Estudo da Arquitetura Maxwell e novas tecnologias da GTX 970/980

Lucas Peperaio
29/09/2014
Estudos

Olá, seja bem-vindo a mais um artigo com vídeo do site Peperaio Hardware. Hoje vamos fazer mais um Estudo de Hardware. Dessa vez, vamos estudar a arquitetura maxwell da nova geração de placas da Nvidia, a GTX 980 e GTX 970, além de algumas das novas tecnologias que acompanharam estes lançamentos. Importante frisar que este salto de nomenclatura que houve da 700 para 900 é apenas para evitar confusão com a série 800 Maxwell já presente em notebooks. Assista ao vídeo completo

 

Nvidia Maxwell

Maxwell é a 10º geração de arquitetura de GPUs da Nvidia, e seu nome é em homenagem ao Físico e Matemático James Clerk Maxwell. O grande chamativo desta nova arquitetura é a eficiência energética, que já havia sido apresentada em placas de entrada, GTX 750 e GTX 750ti, e agora pela primeira vez, em chips topo de linha. E não foi diferente nestes novos lançamentos, a GTX 970 e 980 chegaram com TDP de 145W e 165W respectivamente, e com desempenho de high, batendo de frente com as placas da geração anterior.

Nvidia Maxwell performance por watt

Os primeiros rumores desta nova geração apontavam que a litografia dos chips seria de 20nm, porém devido a problemas de atrasos, acabou vindo na mesma litografia de 28nm, com o codinome GM 204. E falando em GPU, ela possui 5.2 Bilhões de transistores em um die de 398 mm².

Maxwell gpu die

O primeiro assunto que eu gostaria de falar com vocês são as especificações destes novos lançamentos. Antes dos primeiros reviews, muitas pessoas questionavam sobre o fato das especificações serem inferiores em relação a atual geração. Eu sempre bati na mesma tecla, que uma nova arquitetura que é comprovadamente mais eficiente, pode sim fazer mais com menos. Olhando para a 750 e 750ti já podíamos ter uma base disso, são placas baratas, com baixo TDP, não necessitam de alimentação extra e possui uma boa performance.

Nvidia maxwell GTX 750-750ti eficiência energética

Enfim, quando a Nvidia foi questionada sobre as especificações baixas entre aspas, a resposta foi bem simples: “Porque podemos reduzir e sem ter perda de desempenho”. É simples! Segundo a Nvidia, cada CUDA CORE em uma GPU maxwell é 40% mais eficiente do que um CUDA CORE utilizado na geração anterior KEPLER, além de ter o dobro de desempenho por Watt.

Nvidia Maxwell eficiência relativa a arquitetura anterior - Kepler

Além disso, graças às melhorias em cache e compressão, a GPU Maxwell é capaz de reduzir em 25% o número de bytes que devem ser buscados a partir da memória para cada frame. Isto significa que o sistema de memória da nova geração rodando a 7Gbps equivale a mesma largura de banda de um sistema Kepler rodando a 9.3 Gbps.

Nvidia Maxwell arquitetura de memória: Com cache e compressão de memória, obtêm uma eficiência ainda maior

Portanto, ao olharmos para as especificações, as novas placas Maxwell parecem ser inferiores em relação à antiga geração, por exemplo as unidades SM, CUDA Cores, TMUs, interface de memória e etc … Porém, a GPU Maxwell é altamente otimizada e devido ao baixo TDP, é mais fria, portanto pode ter e estão vindo com clocks maiores de fábrica, mesmo nas referências e isso acaba compensando. E é exatamente aí que entra em cena o desempenho com baixo consumo de energia.

 

Novas tecnologias

O lançamento da série 900 da Nvidia no dia 18 de setembro de 2014 introduziu novas tecnologias em suas placas. Algumas serão compatíveis com as gerações anteriores, outras são exclusivas. Falaremos mais sobre isso.

Nvidia Maxwell - Novas tecnologias e recursos

Multi-Frame Sampled-AA

A primeira que eu vou falar para vocês é um novo método de Anti-Aliasing. É o Multi-Frame Sampled-AA, ou simplesmente MFAA. O novo método de anti-serrilhamento consegue proporcionar uma qualidade equivalente ao MSAA 4x, mas com o custo de performance do MSAA 2x, graças a um novo filtro de síntese temporal recém-desenvolvido.

Nvidia maxwell - tecnologia nova Multi-Frame Sampled AA

Para obter tal feito, o MFAA varia os padrões de amostragem de anti-serrilhamento através dos pixels de dentro de um frame individual e também entre diversos frames. A Nvidia afirma que esta nova tecnologia é interessante também para quem tinha problemas com o desempenho do MSAA em resolução 4K.

