Мобильные графические процессоры NVIDIA

Автор: Олег Нечай

Опубликовано 14 июля 2011 года

Новые чипы, вошедшие в серию GeForce 500M, сохранили достоинства графики предыдущего поколения GeForce 400M, но при этом лишились основных недостатков: они стали более экономичными и выделяют значительно меньше электроэнергии.

Подробное описание модифицированной микроархитектуры Fermi можно найти в статье о "настольных" графических ускорителях GeForce 500, здесь же напомним её основные особенности. Прежде всего, Fermi относится к классу MIMD (МКМД - вычислительная система со множественным потоком команд и множественным потоком данных).

"Полноформатный" дестопный графический процессор GF100 состоит из движка GigaThread, четырёх больших блоков Graphics Processing Clusters ("Кластеров графической обработки"), в каждый из которых входит по четыре мультипроцессора SM и выделенный движок растеризации. 16 мультипроцессоров, в свою очередь, объединяют 512 потоковых процессоров CUDA - по 32 в каждом SM, четыре текстурных модуля, полиморфный движок и 64 Кб кэш-памяти L1.

В мультипроцессоре установлены по два планировщика для группы CUDA (Warp Scheduler) и по два диспетчера инструкций. 48 блоков ROP сгруппированы в шесть модулей по восемь блоков, каждый из которых работает с одним из шести 64-разрядных контроллеров видеопамяти GDDR5 - общая ширина шины памяти составляет 384 бит. Объём кэш-памяти L2, подключённой к контроллерам кадрового буфера, - 768 Кбайт.

Модернизированные Fermi отличаются от чипов первого поколения применением в микросхеме транзисторов нового типа с минимальными токами утечки, доработанными блоками адресации и фильтрации текстур, а также улучшенными алгоритмами обработки буфера глубины.

Процессоры полностью поддерживают программный интерфейс Microsoft DirectX 11, включая шейдеры версии 5 и аппаратную тесселяцию), а также интерфейсы DirectCompute 11 и OpenCL 1.0, позволяющие использовать видеочип для общих вычислений.

Мобильные чипы содержат меньше потоковых процессоров CUDA, чем десктопные (до 384), а ширина шины памяти не превышает 256 бит в топовых моделях. Существенных конструктивных отличий между GeForce 500 и GeForce 500M нет.

Среди важных достоинств мобильных GeGorce 500M следует назвать поддержку технологии Optimus, которая позволяет автоматически переключаться между интегрированной и дискретной графикой, в зависимости от нагрузки на видеосистему ноутбука. Это позволяет одновременно использовать в портативном компьютере мощный дискретный чип и экономить заряд батареи при работе в интернете или с офисными приложениями. Optimus реализована во всех без исключения чипах серии 500M.

В линейку GeForce 500M входит восемь графических ускорителей: флагманские GeForce GTX 580M и GTX 570M, чипы среднего класса GeForce GTX 560M и GT 555M, а также бюджетные модели GeForce GT 550M, GT 540M, GT525M и GT 520M/MX. При этом GeForce 555M, имеет две модификации, совершенно непохожих друг на друга как по конструкции, так и по производительности. Все чипы производятся по 40-нм технологии.

Флагманская модель GeForce GTX 580M до последнего времени считалась самым мощным мобильным графическим ускорителем - по сравнению с GTX 480M число CUDA было увеличено с 352 до 384, а рабочие частоты существенно увеличены. Однако 12 июля 2011 года AMD официально представила мобильный чип Radeon HD 6990M, который, по утверждению разработчиков, на 25% превосходит по производительности любой другой ГП для ноутбуков. Десктопный аналог GeForce GTX 580M - GeForce GTX 560 Ti.

• Графический процессор GF114

• 384 универсальных процессора

• 64 текстурных и 32 блока блендинга

• Тактовая частота ядра - 620 МГц

• Тактовая частота универсальных процессоров - 1240 МГц

• Частота видеопамяти, эффективная - 3000 МГц (4 х 750 МГц)

• Тип видеопамяти - GDDR5

• Объём памяти - 2048 Мбайт

• Шина памяти - 256 бит

• Пропускная способность памяти - 96 Гбайт/с

• Максимальная скорость выборки - 39,7 Гтекст/с

• Максимальная скорость закраски - 19,8 Гпикс/с

• Максимальная производительность - 952,3 Гфлопс

• Интерфейс - PCI Express 2.0 x16

• Пиковое энергопотребление - 100 Вт

• Поддержка DirectX 11, включая шейдеры версии 5.0, OpenGL 4.1, DirectCompute 11 и OpenCL 1.0

Второй по рангу мобильный графический ускоритель GeForce GTX 570M построен на том же чипе, что и его десктопный аналог GeForce GTX 560. Однако при этом рабочие частоты серьёзно занижены, а шина памяти урезана с 256 до 192 бит.

