Kepler

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概要 †

NVIDIA社のコードネーム：Kepler アーキテクチャを採用するグラフィックカードに関する情報をまとめた。

HPC向けの通称Kepler2アーキテクチャGPU（GK110）については
misc/Hardware/NVIDIA/Kepler2 にまとめています。

Keplerとは †

CUDA(GPGPU)への最適化を主目的として設計された
NVIDIA社の グラフィックアーキテクチャのコードネーム。

※ CUDA(GPGPU)への対応自体は、GeForce8x00(G80)から行われている。

参考：

• 先先先代 Tesla (GT100 〜　；旧称G92)
  • GeForce9x00
  • どちらかといえば、ゲーム用途に作られたアーキテクチャ
  • CUDAに対応するもののGPGPUとしては汎用性低い

• 先先代 Tesla (GT200 〜 GT218)
  • GeForce260〜, Tesla C10xx
  • 倍精度演算への対応
  • CUDAによる開発環境の整備が進む

• 先代 Fermi (GF100 〜 GF110)
  • GPGPU向けに機能を大幅強化
    • 倍精度演算能力が大幅に強化される
    • ECCの実装
    • L2キャッシュの実装
  • コンシューマ向けのGeForceでは、倍精度、ECCなどの機能は省略される
  • GPGPU向けに最適化しすぎたのか、ゲームにおける価格性能比は低め。
  • 消費電力が高すぎるのも難
  • 途中マイナーチェンジした模様
    • GeForce4x0
    • GeForce5x0 (名前だけ変更？)

特徴 †

• hotclockの廃止
  • 固定機能演算部と、GPGPU用演算コア(CUDA Core)のクロックを同一に
• GPU Boostの採用
  • クロックの一時的増幅。
• PCI Gen3対応
  • ただしGTX680は、出荷時intelとの間でGen3動作時の動作を調整中のため未対応にしているという話。
• 4画面同時出力
• AdaptiveVerticalSync
• TXAA
  • 新たなAA手法の実装（Dx11限定）

アーキテクチャに関して †

【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】 NVIDIAが次世代GPUアーキテクチャ「Kepler」のベールを剥いだ

• http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/kaigai/20120322_520640.html

4Gamer.net ― NVIDIA，「Kepler」ことGeForce 600ファミリーを発表。アーキテクチャの要点をまとめてチェック

• http://www.4gamer.net/games/120/G012093/20120321043/

Keplerシリーズ †

GK100 †

ハイエンド

GK104 †

• ミッドレンジ向け
  • 製品名：　GTX 680
  • GeForce GTX 560 Ti (GF114) の後継
  • GPGPUでの倍精度演算性能は大幅低下　GTX580以下
    • 単精度は、GTX580と同等

GK104 ブロックダイアグラム †

アーキテクチャに関する変更点

• ハードウェアによる命令スケジューリングの大幅廃止
  • スケジューリングは、ドライバ（CPU）に任せる
  • ロードやテクスチャフェッチのような長レイテンシ命令だけレジスタのスコアボードで
  • 演算命令のレイテンシを、ネイティブの命令に付与
• パイプラインを浅く

• SMXユニット (従来のSMユニット)
  • PolyMorph 2.0 エンジン
  • instruction cache
  • 192 CUDA core.

GK104 概要

• 計4基のGPCユニット搭載
  • SMXユニット２基で、GPCユニット1基を構成
    • SMXユニット１基あたり、192 CUDA Core搭載
• ※ SMXユニットを計16基搭載　（計1536個のCUDAコア）

• 32個のROP(4つに分かれる)
• 8個のジオメトリユニット　w/ テッセレーションユニットを内包

• 28nmプロセス
• 294平方mm
• トランジスタ数　3.54B(35.4億)
• 単精度 3,090GFLOPS(ベースクロック1.006GHz時)
• 195W
• GDDR5 6Gbps
  • メモリ帯域 192.26GB/s
• テクスチャユニット
  • 128ユニット
  • グラフィックスコアクロック ベース1.006GHz
  • テクセルフィルレイト 128.8GPixel/sec

GK106 †

GK107 †

• GeForce GT 640 DDR3 128-bit
• GeForce GT 640 DDR5
  • GK107搭載
• 注意：GeForce GT 640 DDR3 192-bit
  • Fermiコア
  • CUDA core数144、周波数が720MHz / Shader 1440MHz

参考資料 †

GeForce GT 640 OEM | NVIDIA

• http://www.nvidia.co.jp/object/geforce-gt-640-oem-jp.html#pdpContent=2

GK108 †

ベンチマーク結果 †

GTX680 (GK104) †

4Gamer.net ― 「GeForce GTX 680」レビュー（前編）。低消費電力で「扱いやすい史上最速GPU」に

• http://www.4gamer.net/games/120/G012093/20120320002/
• DirectXベースのベンチ結果。

4Gamer.net ― 「GeForce GTX 680」レビュー（後編）。NVIDIA版Turbo Boostになる「GPU Boost」とは何か

• http://www.4gamer.net/games/120/G012093/20120322072/
• GPU Boostについての説明

【特集】「NVIDIA GeForce GTX 680」徹底攻略 - 最強候補のKepler世代GPUを完全検証 (5) Sandra 2012 Engineer Edition | パソコン | マイナビニュース

• http://news.mynavi.jp/special/2012/kepler/004.html
• 各種ベンチマーク結果あり。かなり多岐にわたり資料として◎。
• GK104は、GPGPU性能が大幅に制限されていると思われる。

その他資料 †

GTX680のグラフィック・GPGPU性能を調べる « dokumaru

• http://dokumaru.wordpress.com/2012/03/27/gtx680-spec/
• かなり詳しく検討してあり一読の価値アリ

北森瓦版 - “Kepler”のスペックは如何に？―GK104は768spか1536spか

• http://northwood.blog60.fc2.com/blog-entry-5579.html
• 　2012/1/7 噂話

関連ニュース †

4Gamer.net ― オープンソースのコンパイラ(LLVM)がNVIDIA製GPUをサポート http://www.4gamer.net/games/076/G007660/20120510011/

4Gamer.net ― GPUとしての動作に最適化されたGK104。NVIDIAはGPGPU向けに「もう1つのKepler」を準備中 http://www.4gamer.net/games/120/G012093/20120509064/

メモ †

GT620,605は、Fermi世代であるGT520 のリネーム品

北森瓦版 - GeForce GT 620とGeForce 605

• http://northwood.blog60.fc2.com/blog-entry-5828.html