Arquitectura Pascal y las memorias GDDR5X
La nueva arquitectura Pascal llega en remplazo de la anterior arquitectura Maxwell y trae renovaciones casi completas frente a la arquitectura anterior, teniendo un núcleo completamente rediseñado, que además utiliza transistores FinFET de 16nm, el nuevo estándar de memorias GDDR5X, y se acompaña de un PCB de máxima calidad y nuevas tecnologías vía software que ayudarán a la mejor experiencia gráfica.
En el caso de la GeForce GTX 1080 se utiliza el núcleo GP104-400-A1 compuesto por un total de 7.2 billones de transistores, trabajando a una impresionante frecuencia base de 1,61GHz con boost de 1,73GHz, y siendo capaz de superar los 2GHz utilizando la refrigeración de referencia.
Analizando el interior del núcleo, veremos cuatro clusters de procesamiento gráfico, compuestos por 5 multiprocesadores gráficos y un motor de rasterizado cada uno, teniendo un total de 20 multiprocesadores gráficos.
Además tendremos 8 controladores de memoria GDDR5/GDDR5X de 32 bits cada uno, logrando un bus de 256 bits. A cada uno de estos controladores de memorias se les asigna 8 ROPs y 256kB de memoria cache L2, resultando en un total de 64 ROPs y 2MB de memoria cache L2.
Si hacemos un análisis aún más detallista dentro de cada multiprocesador gráfico, veremos 128 Cuda Cores, 8 TMUs, una capacidad de archivos de registro de 256kB, una memoria compartida de 96kB, y 48kB de cache L1.
Al tener 20 de estos multiprocesadores gráficos, tendremos un total de 2560 Cuda Cores y 160 TMUs en el núcleo completo, el cual se utiliza en la GeForce GTX 1080.
Una característica muy importante de estas gráficas es el soporte a altas frecuencias ya desde fábrica, alcanzando una frecuencia de 1733MHz. Esto no solo se debe al nuevo proceso de fabricación de 16nm, sino también a un gran esfuerzo de Nvidia en optimizar tanto las pistas del PCB como los circuitos internos de la gráfica.
Quizás muchos se pregunten en que influyen las pistas, y la respuesta es en varios factores. Ruido eléctrico, máxima frecuencia soportada sin causar pérdida de información, entre otros factores. En el caso de las gráficas y de cualquier otro circuito electrónico de alta frecuencia, la frecuencia se rige por las pistas que menos frecuencia soporten y no por el promedio, por lo que hubo que modificar estas pistas para que no limiten a otras pistas que soportan mayor frecuencia, y así lograr elevar la frecuencia máxima de 1325MHz, a una frecuencia máxima de 1733MHz en el modelo de referencia.
Otra característica técnica importante es el soporte a memorias GDDR5X, algo que quizás solo parezca un cambio en el hardware, pero que en el trasfondo no es realmente así. Al trabajar a una frecuencia de 10GHz, el tiempo entre cada bit de información es mucho más reducido que el que se tenía con las memorias de 7000MHz en las series anteriores, por lo que ahora el tiempo para capturar cada bit de información es mucho mas pequeño, y es mucha mas la información que se captará en un segundo.
Esto implica un diseño preciso de los controladores de memoria, como también una mejora en el diseño del PCB para no tener problemas al trabajar con estas nuevas frecuencias. Este trabajo vale su esfuerzo, ya que con estas memorias se obtiene un ancho de banda de 320GB/s, que junto a las mejoras de compresión de datos de la nueva arquitectura Pascal resultan en un ancho de banda 70% mayor al de la GeForce GTX 980.
Además del mayor ancho de banda, las nuevas memorias GDDR5X tienen una gran mejora a nivel consumo, requiriendo un voltaje de operación menor al de GDDR5, y ofreciendo un rendimiento mucho mayor con un consumo menor.