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GeForce GTX 750 Ti: la prima scheda video basata su architettura Maxwell

Recensione della Nvidia GeForce GTX 750 Ti, la prima scheda video con GPU GM107 basata su architettura Maxwell. Efficienza e prestazioni in un condensato ben riuscito.

GeForce GTX 750 Ti: la prima scheda video basata su architettura Maxwell

GeForce GTX 750 Ti: spazio a GM107 e all'architettura Maxwell

In questo periodo i videogiocatori amano le schede di grandi dimensioni. Dissipatori dual-slot e cover elaborate sono ormai la consuetudine. Dopotutto, per avere frame rate elevati sono necessarie GPU complesse, miliardi di transistor per gestire giochi come Battlefield 4. Tutto questo ha ripercussioni sul calore, che deve essere espulso il più rapidamente possibile.

Si è fatta così strada l'opinione che le schede con piccoli dissipatori e PCB in vista siano deboli, incapaci di offrire prestazioni giocabili. Quest'oggi Nvidia prova a sfatare il mito con la GeForce GTX 750 Ti, una nuova scheda video compatta, lunga poco più di 15 centimetri, sprovvista di un connettore ausiliario e con un dissipatore rotondo di piccole dimensioni. Questa scheda video ha all'incirca le dimensioni della GTX 650 Ti, ma il dissipatore la fa apparire un po' più fragile.

GeForce GTX 750 Ti di riferimento

Questa scheda è la prima con architettura Maxwell e secondo Nvidia permette di giocare in Full HD con gli ultimi titoli senza risparmiarsi troppo sui dettagli grafici. La GTX 750 Ti potrebbe essere la Toyota Prius del settore grafico?

Questo è solo il primo prodotto basato su Maxwell che vedremo nel corso del 2014. L'architettura Maxwell è interessante, in parte perché significa che Nvidia ci propone una nuova architettura dopo due anni, ma anche perché l'azienda ha svelato meno informazioni del solito sul nuovo progetto.

Torniamo per un attimo a dicembre dello scorso anno, quando Nvidia ci parlò del SoC Tegra K1. Sapevamo che la GPU del K1 era basata su Kepler, o meglio un singolo SMX con importanti cambiamenti alle strutture di collegamento dei vari sottosistemi, in modo da consumare meno. Johan Alben, vicepresidente senior per la progettazione delle GPU, affermò in quell'occasione che ogni architettura, da Maxwell in poi, sarebbe stata sviluppata con il mondo mobile in mente, ovvero con l'efficienza davanti a tutto.

Si trattava chiaramente di una buona notizia per la famiglia Tegra, ma allo stesso tempo anche un importante sviluppo per il mondo desktop. Con la nuova GTX 750 Ti, una scheda con un TDP di 60 W, possiamo già farci un'idea dell'architettura Maxwell. Nvidia afferma che il suo progetto riesce a ridurre i consumi e a mantenere prestazioni elevate, anche se la GPU ha un minor numero di core. Il tutto affidandosi nuovamente al processo produttivo a 28 nanometri. In altre parole, la GPU lavora in modo più intelligente.

Streaming Multiprocessor in Maxwell

Il passo in avanti più grande fatto da Maxwell è figlio di una riprogettazione degli Streaming Multiprocessor, ora abbreviati come SMM. In Kepler ogni SMX aveva 192 CUDA core, quattro warp scheduler e un file di registro da 256 KB. C'erano anche 64 KB usabili come memoria condivisa e cache L1, una cache texture separata e una cache uniforme, più 16 unità texture. Il grande salto nel numero di core e la logica di controllo aiutarono a superare Fermi e la frequenza doppia dei suoi shader. L'SMX si è tuttavia dimostrato difficile da sfruttare appieno.

GM107 SMM (sinistra) vs. GK106 SMX (destra)

Maxwell tentata di risolvere questo problema partizionando l'SMX in quattro blocchi, ognuno con il proprio buffer instruction, warp scheduler e un paio di unità dispatch. Il file di registro da 256 KB ora è stato diviso in quattro segmenti da 64 KB. I blocchi hanno 32 CUDA core ciascuno, per un totale di 128 in ogni SMM - meno dei 192 presenti nell'architettura Kepler. Le 32 unità load/store e le altrettante a funzione speciale presenti in Kepler trovano spazio anche in Maxwell. I calcoli a doppia precisione, però, sono stati ulteriormente castrati a 1/32 di quelli FP32; con le GPU Kepler di fascia media Nvidia ci era andata meno pesante (1/24).

Ogni paio di blocchi è legato a una texture da 12 KB e una cache L1, per un totale di 24 KB per SMM. Le coppie di blocchi sono inoltre associate a quattro unità texture, il che significa che gli SMM ne hanno otto. Si tratta della metà delle unità texture presenti in un SMX di Kepler. La tabella sopra vi permette di confrontare il GM107 con il GK106. Non preoccupatevi: ricordate che l'architettura dovrebbe fare di più con meno risorse.

Per SM: GM107 GK106 Ratio
CUDA Core 128 192 2/3x
Unità a funzione speciale 32 32 1x
Load/Store 32 32 1x
Unità Texture 8 16 1/2x
Warp Scheduler 4 4 1x
Geometry Engine 1 1 1x

Infine, c'è uno spazio di memoria condiviso da 64 KB per SMM, già presente in Fermi e poi in Kepler, ma non è più sfruttato come cache L1 per operazioni di calcolo generico.

Come potete immaginare, tagliare 64 CUDA core e otto unità texture per SMM significa che ogni blocco richiede molto meno spazio sul die, e allo stesso tempo secondo Nvidia è in grado di offrire circa il 90% delle prestazioni. In poche parole la casa di Santa Clara è semplicemente in grado di mettere più SMM in un determinato spazio. La GTX 650 Ti, rimpiazzata da questa scheda, ha quattro SMX, mentre la GTX 750 Ti ha cinque SMM.

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