NVIDIA GK106: El nuevo GPU basado en la arquitectura Kepler

El GPU que da vida a la nueva gama media de GPUs NVIDIA GeForce 600 Series.

Ayer Nvidia lanzó su nuevo GPU GeForce GTX 660, su primer GPU basado en el nuevo integrante de la familia de GPUs basados en la arquitectura Kepler: GK106, núcleo gráfico que se convierte en el tercer miembro de esta línea de productos junto a los anteriormente lanzados GK104 y GK107.

Introducción

La línea de GPUs Nvidia Kepler de primera generación se ha constituido en una de las líneas de productos más interesantes que Nvidia ha lanzado desde hace mucho, pues desde que Nvidia lanzó su primera arquitectura modular Fermi de primera generación (GF100, GF104, GF106 y GF108) nos ha tenido acostumbrados a lanzar dos variantes muy diferenciadas: Big Fermi (GF100) y Fermi (GF104 e inferiores); la primera enfocada a cómputo acelerado por GPU y juegos, la segunda optimizada para juegos.

Kepler de primera generación (se espera que el próximo año Nvidia lance sus nuevos GPUs Kepler de segunda generación: GK110, GK114, GK116 y GK117), constituye la arquitectura modular de tercera generación de Nvidia, y a diferencia de las dos primeras generaciones (Fermi de primera y de segunda generación) tenemos una única variante (no habrá un Big Kepler hasta el lanzamiento de Kepler de segunda generación), la cual se reorganiza de diversas formas a fin de cubrir los diversos segmentos del mercado. Y de entre ellos Nvidia considera muy importante el segmentode los GPUs con precios inferiores a los US$300, y es allí a donde va dirigida la nueva GK106.

El núcleo GK106

Si ya mencionamos que Nvidia rompió su tradicional esquema de lanzamientos con su actual familia de GPUs basados en la arquitectura Kepler de primera generación; el nuevo núcleo GK106 rompe también con los esquemas de reorganización de las arquitecturas modulares de Nvidia al poseer GPCs no simétricos.

Los GPUs basados en la arquitectura Kepler están conformados por múltiples unidades de cálculo denominadas GPCs (Graphic Processing Cluster), las que a su vez están conformadas por dos SMX (neXt generation Streaming Multiprocessors), cada uno conformado por 192 shader processors (SPs) y 16 Unidades de textura.

GK106 posee un total de 2540 millones de transistores y un tamaño de die de 214mm²; está conformado por tres GPCs, dos tradicionales y uno asimétrico conformado tan sólo por un SMX; con esta extraña configuración, GK106 posee 960 shader processors y 80 unidades de textura repartidas en cinco SMX organizados en dos GPCs simétricos (2x384 SPs) y uno asimétrico (192 SPs); donde tenemos:

384 (GPC1) + 384 (GPC2)  + 192 (GPC3) = 960 SPs.

El controlador de memoria de GK106

GK106 posee tres controladores de memoria de doble canal (64 bits cada uno y 192 bits en conjunto), cada uno posee ocho unidades de renderizado (ROPs, 24 en total), y es capaz de soportar chips de memoria GDDR5 de 32 bits en configuraciones intercaladas, es decir, es posible conectar cuatro chips de memoria a un controlador, y este alterna el uso entre cada par de chips de memoria.

Debido a lo anterior es capaz de tener instalados 2GB de memoria gráfica en ocho chips de memoria de 256MB cada uno; por lo que funciona a 192 bits (144GB/s) para los primeros 1.5GB de memoria, y a 64 bits (48GB/s) para sus últimos 512MB. Esta limitación en el ancho de banda no estaría presente en una versión con 3GB (12 chips de memoria).

Características comunes con otros GPUs Kepler

Gracias a que GK106 está basado en exactamente la misma arquitectura Kepler en la que están basados GK104 y GK107, comparte todas sus características como:

  • Soporte a 3+1 monitores (3 en surround y uno en modo escritorio).
  • Motor de video acelerado por hardware Nvidia VP4 (Video Processor 4.0).
  • Unidad de transcoding de videos por hardware NVENC (Nvidia Video ENCoder).
  • Bus PCI Express (PCIe) 3.0.
  • Soporte a los API DirectX 11, OpenGL 4.x, OpenACC, OpenCL y CUDA.

GPUs Nvidia basados en GK106

Por el momento el único GPU basado en el núcleo gráfico GK106 es el GPU GeForce GTX 660, pero se esperan otros GPUs como los rumoreados GeForce GTX 660 SE y GeForce GTX 650 Ti, los que probablemente posean alguno(s) SMX y/o controladores de memoria deshabilitados.

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