«Графические процессоры серии GeForce. Архитектура, характеристики. История развития». реферат впд. Графические процессоры серии GeForce. Архитектура, характеристики. История развития
 Скачать 27.66 Kb.
|
Москва 2022 Введение GeForce — бренд семейства графических процессоров и чипсетов материнских плат компании NVIDIA, ориентированного на потребительский рынок. Графические процессоры GeForce используются преимущественно в видеоадаптерах для персональных и переносных компьютеров,1 поколение вышло в 1999 году. В моей работе будет разобраны архитектура, характеристики и история развития графических процессоров этой компании. NVIDIA Corporation — американская технологическая компания, разработчик графических процессоров и систем-на-чипе (SoC). Разработки NVIDIA получили распространение в индустрии видеоигр, сфере профессиональной визуализации, области высокопроизводительных вычислений и автомобильной промышленности, где бортовые компьютеры NVIDIA используются в качестве основы для беспилотных автомобилей. Важным приоритетом для компании также является рынок искусственного интеллекта (ИИ). История семейства графических процессоров GeForce (название которых было сложено из слов geometry (англ. геометрия) и force (англ. сила) и содержит игру слов за счёт созвучия с g-force (англ. ускорение свободного падения)) началась в 1999 году с выходом GeForce 256 на чипе NV10[34]. Компания позиционировала его как первый графический процессор — впервые все блоки обработки графики были размещены в одном кристалле. Главным нововведением стал блок T&L[en], который ввёл аппаратную поддержку трансформации вершин 3D объектов (изменения положения и масштаба), отсечений (clipping) и освещения: ранее эти задачи выполнялись на центральном процессоре[35]. В целом на потребительском рынке технология получила распространение позднее, а в 1999 году наработки были использованы в профессиональных видеокартах Quadro. GeForce 256 поддерживала OpenGL 1.3 и стала первой картой с полной поддержкой Direct3D 7. В 2000 году компания выпустила усовершенствованный чип NV15 на более тонком техпроцессе и с увеличенной на 40 % производительностью, большим числом конвейеров обработки данных и улучшенным T&L, а также упрощённые NV11 и NV16, работавшие на более высокой тактовой частоте. Основанные на них карты выходили под брендом GeForce 2. Тогда же выпущен графический процессор GeForce Go[de] со сниженным энергопотреблением, предназначенный для использования в ноутбуках. В это время в конкуренцию вступила канадская компания ATI, представившая чипы R100 и R200 и мобильный чип RV200. Рыночный успех Nvidia и ATI подорвал позиции 3dfx Interactive, которая в попытке превзойти конкурентов вложилась в разработку провальной многопроцессорной Voodoo 5[en] 6000, что вкупе с плохими продажами Voodoo 4 подорвало финансовую устойчивость компании и привело к её банкротству. В результате Nvidia приобрела большую часть активов 3dfx, и в её штат перешло большинство инженеров конкурента[17][36][37]. В 2001 году выпущен чип NV20, в котором внедрена технология LMA (Lightspeed Memory Architecture) — большое число контроллеров памяти с уменьшенной пропускной способностью. Среди новшеств также были более быстрая память SDRAM, поддержка пиксельных и вершинных шейдеров, поддержка MSAA-сглаживания и работа с Direct3D 8. На этом чипе были основаны карты линейки GeForce 3, а также графический процессор игровой консоли Xbox от Microsoft. В начале 2002 года компания представила линейку GeForce 4. Бюджетные карты в этой линейке были основаны на чипсетах NV17, NV18 и NV19, по сути являвшихся модификациями NV11, и имели большой коммерческий успех. Позднее фирма выпустила более мощные карты на чипе NV25 — усовершенствованной версии NV20. В ответ на разработки Nvidia компания ATI представила флагманский процессор R300, в котором благодаря удвоению числа всех вычислительных модулей добилась превосходства в производительности над GeForce 4. В конце 2002 года компания выпустила процессор NV30, который использовала в 5-м поколении GeForce — GeForce FX. Несмотря на то что Nvidia отстала от ATI в выпуске DX9-совместимого процессора, компания сравнялась с конкурентом за счёт новых технологий — поддержки шейдерной модели версии 2.0a, новых алгоритмов сглаживания и фильтрации, интерфейса PCI Express и памяти формата DDR2[38]. Спустя несколько месяцев после NV30 вышел NV35, который получил дополнительный блок вершинных шейдеров, усовершенствованные блоки пиксельных шейдеров, более широкую шину памяти и технологию визуализации теней UltraShadow[39]. В последовавшем 2005 году представлен чип NV40 и 6-е поколение GeForce, флагманская модель которого за счёт новых технологий почти вдвое превзошла по производительности модели 5-го поколения. GeForce 6 получил поддержку DirectX 9.0c и шейдерной модели версии 3, аппаратную поддержку декодирования видео в форматах H.264, VC-1, WMV и MPEG-2, а также возможность параллельного использования нескольких карт через программно-аппаратную связку SLI. Бюджетные карты GeForce 6 были основаны на чипе NV43, упрощённой и недорогой в производстве версии