NVIDIA GeForce GF100 Fermi: preview dell'architettura

Settembre 2009: AMD presesenta le prime schede video basate su architettura DirectX 11, modelli Radeon HD 5870 e Radeon HD 5850, stabilendo nuovi riferimenti prestazionali nel mondo dei videogiochi 3D per schede a singola GPU. NVIDIA, al proprio evento GPU Technology Conference, rende per la prima volta pubbliche alcune delle caratteristiche architetturali della propria generazione di GPU DirectX 11, indicate con il nome di Fermi, puntando l'attenzione in particolare sul mercato delle applicazioni GPU Computing con le schede Tesla.

AMD ha a disposizione proprie architetture DirectX 11 da mesi; a Febbraio verrà completato il lancio delle ultime soluzioni della serie Radeon HD 5000, destinate al segmento di fascia entry level, grazie alle quali AMD potrà avere a disposizione una completa gamma di schede DirectX 11 prima che NVIDIA possa aver immesso in commercio la propria prima scheda basata su architettura Fermi.

NVIDIA, nel frattempo, ha continuato lo sviluppo interno delle proprie soluzioni Fermi, basate su GPU nota con il nome in codice di GF100. Le schede debutteranno presumibilmente a Marzo, a nostro avviso utilizzando la cornice del CeBit di Hannover per dare spazio ai vari partner di meglio comunicare a clienti e stampa le novità. Dopo aver anticipato a Settembre le caratteristiche architetturali delle soluzioni Fermi per l'utilizzo in applicazioni GPU Computing, NVIDIA prosegue la strategia di rilascio di maggiori dettagli architetturali fornendo informazioni sul segmento destinato ai calcoli grafici di GF100, aiutando quindi a capire quali potranno essere le specifiche tecniche delle prime schede GeForce basate su GPU GF100.

E' bene precisare da subito quello di cui NVIDIA non ha ancora discusso, e che presumibilmente verrà rivelato solo al debutto sul mercato. Non sappiamo quali e quante versioni di schede GeForce GF100 NVIDIA presenterà al lancio, anche se possiamo presumere saranno almeno 2 considerato i precedenti debutti di nuove architetture di GPU NVIDIA destinate al segmento top di gamma del mercato.

Non conosciamo quindi le frequenze di clock di GPU, stream processors e memoria video: qualsiasi considerazione sulle prestazioni velocistiche delle schede è quindi altamente speculativa. Come vedremo nel corso dell'articolo NVIDIA ha fornito alcuni elementi prestazionali di confronto, ma si tratta più di analisi su specifiche funzionalità dell'architettura GF100; l'unico benchmark con gioco in commercio che abbiamo a disposizione, e che abbiamo visto eseguito di persona su un sistema Fermi, è noto per penalizzare le schede concorrenti ATI Radeon nel momento in cui viene abilitato l'anti aliasing.

Un altro punto interrogativo riguarda il consumo complessivo delle soluzioni GeForce Fermi, e le eventuali tecniche implementate da NVIDIA per contenere il consumo massimo e quello medio: si tratta di un elemento di notevole importanza, sul quale abbiamo formulato alcune supposizioni a partire dalla struttura fisica della scheda.

Nonostante questi elementi ancora oscuri, non pochi a onor del vero, possiamo fornire una overview di quelle che sono le innovazioni implementate nelle GPU GF100 e specificamente rivolte all'utilizzo in ambiente grafico, il cambio di approccio seguito da NVIDIA con questa nuova architettura e alcune delle funzionalità frutto delle nuove API DirectX 11 che dovrebbero permettere di cambiare radicalmente i giochi di prossima generazione.

Prima di questo, una considerazione molto diretta: le schede Fermi sono in ritardo, ed è la stessa NVIDIA ad ammetterlo. Al momento attuale le GPU GF100 sono in produzione presso la taiwanese TSMC, utilizzando tecnologia produttiva a 40 nanometri comune alle schede ATI Radeon HD 5000. Sappiamo che la GPU GF100 è architettura di notevole complessità, oltre che di dimensioni importanti: questo ha dirette ripercussioni sui tempi di produzione e può in parte giustificare il ritardo accumulato. Sarà quindi nell'interesse di NVIDIA che le prime schede GeForce GF100 siano in grado di distanziare nettamente, dal punto di vista prestazionale, le soluzioni concorrenti ATI Radeon della serie 5000, viceversa l'attesa oltre che lunga sarà stata anche in buona parte vana. Più volte negli ultimi mesi la memoria è ritornata ad un precedente nella storia di NVIDIA che risale alla fine del 2002: non pensiamo che il destino di Fermi sia da accomunare a quello delle schede basate su architettura NV30, ma il dubbio è più volte emerso sia a noi come a tutti i colleghi, nazionali e non, con i quali abbiamo avuto modo di discutere di questo progetto.

Passiamo ora ad analizzare l'architettura delle soluzioni GF100, con particolare attenzione a quelle che sono le novità per il segmento dedicato destinato ai calcoli grafici.