Тьюринг (микроархитектура)

Тьюринг
Запущен	20 сентября 2018 г .; 5 лет назад
Разработано	Нвидиа
Производитель	ТСМК ;
Процесс изготовления	ТСМК 12ФФК
Кодовое имя(а)	ТУ10х ; ТУ11х
Серия продуктов
Рабочий стол	Серия GeForce GTX 16 ; Серия GeForce RTX 20 ;
Профессиональная/рабочая станция	Квадро РТХ ;
Сервер/центр обработки данных	Тесла Т4 ;
Технические характеристики
Вычислить	28,5 терафлопс (FP16) ; 14,2 терафлопс (FP32) ;
Кэш L1	96 КБ (на SM)
Кэш L2	от 2 МБ до 6 МБ
Поддержка памяти	ГДДР6 ; НБМ2
PCIe Поддержка	PCIe 3.0
Поддерживаемые графические API
ДиректХ	DirectX 12 Ultimate (уровень функций 12_2)
Директ3D	Директ3Д 12.0
Шейдерная модель	Шейдерная модель 6.7
OpenCL	ОпенCL 3.0
OpenGL	OpenGL 4.6
ДРУГОЙ	Вычислительные возможности 7.5
Вулкан	Вулкан 1.3
Медиа-движок
Кодирование кодеков	H.264 ; H.265 ;
Декодирование кодеков	H.264 ; H.265 ;
Битовая глубина цвета	8-битный ; 10-битный ;
Поддерживаемые кодировщики	НВЕНК
Выходы дисплея	ДисплейПорт 1.4а ; HDMI 2.0б ; USB-C ;
История
Предшественник	Паскаль
Вариант	Вольта (центр обработки данных/HPC)
Преемник	Ампер

Turing — кодовое название микроархитектуры графического процессора (GPU), разработанной Nvidia . Он назван в честь выдающегося математика и ученого-компьютерщика Алана Тьюринга . Архитектура была впервые представлена в августе 2018 года на выставке SIGGRAPH 2018 в картах Quadro RTX , ориентированных на рабочие станции . ^[2] а неделю спустя на Gamescom — потребительские серии GeForce 20 . видеокарты ^[3] Опираясь на предварительную работу Volta , своего эксклюзивного предшественника для HPC , архитектура Turing представляет первые потребительские продукты, поддерживающие трассировку лучей в реальном времени , что является давней целью индустрии компьютерной графики. Ключевые элементы включают выделенные процессоры искусственного интеллекта («Тензорные ядра») и выделенные процессоры трассировки лучей («Ядра RT»). Тьюринг использует DXR , OptiX и Vulkan для доступа к трассировке лучей. В феврале 2019 года Nvidia выпустила графические процессоры серии GeForce 16 , в которых используется новый дизайн Turing, но отсутствуют ядра RT и Tensor.

Turing производится с использованием TSMC компании 12-нм FinFET процесса изготовления полупроводников . Высокопроизводительный графический процессор TU102 включает 18,6 миллиардов транзисторов , изготовленных с использованием этого процесса. ^[1] Тьюринг также использует GDDR6 память от Samsung Electronics , а ранее Micron Technology .

Подробности

Микроархитектура Turing сочетает в себе несколько типов специализированных процессорных ядер и позволяет реализовать ограниченную трассировку лучей в реальном времени. ^[4] Это ускоряется за счет использования новых ядер RT (трассировки лучей), которые предназначены для обработки квадродеревьев и сферических иерархий, а также ускорения тестов на столкновение с отдельными треугольниками.