• Графический процессор GF114

• 336 универсальных процессора

• 56 текстурных и 24 блока блендинга

• Тактовая частота ядра - 575 МГц

• Тактовая частота универсальных процессоров - 1150 МГц

• Частота видеопамяти, эффективная - 3000 МГц (4 х 750 МГц)

• Тип видеопамяти - GDDR5

• Объём памяти - 1536 Мбайт

• Шина памяти - 192 бита

• Пропускная способность памяти - 72 Гбайт/с

• Максимальная скорость выборки - 32,2 Гтекст/с

• Максимальная скорость закраски - 13,8 Гпикс/с

• Максимальная производительность - 772,8 Гфлопс

• Интерфейс - PCI Express 2.0 x16

• Пиковое энергопотребление - 75-100 Вт

• Поддержка DirectX 11, включая шейдеры версии 5.0, OpenGL 4.1, DirectCompute 11 и OpenCL 1.0

Мобильный ускоритель "высшего среднего" класса GeForce GTX 560M может стать одним из самых популярных чипов семейства: он предлагает оптимальный баланс между тепловыделением и производительностью, что позволяет использовать его в ноутбуках самых разных габаритов и конструкций. По сравнению с десктопным аналогом GeForce GTX 550 Ti у этого чипа снижены рабочие частоты, зато увеличен в полтора раза объём кадрового буфера.

• Графический процессор GF116

• 192 универсальных процессора

• 32 текстурных и 24 блока блендинга

• Тактовая частота ядра - 775 МГц

• Тактовая частота универсальных процессоров - 1550 МГц

• Частота видеопамяти, эффективная - 2500 МГц (4 х 625 МГц)

• Тип видеопамяти - GDDR5

• Объём памяти - 1536 Мбайт

• Шина памяти - 192 бита

• Пропускная способность памяти - 60 Гбайт/с

• Максимальная скорость выборки - 24,8 Гтекст/с

• Максимальная скорость закраски - 18,6 Гпикс/с

• Максимальная производительность - 595,2 Гфлопс

• Интерфейс - PCI Express 2.0 x16

• Пиковое энергопотребление - 50 Вт

• Поддержка DirectX 11, включая шейдеры версии 5.0, OpenGL 4.1, DirectCompute 11 и OpenCL 1.0

Под названием GeForce GT 555M на самом деле скрываются два разных чипа, условно отнесённые нами к "нижнему среднему" классу. Получившая наибольшее распространение в ноутбуках модификация построена на базе микросхемы GF108, базовой для бюджетных ускорителей, но при этом она работает в связке с памятью GDDR5, используемой в старших моделях. Менее распространённый вариант основан на более мощном чипе GF106, однако его рабочие частоты сильно занижены по сравнению с десктопным аналогом GeForce GT 545 и применяется память типа DDR3. Ближайший "настольный" аналог модификации на GF108 - GeForce GT 530 с незначительно повышенными частотами и с поддержкой более быстрой памяти.

• Графический процессор GF108

• 96 универсальных процессоров

• 16 текстурных и 4 блока блендинга

• Тактовая частота ядра - 753 МГц

• Тактовая частота универсальных процессоров - 1506 МГц

• Частота видеопамяти, эффективная - 3138 МГц (4 х 784,5 МГц)

• Тип видеопамяти - GDDR5

• Объём памяти - 1024 Мбайта

• Шина памяти - 128 бит

• Пропускная способность памяти - 50,2 Гбайт/с

• Максимальная скорость выборки - 12 Гтекст/с

• Максимальная скорость закраски - 3 Гпикс/с

• Максимальная производительность - 289,15 Гфлопс

• Интерфейс - PCI Express 2.0 x16

• Пиковое энергопотребление - 30-35 Вт

• Поддержка DirectX 11, включая шейдеры версии 5.0, OpenGL 4.1, DirectCompute 11 и OpenCL 1.0

• Графический процессор GF106

• 144 универсальных процессора

• 24 текстурных и 24 блока блендинга

• Тактовая частота ядра - 590 МГц

• Тактовая частота универсальных процессоров - 1180 МГц

• Частота видеопамяти, эффективная - 1800 МГц (2 х 900 МГц)

