Nvidia'dan dünyanın en hızlı GPU'su: Tüm detaylarıyla GeForce GTX 580 "The Tank"

Yorumlar

Erdi Özüağ

İnceleme, Test ve Analiz Editörü

GeForce 400 serisiyle yeni bir jenerasyona adım atan ve Fermi mimarisiyle grafik endüstrinde önümüzdeki birkaç yılın temellerini oluşturduğunu söyleyen Nvidia, dünyanın en hızlı grafik yongası olan GF100'ü geliştirerek, daha az güç tüketimiyle daha yüksek performans sonuçlarına imza atan yeni amiral gemisi GeForce GTX 580'i hazırladı.

Bilindiği üzere Nvidia, Fermi mimarisinin detaylarını geçtiğimiz yılın Ekim ayında düzenlenen Grafik Teknolojileri Konferansı'nda açıklamış ve yüksek performans segmenti için hazırladığı GF100 GPU'sunun, 512x paralel işlem birimine sahip olacağını ilan etmişti. Ancak planlar istenildiği gibi gitmemiş ve sorunlar Nvidia'nın peşini bırakmamıştı.

Nvidia'dan dünyanın en hızlı GPU'su: Tüm detaylarıyla GeForce GTX 580

Nvidia'nın amiral gemisi için hazırladığı karakteri, "The Tank"

Maket kart gösterimiyle teknoloji dünyasının gündeminden uzun süre düşmeyen Nvidia için en büyük sıkıntı, yol haritasında birkaç kez ertelemeye gitmek zorunda kalmasıydı. 3.01 milyar transistör ile günümüzün en karmaşık GPU tasarımı olan GF100, TSMC'nin 40nm fabrikasyon sürecindeki sıkıntılardan etkilenmiş dolayısıyla Nvidia, stratejisinde değişikliğe gitmek zorunda kalmıştı.

GF100 GPU'sunun karmaşık yapısı, 40nm üretim sürecindeki sıkıntılar ve üretim maliyetlerine yönelik endişelerle birlikte pazarın durumunu da göz önüne alan Nvidia, "bayrak taşıyıcı" görevi üstlenen GeForce GTX 480 için alternatif bir plan hazırlayarak, yeni modelini 480x paralel işlem birimine sahip GF100 GPU'su ile lanse etmişti.

Nvidia'dan dünyanın en hızlı GPU'su: Tüm detaylarıyla GeForce GTX 580 'The Tank'

Çıktığı dönemden bugüne, tek GPU'lu ekran kartları arasında en hızlı model olmayı başaran GeForce GTX 480, sınıfında liderliği elde etmiş olsa da en hızlı ekran kartı unvanına pek yakın değildi. AMD'nin çift GPU'lu Radeon HD 5970 modeliyle domine ettiği performans liderliğinin dışında GeForce GTX 480, bazı açılardan da eleştiri oklarının hedefiydi.

Yukarıda da belirttiğimiz gibi 3.01 milyar transistör ile en karmaşık masaüstü GPU tasarımı olan GF100'ün serin çalışmayacağı biliniyordu ancak yük altında 95 dereceye varan termal karakteristiği, akıllara beklentileri karşılayamayan ATi Radeon HD 2900XT'yi getirmiş, GTX 480 güç tüketiminde en bonkör modellerden biri olmuştu.

Kod adı "The Tank" olan GeForce GTX 480'den sonra kapalı kapılar ardında ciddi bir çalışma içerisine giren Nvidia, "The Hunter" kod adını taşıyan GeForce GTX 460 modeliyle, AMD'nin sessiz döneminde olduğu yaz aylarına damgasını vurmuş, ardından gelen "The Sniper" kod adlı GeForce GTS 450 ile de orta segmentte pozisyonunu güçlendirmişti.

Nvidia'nın mevcut durumuna baktığımızda, DirectX 11 destekli model gamının bugün hâlâ tamamlanmadığını görüyoruz. Masaüstü ve dizüstü bilgisayar gamındaki DirectX 11 destekli model çeşitliliği açısından AMD'nin gerisinde olan Nvidia, farklı bir strateji izledi ve ilk detaylarını bir yıl önce verdiği "orjinal" amiral gemisini bugün tanıttı.