Особенности в Тьюринге:

Ядра CUDA (SM, потоковый мультипроцессор)
- Вычислительные возможности 7.5
- традиционные растровые шейдеры и вычисления
- одновременное выполнение операций с целыми числами и с плавающей запятой (унаследовано от Volta)
Ядра трассировки лучей (RT)
- иерархии ограничивающего тома ускорение ^[5]
- тени, окружающая окклюзия , освещение, отражения
Тензорные (AI) цвета
- искусственный интеллект
- большие матричные операции
- Суперсэмплинг глубокого обучения (DLSS)
Контроллер памяти с GDDR6 / HBM2 поддержкой
DisplayPort 1.4a со сжатием потока отображения (DSC) 1.2
PureVideo J, аппаратное декодирование видео Набор функций
Ускорение графического процессора 4
NVLink Мост со стекированием VRAM, объединяющим память с нескольких карт
ВиртуалЛинк VR
NVENC Аппаратное кодирование

Память GDDR6 производится компанией Samsung Electronics для серии Quadro RTX. ^[6] Серия RTX 20 первоначально была выпущена с чипами памяти Micron , а к ноябрю 2018 года была переведена на чипы Samsung. ^[7]

Растеризация

Nvidia сообщила о приросте производительности растеризации (CUDA) для существующих игр примерно на 30–50% по сравнению с предыдущим поколением. ^[8]^[9]

Трассировка лучей

Трассировка лучей, выполняемая ядрами RT, может использоваться для создания отражений, преломлений и теней, заменяя традиционные растровые методы, такие как кубические карты и карты глубины . Однако вместо полной замены растеризации информацию, полученную в результате трассировки лучей, можно использовать для дополнения затенения информацией, которая является гораздо более фотореалистичной , особенно в отношении действий за кадром. Nvidia заявила, что производительность трассировки лучей увеличилась примерно в 8 раз по сравнению с предыдущей потребительской архитектурой Pascal.

Тензорные ядра

Генерация окончательного изображения дополнительно ускоряется за счет ядер Tensor, которые используются для заполнения пробелов в частично визуализированном изображении — метод, известный как шумоподавление. Ядра Tensor реализуют результат глубокого обучения , чтобы определить, как, например, увеличить разрешение изображений, создаваемых конкретным приложением или игрой. При основном использовании тензорных ядер проблема, которую необходимо решить, анализируется на суперкомпьютере, которому на примере преподают желаемые результаты, а суперкомпьютер определяет метод, который следует использовать для достижения этих результатов, что затем выполняется с помощью пользовательского тензора. ядра. Эти методы доставляются через обновления драйверов . потребителям ^[8] Сам суперкомпьютер использует большое количество ядер Tensor.

Тьюринг умирает

Сравнение кубиков Тьюринга
	ТУ102 ^[10]	ТУ104 ^[11]	ТУ106 ^[12]	ТУ116 ^[13]	ТУ117 ^[14]
Размер матрицы	754 мм ²	545 мм ²	445 мм ²	284 мм ²	200 мм ²
Транзисторы	18,6Б	13,6Б	10,8Б	6.6Б	4.7Б
Плотность транзисторов	24,7 МТр/мм ²	25,0 МТр/мм ²	24,3 МТр/мм ²	23,2 МТр/мм ²	23,5 МТр/мм ²
Графическая обработка кластеры (GPC)	6	6	3	3	2
Потоковое вещание мультипроцессоры (СМ)	72	48	36	24	16
Ядра CUDA	4608	3072	2304	1536	1024
Единицы наложения текстур	288	192	144	96	64
Единицы вывода рендеринга	96	64	64	48	32
Тензорные ядра	576	384	288	—
RT-ядра	72	48	36	—
L1 Кэш	6,75 МБ	4,5 МБ	3,375 МБ	2,25 МБ	1,5 МБ
L1 Кэш	96 КБ на SM
Кэш L2	6 МБ	4 МБ	4 МБ	1,5 МБ	1 МБ

Разработка

Тьюринга Платформа разработки называется RTX. Доступ к функциям трассировки лучей RTX можно получить с помощью Microsoft OptiX DXR , , а также с помощью расширений Vulkan (последнее также доступно в драйверах Linux). ^[15] Он включает доступ к функциям с ускорением искусственного интеллекта через NGX. Функциональные возможности Mesh Shader и Shading Rate Image доступны с использованием расширений DirectX 12 , Vulkan и OpenGL на платформах Windows и Linux. ^[16]

Обновление Windows 10 за октябрь 2018 г. включает общедоступную версию DirectX Raytracing. ^[17]^[18]

