Если вы следите за рынком графических процессоров, вы, возможно, видели, как появляются новые карты, или даже слышали какую-то шумиху по поводу чего-то под названием Maxwell. Maxwell — это новая архитектура графических процессоров NVIDIA и основа новейших видеокарт NVIDIA . Maxwell является преемником архитектуры «Kepler», которая ранее охватывала самые мощные карты на рынке (включая высоко оцениваемый Titan от NVIDIA ). Четыре новые карты выпущены на основе архитектуры, в том числе GTX 750, GTX 750 Ti, GTX 970 и GTX 980.
Maxwell является довольно значительным отходом от предыдущих разработок графических процессоров в нескольких интересных аспектах — и новые карты поставляются с несколькими захватывающими новыми функциями, в том числе настройками производительности виртуальной реальности и высокоэффективной формой трассировки лучей. Сегодня мы поговорим о том, как работает Maxwell, какие преимущества он предлагает, и что эти преимущества означают для геймеров ПК, желающих обновить свои возможности, будь то игра для , виртуальная реальность или просто стремление к лучшей внешности Dota 2.
Все дело в эффективности
Исторически сложилось так, что большинство новых архитектур совпало с усадкой. Усадка матрицы — это изменение способа изготовления чипов, которое позволяет им травиться меньше и точнее, позволяя упаковывать большее их количество в квадратный сантиметр кремния. В этом случае это не так: Максвелл гравируется с использованием того же процесса литографии с разрешением 28 нанометров, что и предыдущая архитектура Кеплера, хотя NVIDIA продолжает работать над своим новым процессом 20 нанометров. Достижения Maxwell вместо этого были сосредоточены на эффективности процессора , принимая во внимание мобильные процессоры.
Вот (примерно), что происходит:
Исходя из своего опыта разработки Kepler, NVIDIA поняла, что при нормальной работе карты не все ядра CUDA (сотни крошечных параллельных процессоров, выполняющих рендеринг графики) были активны все время — значительная их часть бездействовала в любой момент тактовый цикл. Однако даже в режиме ожидания ядра потребляли энергию и выделяли тепло, потому что их нельзя было отключить по отдельности. Чтобы решить эту проблему, NVIDIA разбила ядра CUDA на множество небольших блоков, каждый со своей собственной логикой команд. Это позволяет полностью отключать отдельные ядра в режиме ожидания, удваивая производительность устройства на ватт мощности и резко сокращая выработку тепла — схема, уже используемая в линейке мобильных процессоров Tegra от NVIDIA.
Одним из следствий этого является то, что младшие чипы 750 и 750Ti могут работать полностью от PCI-питания, без необходимости использования шестиконтактных разъемов питания, что позволяет их подключать к существующим потребительским ПК низкого уровня без необходимости в дополнительном оборудовании. обновления. Это также означает, что во многих случаях карты могут запускать нетребовательные приложения (игры низкого уровня, декодирование видео и т. Д.) В бесшумном режиме «без вентилятора» без перегрева.
Карты также могут быть разогнаны намного дальше, используя простой радиатор, не требуя жидкостного охлаждения. Вот откуда будет происходить большая часть повышения производительности этого поколения графических процессоров по сравнению с прошлым — хотя NVIDIA также утверждает, что архитектурные улучшения логического оборудования обеспечивают повышение производительности на ядро на 35% при заданной тактовой частоте.
Улучшенная производительность
Как оказалось, последний раунд графических процессоров работает довольно хорошо, особенно с точки зрения затрат и производительности. GTX 980 (~ $ 550) и 970 (~ $ 350) занимают первое и третье места в тесте G3D Mark , оба выигрывают у Titan Black за $ 1300 (модернизация до самого популярного Титан) — и оба из них, вероятно, превысят те оценки справедливым краем с помощью разгона производителя.
Карты нижнего уровня тоже хорошо себя зарекомендовали, и 750 (~ 120 долларов), и 750 Ти (~ 130 долларов) стоят на вершине рейтинга по соотношению цена / производительность. Возможность получить надежную карту среднего класса менее чем за 150 долларов — это серьезная задача для привлечения людей в игровой сектор ПК, особенно когда эта карта не требует обновления блока питания.
Новые возможности
Это не все о тестах! С Максвеллом NVIDIA внедряет некоторые новые функции, которые очень интересны для игр на ПК. Три большие области улучшения — это сглаживание, трассировка лучей и поддержка виртуальной реальности. Не все эти функции еще не реализованы, но они находятся в стадии разработки, и многие из них будут иметь большое значение в том, как мы играем в игры.
