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Fermi-Architektur - Grafikkarte oder Supercomputer?

Nvidia gibt die Größe des Fermi-Dies nicht offiziell an - aber die Zahl der Transistoren, die bei über 3 Milliarden liegen soll. Daraus ergibt sich eine Die-Größe von rund 500 Quadratmillimetern. Die ersten GT200 lagen bei offiziell 576 Quadratmillimetern, AMDs "Cypress"-GPU der Radeon 5870 liegt bei 334 Quadratmillimetern und 2,15 Milliarden Transistoren, ebenfalls im 40-Nanometer-Prozess.

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Dass sich Nvidia für ein so großes Die mit den daraus resultierenden Problemen bei der Herstellung entschieden hat, liegt auch daran, dass Fermi nicht nur für Grafikkarten, sondern auch GPGPU-Anwendungen dienen soll. Schon zur Ankündigung von Fermi hatte Golem.de die Architektur beschrieben, Mitte Januar 2010 verriet Nvidia dann weitere Details.

In der Zusammenfassung ist Fermi ein sehr flexibles Design mit zahlreichen Zwischenspeichern. Die bei Grafikkarten meistbeachteten, früher "Shader-Einheiten" genannten Rechenwerke sind kleine Gleitkommaprozessoren, die nicht mit vollwertigen CPUs vergleichbar sind. 512 gibt es bei einem voll ausgebauten Fermi.

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Blockdiagramm des Fermi

Um CPU-ähnliche Aufgaben übernehmen zu können, müssen diese Minikerne zusammenarbeiten. 32 der CUDA-Cores bilden einen "Streaming Multiprocessor" (SM), von denen es dann 16 gibt. Jeder SM besitzt vier Texturierungseinheiten und laut Nvidia eine Tessellation-Engine. Unbestätigten Angaben zufolge sind aber auch diese Tessellatoren aus einer unbekannten Anzahl von CUDA-Kernen geformt.

Jede der 16 SMs besitzt einen 64 KByte großen Cache, der dem L1-Cache einer CPU ähnelt. Der L2-Cache, den sich alle SMs teilen müssen, ist 768 KByte groß und in der Mitte des Dies angeordnet. Somit ergeben sich insgesamt 1.792 KByte Cache - sehr viel für eine GPU. Speicherbandbreite war bei der Entwicklung auch bei der Kommunikation mit dem Grafikspeicher ein wichtiges Kriterium: Während AMD bei der Serie Radeon 5800 auf 256 Datenleitungen setzt, ist der Speicherbus bei Fermi insgesamt 384 Bit breit, verteilt auf sechs Speichercontroller. Mit schnellerem Speicher wird auch Antialiasing einfacher, es lässt sich nun auf bis zu 32x einstellen, was wir in diesem Test aber nicht berücksichtigt haben.

Einzelner SM und Funktionen
Einzelner SM und Funktionen
Das gesamte Design erscheint damit als vielfältig konfigurierbarer Prozessor, der nicht primär auf Grafik ausgelegt ist. Gerüchten zufolge soll für die nächste Geforce-Generation auch ein anderes Konzept vorgesehen gewesen sein, und der nur für Rechenanwendungen entwickelte Fermi wurde kurzfristig zum Grafikprozessor umdeklariert.

Wo sich die bei der GPU GF100 fehlenden 32 Rechenwerke des Fermi verstecken, hat Nvidia im Übrigen nicht erklärt.

 480 statt 512 RechenwerkeKonstruktion mit offenen Heatpipes 
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Besserwisser01 15. Okt 2010

früher waren es Pferdestärken vor der Kutsche dann PS bei den Autos heute sinds FPS bei...

Satan 01. Jun 2010

Für meine GeForce 9800GT Green wird ein 400W-Netzteil gefordert - meins kann zwar nur...

debris 14. Mai 2010

Die Oberfläche eines zu Staub zerbröselnden Objekts ist sicher noch deutlich größer. Ich...

Tristan23 31. Mär 2010

Die Fermi meinte ich auch nicht mit "Gammelfleisch". Das ist durchaus ein neues Design...

spanther 31. Mär 2010

War das nicht in Zeiten, wo ATI noch unabhängig war? ATI ist doch jetzt AMD und AMD hat...


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