Arquitetura Kepler

O Kepler é uma Fermi remodelada, porém com algumas diferenças fundamentais, cada SMX contém agora 192 CUDA cores, para um total de 1536 cores em todo o GPU Kepler, e os motores polimorfos foram redesenhados. Essas mudanças fizeram com que o desempenho aumentasse consideravelmente se comparadas às da Fermi. Com isso a GPU Kepler usa menos energia ao mesmo tempo em que proporciona mais desempenho.

Além disso, foram feitas alterações no sistema de memória e na estrutura de processamento. Um cache L2 de 512KB é compartilhado por toda GPU, proporcionando espaço de buffer para várias unidades do chip, a sua frequência da largura de banda de cache e a operação atômica foram aumentados para fornecer um maior suporte aos CUDA cores. A GPU Kepler conta com quatro controladores de memória de 64 bits, operando a uma taxa de 6.008 MHz, o que é quase o dobro de sua antecessora, que contava com seis controladores de 64 bits.

Foi implementada na Kepler um novo motor de display, capaz de mostrar até 4 monitores ao mesmo tempo com apenas uma GPU, inclusive com a opção de 3D em todos os monitores. A codificação de vídeo deixou de ser feita pelos CUDA cores, e passou a ser feito por um software implementado direto no hardware, chamado NVENC. Tal mudança fez com que a GPU consumisse menos energia e deixasse a codificação quatro vezes mais rápida.

Todas as mudanças resultaram no que é a GPU mais rápida e com menos consumo de energia já vista. Porém isso tudo não veio sem um sacrifício. As GPUs Fermi têm uma habilidade de fazer cálculos muito superiores se comparadas a Kepler, pois a NVIDIA tirou algumas dessas habilidades para melhorar a eficiência por energia.

A arquitetura Kepler tem como objetivo não só criar a GPU mais rápida do mundo, mas também a GPU com maior desempenho e eficiência energética (Performance x Watt).

Sua Fabricação em 28 nm é um dos importantes fatores pelo baixo consumo da nova arquitetura sem deixar de lado a alta performance.

Consumo de Energia

Melhora na Eficiência Energética (Per x Watt)

A economia de energia é algo que realmente impressiona na Kepler. Comparada à antecessora, a energia ativa foi reduzida em 15%, e o desperdício em 50%, o que resultou em uma melhora global de 35%. O que não é à toa, pois a maioria das mudanças tinha esse propósito. O consumo de energia de processadores stream e controles lógicos foram reduzidos, agora ao contrário da Fermi, as GPU Kepler tem clock na mesma frequência. Os geradores de clock e os processadores de Stream requerem menos energia à frequência mais baixa, com isso o consumo total de energia é reduzido, embora o desempenho máximo teórico permaneça o mesmo. Com essas mudanças voltadas para uma melhora na eficiência energética, os usuários de notebooks são os que mais sairão ganhando, uma vez que a economia de energia é essencial.

Referências