• Тип видеопамяти - DDR3

• Объём памяти - 1536 Мбайт

• Шина памяти - 192 бита

• Пропускная способность памяти - 43,2 Гбайт/с

• Максимальная скорость выборки - 14,6 Гтекст/с

• Максимальная скорость закраски - 4,6 Гпикс/с

• Максимальная производительность - 289,15 Гфлопс

• Интерфейс - PCI Express 2.0 x16

• Пиковое энергопотребление - 30-35 Вт

• Поддержка DirectX 11, включая шейдеры версии 5.0, OpenGL 4.1, DirectCompute 11 и OpenCL 1.0

Бюджетные карты GeForce GT 550M/540M/525M/520M/MX построены на чипе GF108 и не рассчитаны на современные компьютерные игры в высоких разрешениях. Две модификации ультрабюджетника GeForce GT 520M и GT 520MX отличаются исключительно рабочими частотами, а урезанная до 64 бит шина памяти делает их практически полностью непригодными для игр.

• Графический процессор GF108

• 96 универсальных процессоров

• 16 текстурных и 14 блоков блендинга

• Тактовая частота ядра - 740 МГц

• Тактовая частота универсальных процессоров - 1480 МГц

• Частота видеопамяти, эффективная - 1800 МГц (2 х 900 МГц)

• Тип видеопамяти - DDR3

• Объём памяти - 1024 Мбайта

• Шина памяти - 128 бит

• Пропускная способность памяти - 28,8 Гбайт/с

• Максимальная скорость выборки - 11,84 Гтекст/с

• Максимальная скорость закраски - 2,96 Гпикс/с

• Максимальная производительность - 284,16 Гфлопс

• Интерфейс - PCI Express 2.0 x16

• Пиковое энергопотребление - 32-35 Вт

• Поддержка DirectX 11, включая шейдеры версии 5.0, OpenGL 4.1, DirectCompute 11 и OpenCL 1.0

• Графический процессор GF108

• 96 универсальных процессоров

• 16 текстурных и 14 блоков блендинга

• Тактовая частота ядра - 672 МГц

• Тактовая частота универсальных процессоров - 1344 МГц

• Частота видеопамяти, эффективная - 1800 МГц (2 х 900 МГц)

• Тип видеопамяти - DDR3

• Объём памяти - 1024 Мбайта

• Шина памяти - 128 бит

• Пропускная способность памяти - 28,8 Гбайт/с

• Максимальная скорость выборки - 10,75 Гтекст/с

• Максимальная скорость закраски - 2,68 Гпикс/с

• Максимальная производительность - 258,05 Гфлопс

• Интерфейс - PCI Express 2.0 x16

• Пиковое энергопотребление - 32-35 Вт

• Поддержка DirectX 11, включая шейдеры версии 5.0, OpenGL 4.1, DirectCompute 11 и OpenCL 1.0

• Графический процессор GF108

• 96 универсальных процессоров

• 16 текстурных и 14 блоков блендинга

• Тактовая частота ядра - 600 МГц

• Тактовая частота универсальных процессоров - 1200 МГц

• Частота видеопамяти, эффективная - 1800 МГц (2 х 900 МГц)

• Тип видеопамяти - DDR3

• Объём памяти - 1024 Мбайта

• Шина памяти - 128 бит

• Пропускная способность памяти - 28,8 Гбайт/с

• Максимальная скорость выборки - 9,6 Гтекст/с

• Максимальная скорость закраски - 2,4 Гпикс/с

• Максимальная производительность - 230,4 Гфлопс

• Интерфейс - PCI Express 2.0 x16

• Пиковое энергопотребление - 20-23 Вт

• Поддержка DirectX 11, включая шейдеры версии 5.0, OpenGL 4.1, DirectCompute 11 и OpenCL 1.0

• Графический процессор GF108

• 48 универсальных процессоров

• 8 текстурных и 4 блока блендинга

• Тактовая частота ядра - 740/900 МГц

• Тактовая частота универсальных процессоров - 1480/1800 МГц

• Частота видеопамяти, эффективная - 1600 МГц (2 х 800 МГц)/1800 МГц (2 х 900 МГц)

• Тип видеопамяти - DDR3

• Объём памяти - 1024 Мбайта

• Шина памяти - 64 бита

• Пропускная способность памяти - 12,8 Гбайт/с

• Максимальная скорость выборки - 5,92 Гтекст/с

• Максимальная скорость закраски - 2,96 Гпикс/с

• Максимальная производительность - 142,08 Гфлопс

• Интерфейс - PCI Express 2.0 x16

• Пиковое энергопотребление - 12 Вт

• Поддержка DirectX 11, включая шейдеры версии 5.0, OpenGL 4.1, DirectCompute 11 и OpenCL 1.0

Во второй части этой статьи мы познакомимся с некоторыми моделями ноутбуков, в которых устанавливаются графические ускорители NVIDIA серии GeForce 500M.