GeForce GTX 580'in teknik özelliklerine daha önceki pek çok haberimizde yer verdik, karta ait elimize ulaşan tüm bilgileri düzenli bir şekilde sizlerle paylaşmaya özen gösterdik. Geldiğimiz nokta itibariyle GeForce GTX 580 bugün resmiyet kazandı ve merak edilen tüm detaylar açığa çıktı. Gelin şimdi hep birlikte GeForce GTX 580'e biraz daha yakından baklım.

Açıkçası kimse, Nvidia'nın hızlı bir şekilde seri atlayacağını yani daha 400 serisi tamamlanmamışken 500 serisine geçiş yapacağını tahmin etmiyordu. Ancak firma sürpriz sayılabilecek bir hamle ile yeni amiral gemisini, uzun süredir konuşulan "GeForce GTX 485" isimlendirmesinin aksine GeForce GTX 580 adı altında sundu.

GeForce GTX 480 modelinden farklı olarak GeForce GTX 580, GF100 değil, GF110 GPU'sundan güç alıyor. Aynı temel üzerine inşa edilen GF110, genel olarak GF100'ün aslında planlanan ilk özelliklerini, çeşitli güncellemeler ve iyileştirmeler ile harmanlayan ileri bir versiyonu olarak nitelendirilebilir. Fermi mimarisini esas alan GF110 ile Nvidia, özellikle verimlilik üzerine yoğunlaştığını söylüyor.

Nvidia'nın düne kadar en hızlı GPU'su olan GF100, 3.01 milyar transistörden oluşuyordu. GeForce GTX 580'e güç veren GF110 GPU'su ise 3.05 milyar transistörden meydana geliyor. Artan transistör sayısının nedenlerine yazımızın ilerleyen kısımlarında değineceğiz ama öncesinde tüm bu artışa rağmen GPU zar alanında ciddi bir değişiklik olmadığını belirtmeden geçmeyelim.

Paralel işlemci sayısı 480'den 512'ye çıkan ve PolyMoph motorlarının sayısı da 15'den 16'ya yükselen GF110 GPU'sunda, zar alanın değişmemesinin en güçlü nedeni olarak GF100'ün zaten bu özellikleri kapsayacak şekilde tasarlanmış olması gösteriliyor yani bu noktada firmanın 2009 Ekim ayında tanıttığı orjinal GPU'ya gönderme yapılıyor.

Nvidia, GeForce GTX 480 için hazırladığı çizgi robot karakterini GeForce GTX 580 ile güncelledi. The Tank isimli robotun silahlarını güncellediğini söyleyen Nvidia'nın, hangi silahlara ağırlık verdiğine gelin yakından bakalım. Nvidia'dan yapılan açıklamaya bakılırsa firma, birkaç önemli güncelleme üzerinde duruyor ki bunların başında mimari iyileştirmeler geliyor.

Nvidia'nın yayınladığı mimari diagram ekseninde GF110, GF100 GPU'sunun 512 paralel işlemcili versiyonu gibi görünüyor ancak Nvidia bundan daha fazlasını sunduğunu söylüyor. Verimliliği arttırmak ve genel çip stabilitesini daha yukarılara taşımak isteyen Nvidia, transistör seviyesinde güncellemeler yaptığının altını çiziyor.

GF110 için yapılan güncellemelerin başında, komponentler arasında erişim süresinin düşürülmesi geliyor. Diğer önemli güncelleme ise elektrik kaçağının en aza indirilmesi ve ve bu sayede güç verimliliğinin arttırılmasına yönelik bir takım iyileştirmeler. Nvidia yaptığı açıklamasında, GeForce GTX 580'nin, tam hızda FP16 doku filtreleme desteği sunduğunu, bu sayede HDR render işlemlerinde kullanılan FP16 dokular için filtreleme performansının kaydadeğer biçimde arttığını ifade ediyor.