Продукты, использующие Тьюринг

Серия GeForce MX
- Ноутбук GeForce MX450
- Ноутбук GeForce MX550
серия GeForce 16
- GeForce GTX 1630
- Ноутбук GeForce GTX 1650
- GeForce GTX 1650
- GeForce GTX 1650 Супер
- Ноутбук GeForce GTX 1650 Ti
- GeForce GTX 1660
- GeForce GTX 1660 Супер
- Ноутбук GeForce GTX 1660 Ti
- GeForce GTX 1660 Ти
серия GeForce 20
- Ноутбук GeForce RTX 2060
- GeForce РТХ 2060
- GeForce RTX 2060 Супер
- Ноутбук GeForce RTX 2070
- видеокарта РТХ 2070
- Суперноутбук GeForce RTX 2070
- GeForce RTX 2070 Супер
- Ноутбук GeForce RTX 2080
- GeForce РТХ 2080
- Суперноутбук GeForce RTX 2080
- GeForce RTX 2080 Супер
- GeForce RTX 2080 Ти
- Титан РТХ
Нвидиа Квадро
- Ноутбук Quadro RTX 3000
- Ноутбук Quadro RTX 4000
- Квадро RTX 4000
- Ноутбук Quadro RTX 5000
- Квадро RTX 5000
- Ноутбук Quadro RTX 6000
- Квадро RTX 6000
- Квадро RTX 8000
- Ноутбук Quadro T1000
- Ноутбук Quadro T2000
- Т400
- Т400 4 ГБ
- Ноутбук Т500
- Ноутбук Т600
- Т600
- Т1000
- Т1000 8 ГБ
- Ноутбук Т1200
Нвидия Тесла
- Тесла Т4
- Тесла Т10
- Тесла Т40

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б «Архитектура графического процессора Nvidia Turing: новое изобретение графики» (PDF) . Нвидия . 2018 . Проверено 28 июня 2019 г.
^ Смит, Райан (13 августа 2018 г.). «NVIDIA представляет архитектуру графических процессоров Turing следующего поколения: NVIDIA удваивает ставку на трассировку лучей, GDDR6 и многое другое» . АнандТех . Проверено 9 апреля 2023 г.
^ Смит, Райан (20 августа 2018 г.). «NVIDIA анонсирует серию GeForce RTX 20: RTX 2080 Ti и 2080 — 20 сентября, RTX 2070 — в октябре» . АнандТех . Проверено 9 апреля 2023 г.
^ Уоррен, Том (20 августа 2018 г.). «Nvidia анонсирует серию графических процессоров RTX 2000 с «6-кратной производительностью» и трассировкой лучей» . Грань . Проверено 20 августа 2018 г.
^ О, Нейт (14 сентября 2018 г.). «Глубокий обзор архитектуры графического процессора NVIDIA Turing: прелюдия к GeForce RTX» . АнандТех . Проверено 9 апреля 2023 г.
^ Муджтаба, Хасан (14 августа 2018 г.). «Память Samsung GDDR6 обеспечивает работу карт Quadro RTX на базе графического процессора NVIDIA Turing» . Wccftech . Проверено 9 апреля 2023 г.
^ Мейслингер, Флориан (21 ноября 2018 г.). «Неисправная RTX 2080 Ti: Nvidia переключается с Micron на Samsung на память GDDR6» . Клуб сборщиков ПК . Проверено 15 июля 2019 г.
^ Jump up to: ^а ^б «#BeForTheGame» . Твич .
^ Фишер, Джефф (20 августа 2018 г.). «GeForce RTX приближает золотой век компьютерных игр благодаря трассировке лучей в реальном времени» . Нвидия . Проверено 9 апреля 2023 г.
^ «Характеристики графического процессора NVIDIA TU102» . TechPowerUp .
^ «Характеристики графического процессора NVIDIA TU104» . TechPowerUp .
^ «Характеристики графического процессора NVIDIA TU106» . TechPowerUp .
^ «Характеристики графического процессора NVIDIA TU116» . TechPowerUp .
^ «Характеристики графического процессора NVIDIA TU117» . TechPowerUp .
^ «Платформа NVIDIA RTX» . Нвидия . 20 июля 2018 г. Проверено 9 апреля 2023 г.
^ «Расширения Тьюринга для Vulkan и OpenGL» . Нвидия . 11 сентября 2018 года . Проверено 9 апреля 2023 г.
^ Пеллетье, Шон (2 октября 2018 г.). «Windows 10, октябрь 2018 г., обновление Catalyst для игр с трассировкой лучей» . Нвидия . Проверено 9 апреля 2023 г.
^ ван Рин, Жак (2 октября 2018 г.). «Трассировка лучей DirectX и обновление Windows 10 за октябрь 2018 г.» . Майкрософт . Проверено 9 апреля 2023 г.