MFAA
Сглаживание — это термин, обозначающий совокупность методов, используемых для устранения артефактов, вызванных дискретной природой компьютерной графики. Если вы визуализируете пиксель на краю объекта, ваш растровый алгоритм либо сообщит, что он либо на краю объекта, либо на нем. В результате получается резкий зубчатый край. Решением является выборка каждого пикселя несколько раз с незначительными смещениями. В результате, на краю объекта некоторые образцы оказываются на краю объекта, а некоторые нет — это дает намного более чистое смешивание между краями объектов, а также делает текстурированные поверхности более согласованными от кадра к Рамка. В конечном счете, большинство видов сглаживания сводятся к выборке нескольких пикселей более одного раза.
MFAA — это относительно новый вид сглаживания, который следует из наблюдения, что большинство пикселей просто не сильно меняются от кадра к кадру. Другими словами, зачем рендерить один и тот же пиксель более одного раза, если вы только что рендерили один и тот же пиксель один кадр назад? MFAA сохраняет последний обработанный кадр и объединяет его с текущим кадром, удаляя новую информацию, когда она сильно конфликтует (поскольку объект существенно сместился). Это дает лучший визуальный результат при минимальных дополнительных вычислительных затратах. Этот подход работает лучше всего, когда частота кадров в игре высока, чтобы минимизировать разницу между кадрами.
Maxwell теперь поддерживает MFAA, предлагая высокопроизводительный режим сглаживания, чтобы помочь поднять планку визуального качества, доступного для консолей и бюджетных компьютеров.
Voxel Global Illumination
Сложная проблема компьютерной графики связана с тем, как свет перемещается с одной поверхности на другую. Бросок жестких теней прост в вычислительном отношении, но тонкие эффекты может быть сложнее воспроизвести. Одним из эффектов, которым большинство современных игр пренебрегают, является движение света от поверхности к поверхности: цвета кровоточат, объекты, соприкасающиеся друг с другом, создают тонкие тени, которые заземляют их в мире. Эти тени могут быть запечены, но они не будут работать для динамических или отражающих объектов или вблизи движущихся источников света.
К сожалению, вычисление этих эффектов в режиме реального времени может быть очень дорогим. Одним из подходов к этой проблеме является использование метода, называемого вокселизацией, для генерации упрощенной версии сцены, которая может быть эффективно проанализирована алгоритмом. Эта упрощенная версия может обеспечить реалистичное освещение сцены в реальном времени. Maxwell предлагает аппаратную поддержку для этого процесса.
Специальная функциональность VR
Виртуальная реальность — одна из самых захватывающих игровых технологий. технология , и NVIDIA объявила о нескольких особенностях VR в работе, включая режим с малой задержкой, рендеринг SLI с одним GPU на глаз и асинхронную временную деформацию. Режим низкой задержки крайне важен для плавного изменения изображения перед вашим лицом при движении вашей головы.
Per-eye-SLI позволяет использовать мощность нескольких графических процессоров без задержки, обычно возникающей в процессе SLI.
Асинхронная деформация времени, изначально принадлежавшая мозгу Джона Кармака, — это метод, позволяющий перепроецировать визуализированный кадр на уровне драйвера в новую перспективу (используя карту глубины, созданную средством визуализации, в качестве основы для преобразования). Другими словами, асинхронная временная деформация позволяет пользователю «оглядываться» внутри одного визуализированного кадра, даже если рендеринг еще не дал свежего изображения. Это отделяет движение головы от рендеринга, позволяя ей оставаться плавной независимо от того, насколько низкая частота кадров падает, что очень важно для предотвращения болезни VR во время падений частоты кадров. Эти функции пока недоступны, но NVIDIA уверяет нас, что драйверы находятся в разработке.
Эволюционный скачок — сейчас
Графический процессор Maxwell высшего класса стоит на первом месте в рейтинге производительности, но не намного. Большинство достижений, которые он демонстрирует, являются более тонкими улучшениями эффективности. Они все еще могут быть очень ценными и могут принести высокопроизводительные игры в руки более широкой пользовательской базы. Кроме того, новые функции VR и рендеринга очень крутые и о них стоит поговорить. Тем не менее, скачок производительности по сравнению с предыдущим уровнем техники не так уж велик: мы не говорим о повышении того, что возможно, в вычислительном отношении. Для этого придется подождать либо с разгоном крупного производителя, либо, возможно, (если нам очень повезет) с 20-нм версией Maxwell позднее. В любом случае, будущее технологии графического процессора захватывающее, и есть большой интерес именно к тому, куда она движется.
Изображения предоставлены NVIDIA