GF110'daki mimari güncellemeler açısından üzerinde durulan bir diğer önemli detay ise Z-cull verimliliğinin arttırılması. Grafik işlem biriminin, tamamlanmış final sahnelerinde görünmeyecek piksellerin, kullanılmayacak gölgelendirmelere karşı silindiği Z-cull'da verimliliğin arttırılmasıyla birlikte sadece mimari güncellemelerden %10'un üzerine varan oranda performans kazanıldığı belirtiliyor.

Nvidia'nın yaptığı açıklamalara göre, sadece mimarideki güncellemeler ile aynı saat hızında kıyaslama yapılırsa, GeForce GTX 580, Metro 2033 ve Heaven'da %5, HAWX ve Crysis Warhead'de %6, NFS: Shift'te %10, Dirt 2'de %13 ve 3DMark'da %14'e varan oranda fark yarattıyor. (GeForce GTX 480'e kıyasla)

Mimari açıdan bir takım güncellemere giden Nvidia'nın, GF110'daki diğer güncelleme paketi ise "Brute Force" yani "Bilek Gücü" ile ilgili. GeForce GTX 480 ile kıyaslandığında paralel işlemci sayısı 480'den 512'ye çıkartılan GeForce GTX 580 aynı zamanda 15 yerine 16 PolyMorph motorunu bünyesinde barındırıyor.

GF110 için devreye sokulan güncelleme paketinin kağıt üzerindeki kazanımlarına baktığımızda ise (GeForce GTX 480 ile kıyasla) en yüksek piksel doldurma performansının 33.6'dan 37.1 Gpiksel/saniyeye, bilineer FP16 filtreleme performansının 21.0'dan 49.4 Gtexel/saniyeye, bellek bant genişliğinin ise 177.4'den 192 GB/saniyeye çıktığını görüyoruz. Öte yandan en yüksek paralel işlemci aritmetik performansı da 1.34'den 1.58 TeraFLOP'a, pikselleştirme performansının ise HD 5970'in de önünde 3088 Mtris/saniyeye çıktığını görüyoruz.

Nvidia'nın GF110 tasarımında yaptığı kurnazca bir değişiklik daha bulunuyor. Bilindiği üzere Fermi mimarisinde SM'ler (Shader Multiprocessors) 16Kb L1 ve 48Kb paylaşımlı olmak üzere toplamda 64Kb esnek tasarımlı yerleşik bellek kapasitesine sahipti. GF100'ün mimari yaklaşımında grafik uygulamaları için 64Kb bellek kapasitesi, 16Kb L2 ve 48Kb paylaşımlı bellek konfigürasyonunda çalışırken, 48Kb L1 ve 16Kb bellek konfigürasyonu ise sadece GPU tabanlı bilgi-işlem hesaplamarında kullanılıyordu.

GeForce GTX 580'e güç veren GF110 GPU'sunda ise değişikliğe giden Nvidia, 48Kb L1 ve 16Kb paylaşımlı bellek konfigürasyonunu grafik hesaplamaları için de kullanmaya başlıyor ve bu güncellemenin, uygulamasına göre yük altına giren paralel işlemcilere destek olduğubelirtiliyor. Tüm bu değişikliklere ek olarak Nvidia, GeForce GTX 580 ile birlikte saat hızlarını da arttırdı. GeForce GTX 580'nin grafik işlem birimi 772MHz'de çalışırken, paralel işlemciler 1544MHz, bellekler ise 4008MHz'de görev yapıyorlar.

Yerini aldığı GeForce GTX 480 ile benzer şekilde 384-bit bellek veri yolu desteğine ve 1536MB GDDR5 bellek kapasitesine sahip olan GeForce GTX 580'nin yapı taşlarına baktığımızda ise 4 grafik işlemci kümesine, 16 SM'e, 512 CUDA çekirdeğine, 64 doku ünitesine ve 48 ROP birimine sahip olduğunu görüyoruz. Seviye 2 bellek kapasitesi 768Kb olan GF110 GPU'sunun bellek bant genişliği ise yazımızın önceki kısımlarında da değindiğimiz üzere 192.4GB/saniye olarak açıklandı.