Внешние ссылки

[TuringWhitepaper-1] Jump up to: ^а ^б «Архитектура графического процессора Nvidia Turing: новое изобретение графики» (PDF) . Нвидия . 2018 . Проверено 28 июня 2019 г.

[2] Смит, Райан (13 августа 2018 г.). «NVIDIA представляет архитектуру графических процессоров Turing следующего поколения: NVIDIA удваивает ставку на трассировку лучей, GDDR6 и многое другое» . АнандТех . Проверено 9 апреля 2023 г.

[3] Смит, Райан (20 августа 2018 г.). «NVIDIA анонсирует серию GeForce RTX 20: RTX 2080 Ti и 2080 — 20 сентября, RTX 2070 — в октябре» . АнандТех . Проверено 9 апреля 2023 г.

[4] Уоррен, Том (20 августа 2018 г.). «Nvidia анонсирует серию графических процессоров RTX 2000 с «6-кратной производительностью» и трассировкой лучей» . Грань . Проверено 20 августа 2018 г.

[anandarch-5] О, Нейт (14 сентября 2018 г.). «Глубокий обзор архитектуры графического процессора NVIDIA Turing: прелюдия к GeForce RTX» . АнандТех . Проверено 9 апреля 2023 г.

[6] Муджтаба, Хасан (14 августа 2018 г.). «Память Samsung GDDR6 обеспечивает работу карт Quadro RTX на базе графического процессора NVIDIA Turing» . Wccftech . Проверено 9 апреля 2023 г.

[7] Мейслингер, Флориан (21 ноября 2018 г.). «Неисправная RTX 2080 Ti: Nvidia переключается с Micron на Samsung на память GDDR6» . Клуб сборщиков ПК . Проверено 15 июля 2019 г.

[Keynote-8] Jump up to: ^а ^б «#BeForTheGame» . Твич .

[fisher-9] Фишер, Джефф (20 августа 2018 г.). «GeForce RTX приближает золотой век компьютерных игр благодаря трассировке лучей в реальном времени» . Нвидия . Проверено 9 апреля 2023 г.

[10] «Характеристики графического процессора NVIDIA TU102» . TechPowerUp .

[11] «Характеристики графического процессора NVIDIA TU104» . TechPowerUp .

[12] «Характеристики графического процессора NVIDIA TU106» . TechPowerUp .

[13] «Характеристики графического процессора NVIDIA TU116» . TechPowerUp .

[14] «Характеристики графического процессора NVIDIA TU117» . TechPowerUp .

[nvidiartx-15] «Платформа NVIDIA RTX» . Нвидия . 20 июля 2018 г. Проверено 9 апреля 2023 г.

[16] «Расширения Тьюринга для Vulkan и OpenGL» . Нвидия . 11 сентября 2018 года . Проверено 9 апреля 2023 г.

[17] Пеллетье, Шон (2 октября 2018 г.). «Windows 10, октябрь 2018 г., обновление Catalyst для игр с трассировкой лучей» . Нвидия . Проверено 9 апреля 2023 г.

[18] ван Рин, Жак (2 октября 2018 г.). «Трассировка лучей DirectX и обновление Windows 10 за октябрь 2018 г.» . Майкрософт . Проверено 9 апреля 2023 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]