Mejoras GPGPU de la arquitectura NVIDIA Kepler de segunda generación “GK11x”

[albertoraul64]

Han pasado casi dos meses desde el lanzamiento del GPU Nvidia GeForce GTX Titan, GPU que mostró un rendimiento sólido en muchos juegos y cómputo acelerado por GPU, el que supera a su incremento porcentual en unidades de cómputo en comparación con las actuales GPUs GeForce 600 Series.

Cabe mencionar que el GPU Nvidia GeForce GTX Titan, es el primer GPU de Nvidia basado en su nueva arquitectura gráfica Kepler de segunda generación (Kepler 2), el cual incorpora algunas mejoras por sobre los GPUs GeForce 600 Series basados en Kepler de primera generación (Kepler 1 o simplemente Kepler), las que están enfocadas en mejorar su rendimiento en cálculos de media (FP16) y doble (FP64) precisión, los dos de los puntos débiles de la primera generación de Kepler.

Con Kepler de primera generación Nvidia se enfocó en fortalecer su capacidad de procesamiento en cálculos de precisión simple (FP32), dado que en un inicio estimó que este tipo de cálculos eran usados por la mayor parte de aplicaciones de cómputo acelerado por GPU, pero descuidó los cálculos en doble precisión (FP64) y no mejoró mucho su potencial en cálculos de precisión media (FP16) con relación a su anterior arquitectura Fermi, requiriendo tres ciclos para realizar algunos tipos de operaciones, factor que los dejaba muy por detrás de su rival AMD en algunas aplicaciones, pues los GPUs de AMD apenas requieren de un ciclo para realizar cálculos FP16.

Kepler de segunda generación incorpora algunas mejoras arquitectónicas enfocadas a pulir estos dos puntos débiles, añadiendo soporte a instrucciones FP16 fusionadas, reduciendo el número de ciclos que le toma al GPU completar dichos cálculos a apenas un ciclo (tres en Kepler 1), además de duplicar el número de operaciones de intercambio de enteros por SMX (de 32 a 64); en cuanto a su potencial en cálculos de doble precisión, Nvidia ha añadido un mayor número de unidades dedicadas a ellos (ocho veces por SMX en relación a Kepler 1), aunque este número podría variar en las distintas variantes del chip orientadas a segmentos distintos al que apunta GK110 (Titan/Tesla K20/K20X).

Para poner a prueba las mejoras de la arquitectura Kepler de segunda generación, los de Extreme Tech pusieron a prueba al GPU GeForce GTX Titan, en algunas aplicaciones aceleradas por GPU donde por lo normal se notaba una ventaja abrumadora de los GPUs AMD por sobre los de Nvidia, aquí algunas de ellas:

Como se aprecia en las pruebas, Titan (Kepler 2) mejora de sobremanera en muchos aspectos a GPUs como GeForce GTX 680 (Kepler 1) y GeForce GTX 580 (Fermi 2), aunque aún se mantiene por detrás de AMD, factor que se cree debe estar ligado al mayor número de unidades por Cluster de Kepler (192 ALUs x SMX) en comparación con la de los GPUs AMD (64 ALUs x CU en GCN, 64 ALUs x SIMD en VLIW4 y 80 ALUs por SIMD en VLIW5), pues en teoría a Nvidia le cuesta más trabajo para sacar el potencial paralelo de sus SMX (Streaming Multiprocessors neXt generation).

Kepler de segunda generación también estará disponible en los GPUs Nvidia GeForce 700 Series, por lo que estos GPUs serán una mejora bienvenida para los usuarios de aplicaciones aceleradas por GPU.

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