Isıl güç tasarımı 244 Watt olan GeForce GTX 580, çalışmak için bir adet 6pin bir adet te 8pin olmak üzere iki adet PCIe güç girişine ihtiyaç duyuyor. Bu noktada GeForce GTX 580 için Nvidia'nın e az 600 Watt kapasiteli güç kaynağı tavsiye ettiğini de hatırlatalım. GPU'nun içerisindeki değişikliklerden sonra şimdi biraz da kartın genelindeki güncellemelere bakalım. Daha öncede belirttiğimiz gibi GeForce GTX 480'nin en çok eleştirilen kısmı yük altında 95 derece civarına ulaşan ısınma sorunuydu. GeForce GTX 580 ile birlikte bu durumu masaya yatıran Nvidia, soğutucu tasarımını değiştirerek, GeForce GTX 580'de, Vapor Chamber teknolojisini esas alan yeni bir soğutucu kullanmaya başladı.

Vapor Chamber tasarımı genel olarak standart soğutucu tasarımıyla benzerlikler gösterse de önemli bir farklılığı bulunuyor ve buharlaşma/yoğunlaşma esasından faydalanılıyor. Yeni soğutucu tasarımında Bakır ısı borularının içerisine yerleştirilen sıvı, GPU ile birlikte ısınarak buharlaşıyor ve ısıyı çabucak - Nvidia'ya göre düz bakıra kıyasla 10 kat daha hızlı - uzaklaştırıyor. Buhar, soğutucu yapraklarına yaklaştığında ise soğuyarak yoğunlaşmaya başlıyor ve döngünün tekrarlanacağı yere doğru geri akıyor ve bu döngü sürekli tekrarlanıyor.

GeForce GTX 580'i daha sessiz ve daha hızlı oyun deneyimi için geliştirdiğini belirten Nvidia, Vapor Chamber tabanlı yeni soğutucu sayesinde, GeForce GTX 580'nin değil GeForce GTX 480, GeForce GTX 285'den bile daha sessiz çalıştığını ifade ediyor. GeForce GTX 460'dakine benzer şekilde GeForce GTX 580'nin tasarımında sadece daha iyi oyun deneyimini düşündüğünü söyleyen Nvidia, mimari değişikliklerin, hedef alınan segmentin beklentileri doğrultusunda yapıldığına da özellikle dikkat çekiyor.

GeForce GTX 580'nin performans/watt değerlendirmesinde GeForce GTX 480'den çok daha üstün olduğunu söyleyen Nvidia, oyun ya da uygulamasına göre farkın %30'un üzerine çıkabildiğini söylüyor. Bu arada Nvidia'nın, GeForce GTX 580 ile birlikte yeni bir güç-takip özelliğini kullanmaya başladığını da hatırlatalım. Bu özellik çerçevesinde akım ve voltaj değerleri gerçek zamanlı olarak takip edilirken, uygulamasına göre performansın dinamik olarak ayarlandığını da belirtelim. Nvidia'nın GeForce GTX 580 modeline ilişkin detaylı performans değerlendirmelerini daha sonraki video incelemelerimizle sizlere sunacağız ancak firmanın dökümanlarına göre GeForce GTX 580, örneğin Dirt 2'de, GeForce GTX 480'den %30 civarında hızlı olmayı başarıyor. Bu fark, 3DMark'ta %30'un da üzerine çıkarken, Unigine 2.1'de de %20 civarında gerçekleşiyor.

AMD'nin güncel ürün gamı içerisinde, GeForce GTX 580'e rakip olarak gösterilecek en güçlü silahı, bugün aynı zamanda en güçlü ekran kartı olan çift GPU'lu Radeon HD 5970! Satış noktasına göre GeForce GTX 580'e benzer bir fiyatlandırma ile alınabilen Radeon HD 5970'in yanı sıra, Tessellation iyileştirmeleri de dikkate alınarak, Radeon HD 6870 Crossfire X'in de bir seçenek olarak masanın üzerinde durduğunu söyleyebiliriz. Ancak bu noktada asıl önemli olan ise Radeon HD 6900 serisi. AMD önümüzdeki günlerde sunmayı planladığı Cayman tabanlı Radeon HD 6970 ile Nvidia'nın bugün en hızlı DirectX 11 GPU'su olan GeForce GTX 580'e nasıl yanıt verecek sorusunun cevabını bekleyip göreceğiz.