O MFAA ainda está em desenvolvimento e deve ser lançando muito em breve.
O MFAA foi liberado com o driver 344.75 inicialmente para alguns jogos, a lista pode ser conferida aqui:
Inicialmente, cerca de 20 jogos receberam suporte para o MFAA, porém, a partir do driver 347.25, a lista foi estendida para todos os jogos DX10/DX11 compatíveis com o MSAA, exceto o Dead Rising 3, Dragon Age 2 e Max Payne 3, conforme informações da Nvidia.

 

VXGI (Voxel Global Illumination)

A iluminação realista está entre os problemas mais desafiadores encontrados nos gráficos em tempo real. Simular a iluminação direta e indireta, como reflexos para cenas dinâmicas, iluminação difusa e etc até hoje exigia muita capacidade de computação das GPUs, além de esforço para os desenvolvedores, que eram obrigados a usar truques de iluminação, que no final comprometiam o realismo da cena. Isto esta prestes a mudar.

Nvidia Maxwell VXGI Voxel Global Iluminattion

O VXGI é o próximo passo no avanço da iluminação em jogos. Basicamente, é um novo motor de iluminação global em tempo real, que já é frequentemente utilizada na indústria do cinema para produzir cenas em CG (Computação Gráfica). VXGI é baseado no uso de uma estrutura 3D chamada Voxel, que captura informações de todos os pontos de iluminação de uma cena, para que na fase final de processamento, possa ser rastreada e então determinar com precisão o efeito de luz que refletirá sobre os objetos.

Nvidia Maxwell VXGI desativado

Nvidia Maxwell VXGI desativado

Nvidia Maxwell VXGI ativado

Nvidia Maxwell VXGI ativado

Com isso, as cenas dos jogos passam a ser significativamente mais naturais e bonitas, já que a luz, contraste e as sombras interagem realisticamente no ambiente do jogo. O VXGI está sendo adicionado a biblioteca gráfica NVIDIA GameWorks, e estará disponível para os desenvolvedores no final de 2014 apenas para GPUs Maxwell.

 

DSR – Dynamic Super Resolution

Jogadores de PC sabe que os requisitos de sistema de diversos jogos podem variar. Jogos mais leves como Dark Souls 2, LOL e Dota 2 – exemplos dados pela Nvidia – Rodam perfeitamente a 60 FPS com os gráficos no máximo em PCs Mid ou High. Porém, eles poderiam ter gráficos melhores, com maior qualidade das texturas e nitidez dos objetos na tela; que são proporcionados por resoluções maiores.

DSR Dynamic Super Resolution

 

Esta é a proposta da Nvidia, tornar possível a renderização do jogo em uma resolução maior (como 4K), e realizar o downsampling automático para a resolução nativa do monitor. Isto trará um aumento de qualidade na imagem, porém, terá o mesmo custo de performance da resolução renderizada. Vale lembrar que o Downsampling já era possível, mas exigia muito trabalho do programador, e comumente ocorria artefatos na tela quando ativado efeitos de pós-processamento.

DSR Dynamic Super Resolution teste

Para que isto não ocorra no DSR, a Nvidia implementou um filtro gaussiano de 13 toques, que é usado na hora de converter de volta a resolução da tela. Este filtro de alta qualidade reduz os artefatos com Anti-Aliasing.

O DSR poderá ser ativado pelo GeForce Experience, bastando apertar um botão dentro do programa, ou pelo driver.
* Também compatível com Fermi e Kepler

 

VR Direct

O VR Direct é uma tecnologia para realidade virtual nos jogos, que busca aumentar a performance, reduzir a latência e melhorar a compatibilidade com Headsets VR. A primeira novidade é o VR SLI, que fornece uma melhor performance em Headsets VR nos quais diversas GPUs podem ser atribuídas a um olho específico para renderizar as imagens mais rapidamente.

Nvidia Maxwell VR Direct

A segunda novidade é o ajuste assíncrono, que corta a latência pela metade e ajusta rapidamente as imagens conforme os gamers movem a cabeça, sem a necessidade de renderizar novamente os novos frames. Para isso, ele reaproveita uma parte do frame anterior que já tenha sido renderizada, mas que ainda faz parte do frame atual.

Nvidia maxwell realidade virtual - Ajuste assíncrono

E a última novidade, o Auto Estereo, que melhora a compatibilidade do game para dispositivos VR, com o Óculos Rift, e permite aos usuários jogar usando determinados headsets não projetos para o VR.

 

Estas são algumas das muitas novidades que a nova geração de placas da Nvidia trouxe ao mercado. Existem outras que não foram detalhadas, como o suporte oficial o DirectX 12, o suporte ao HDMI 2.0 e melhorias em codificadores de vídeo, por exemplo H.264, onde a codificação de vídeo é 2,5X mais rápido que a Kepler, o que permite codificar um vídeo 4K a 60 FPS. Então é isso, obrigado por acompanhar este artigo, diga sua opinião e compartilhe com seus amigos.

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