая кэш-память в GPU ускоряет алгоритмы вроде расчётов физических процессов, трассировки лучей и умножения разряжённых матриц, где адреса данных заранее не известны.
Видеопамять работает через 384-битную шину данных. Чип поддерживает память GDDR5 объёмом 1,5 Гб, 3 Гб и 6 Гб. Процессор понимает код C++ без необходимости его обработки драйвером и, конечно, поддерживает DirectX 11. Fermi поддерживает память с ECC (кодом корректировки ошибок), что критично для центров данных и суперкомпьютеров, развёртывающих большие массивы GPU.
Движок GigaThread Engine будет поддерживать одновременное исполнение задач нескольких программных ядер в рамках одного приложения (к примеру, одновременный расчёт физики жидкостей и твёрдых тел).
В результате можно сказать, что новый графический процессор NVIDIA очень похож на центральный процессор. Компания идёт путём, обратным подходу AMD Fusion, который предполагает интеграцию GPU на кристалл центрального процессора.
Не собираясь оставлять AMD наедине с рынком и желая хоть как-то ответить на более ранний выпуск конкурентом видеокарт с поддержкой DirectX 11, NVIDIA продемонстрировала ранний образец своего ускорителя с кодовым именем Fermi, который ранее был известен как GT300.
По словам главы компании Иен-Сан Юаня, Fermi представляет собой первый в мире вычислительный GPU, объединяющий в себе концепции GeForce, Quadro и Tesla.
«GPU-вычисления достигли важного, переломного момента. GPU-вычисления — это реальность. Они используются не только учёными или энтузиастами, но также обычными разработчиками и компаниями, принявшими модель параллельных вычислений. Графические процессоры повсюду: и в ноутбуках, и в ПК, и в серверах и в системах облачных вычислений».
Господин Иен-Сан отметил, что архитектура Fermi была создана практически заново, на основе нового подхода.
«Мы создали его с нуля. Чип имеет 3 млрд. транзисторов. Архитектура Fermi, встроенные инструменты, библиотеки и движки являются прямым результатом нашего понимания, которое мы получили, общаясь с тысячами CUDA-разработчиков по всему миру. В ближайшие годы, посмотрев назад, мы поймём, что Fermi создала новую GPU-индустрию».
По поводу опоздания относительно ATI с представлением видеокарт нового поколения глава калифорнийской компании отметил, что NVIDIA имеет несколько иное видение ситуации и стремится не только в краткосрочной перспективе увеличить свою рыночную долю, но и двигать компьютерную индустрию вперёд.
Напоследок Иен-Сан Юань сказал, что компания стремится развивать высокопараллельные вычисления, где GPU выглядят гораздо более привлекательно, чем CPU.