NV40[17][37][40]. В GeForce 8 поколения на базе чипа G80 компания значительно переработала архитектуру графического процессора, использовав в конвейерах обработки данных унифицированные шейдерные процессоры. Осенью 2006 года представлена новая архитектура Tesla[en], особенностью которой стал отказ от отдельных блоков для вершинных и пиксельных шейдеров, которые заменили унифицированные процессоры, способные выполнять любой тип шейдеров[41]. За счёт того, что универсальные вычислительные блоки могли выполнять разнообразные типы вычислений, в чипе G80 на архитектуре Tesla удалось решить проблему неравномерного распределения ресурсов. Процессор получил поддержку DirectX 10, работал с шейдерами 4-й версии и вдвое превосходил G70 в тестах производительности. В конце 2006 года ATI была поглощена AMD и стала её графическим подразделением. Выпущенный в начале 2007 года процессор R670 был решением среднего ценового уровня и также не соперничал по производительности с собственными «флагманами». Вместе с универсальными шейдерами компания представила программно-аппаратную архитектуру CUDA, позволяющую писать программы для графических процессоров на Си-подобном языке и перенести на видеокарту тяжёлые для процессоров массивно-параллельные вычисления. В GeForce 8 и 9 компания представила аппаратную поддержку общих вычислений с точностью 32 бита, а в десятом поколении, GeForce 200 на базе GT200 — с двойной точностью 64-бита[42]. Аппаратная многопоточность позволила перенести на видеокарту расчёты физики объектов на базе физического движка PhysX. Также весной 2009 года Nvidia выпустила линейку графических карт GeForce 100, ориентированную исключительно на OEM и основанную на дизайне GeForce 9, а осенью — ещё одну OEM-серию GeForce 300 на основе карт 200-й серии[17][40][43][44]. В 2010 году компания представила новую микроархитектуру Fermi и основанную на ней линейку карт GeForce 400. Флагманским процессором этого поколения стал GF100, имевший огромную производительность, но очень большой и сложный в производстве. В ходе разработки младших моделей графических процессоров этого семейства пересмотрена организация потоковых мультипроцессоров, что позволило уплотнить организацию чипа, сократить его площадь и себестоимость. В чипах семейства GeForce 500 компания сохранила архитектуру Fermi, но переработала её на уровне физического дизайна[en], использовав более медленные и энергоэффективные транзисторы в элементах процессора, не требующих высокой скорости работы, и более быстрые в критически значимых элементах. В результате при возросшей тактовой частоте карты GeForce 500 оказались заметно более энергоэффективными. Следующее поколение графических процессоров GeForce 600 было основано на новой архитектуре Kepler, было произведено по 28-нанометровому техпроцессу и включало втрое больше ядер CUDA, что обеспечило 30-процентный прирост производительности в играх. В основу следующего поколения GeForce 700 легли чипы, изначально разработанные для ускорителей вычислений Tesla, и флагманские карты этого поколения имели выдающуюся производительность, которая несколько омрачалась высокой ценой. Дальнейший прогресс графических процессоров был достигнут с переходом на архитектуру Maxwell, в которой компания переработала подсистему памяти и внедрила новые алгоритмы сжатия. Благодаря этому семейство карт GeForce 900 оказалось на треть энергоэффективнее предшественников. Поколение GeForce 10 было основано на новой микроархитектуре Pascal и выпускалось по более тонкому 16-нанометровому техпроцессу. Однако настоящим прорывом, по характеристике основателя и президента компании Дженсена Хуанга, стала новая микроархитектура Turing, анонсированная в 2018 году. В новых графических процессорах 20-й серии (GeForce RTX) компания первой в мире представила технологию аппаратного ускорения трассировки лучей в реальном времени на специализированных RT-ядрах и поддержку работы ИИ на основе тензорных ядер, что обеспечило огромный скачок в качестве работы со светом и отражениями в компьютерных играх. Как отметила компания, основанные на Turing карты семейства GeForce 20 получили прирост производительности в 40—60 % в играх, не имеющих оптимизации под новые технологии, и до 125 % в играх с поддержкой технологии Deep Learning Super Sampling в сравнении с предшествующим поколением GeForce 10. В наше время существует огромное количество различных графических процессоров серии Ge force, поэтому для рассмотрения возьмём только 5. .. Характеристики … Ссылки https://overclockers.ru/blog/cosplay/show/23694/kratkaja-istorija-kompanii-nvidia-v-videokartah-geforce-serij-gt-gtx-i-rtx https://ru.wikipedia.org/wiki/GeForce#::text=GeForce%20%E2%80%94%20%D0%B1%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B4%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0%20%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%85%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2,%D0%BF%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B2%D1%8B%D1%88%D0%BB%D0%BE%20%D0%B2%201999%20%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D1%83. | |||||||||||||||||||||