北森瓦版

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GeForce GTX 750 Ti/GTX 750のスペックとGM107コアの詳細

2014/02/13(Thu)

Exclusive: NVIDIA Maxwell GM107 architecture unveiled（VideoCardz）
Maxwell GTX 750 Massive Leak – Pictures, Specifications, PCB Shots and More, Features GM107-300-A2 Core（WCCF Tech）
ASUS GeForce GTX 750 series detailed, plus the real specs of GM107!（VideoCardz）
NVIDIA Maxwell GM107 Block Diagram Leaked – The Most Power Efficient 28nm GPUs（WCCF Tech）
GTX 750 Taken Apart, Sips Power from a Single 6-pin Connector（techPowerUp!）

GeForce GTX 750 Ti / GTX 750に使用されるGM107コア、および“Maxwell”系列のコアに関する興味深い情報が入ってきた。

まず先日のGeForce GTX 750 Ti / GTX 750のGPU-Zスクリーンショットに掲載されていたCUDA core数960と768という数字は誤りである。これはGPU-ZがGeForce GTX 750 Ti / GTX 750で“Kepler”からアーキテクチャが変更されたために、実際のCUDA core数を読むことができなかったためである。GPU-Zは1つのSMXを構成するCUDA core数を192として計算したが、これが誤りの元であった。GM107のSMXを構成するCUDA coreの数は128である。そしてGM107ではCUDA core数128のSMXが最大5ユニット搭載されるため、GM107の最大のCUDA core数は640（128 (CUDA core/SMX) ×5 (SMX)＝640 (CUDA core)）となる。つまり、GeForce GTX 750 Tiは640、GTX 750は512のCUDA coreを搭載することになる。

　
GM107のTDPは60Wで、PCI-Expressコネクタから供給される最大電力量（75W）を使い切ることはない。つまり、標準の周波数であれば追加の電源供給源は必要ない。しかしベンダーによってはPCI-Express電源コネクタを追加しており、これは安定性の向上とオーバークロックの上昇幅の確保のためである。
“Maxwell”はPerformance-per-wattで“Kepler”の2倍を達成するとも言われる。

最新のCUDA driverによれば“Maxwell”は2世代がある。28nmプロセスで製造されるGM108, GM107と20nmプロセスで製造されるGM206, GM204, GM200である。
NVIDIAはまずGM107を投入するが、28nmプロセスの“Maxwell”はGM107だけではなく、後にGM108がGeForce GT 840Mとして登場する見込みである。一方、GM200, GM204, GM206は20nmプロセスとなり、これらがハイエンド製品を置き換えるものとなる。しかし、現時点ではこれら20nmプロセス世代のGM200系がいつ頃登場するかはわかっていない。

GM107（“Maxwell”）はGK107（“Kepler”）を置き換えるコアとなるが、性能はGeForce GTX 480と同等かこれよりも少し上回るものとなる。Performance-per-wattではGM107はGF100（“Fermi”）の4倍となる。

“Maxwell”は新アーキテクチャであり、しかも今までの発展型ではなく完全に一新されたコアである。Streaming Multiprocessorは“Fermi”や“Kepler”のそれから大幅に変更されている。Streaming MultiprocessorあたりのCUDA core数は“Kepler”か“Maxwell”で減少する。“Maxwell”のStreaming Multiprocessorは4つのユニットで構成されており、1つのユニットは32基のCUDA coreを内蔵する。つまり1つのMaxwell Streaming Multiprocessor（以下SMM）に含まれるCUDA coreの数は128である。

最初の“Maxwell”系GPUとなるGM107は5基のSMMで構成され、合計のCUDA core数は640である。1つのSMMは8基のTMUを内蔵するため、GM107のTMUは40基となる。ROPは16基で、64-bitメモリコントローラを2基搭載する。

Streaming Multiprocessorの再設計に加え、“Maxwell”では多数の改良が行われている。

これらをまとめたのが以下となります。

L2キャッシュの大容量化
“Kepler”と“Maxwell”の大きな違いの1つでもある。L2キャッシュの大容量化によりGPUへのクエリを抑制する。GK107のL2キャッシュは256KBであったが、GM107のL2キャッシュ容量は2MBとなる。
Workload balancingおよび、コンパイラベースのスケジューリングの改良
周波数あたりの処理可能命令数の向上
Streaming Multiprocessorを再設計し、4つのユニットから構成されるようにする
NVENCの改良により、H.264エンコード・デコードを高速化
GC5 power stateの新設

ダイサイズに関してもより正確な値が明らかになった。以前のリーク情報では156mm2と報じられたが、実際はこれよりも小さくなり148mm2となる。GK107と比較するとGM107では面積当たりのCUDA core数が上昇して高密度化されており、大まかに30％ほど高密度化されている。トランジスタ密度では15％程の向上である。特記すべきはGK107とGM107がどちらも同じ28nmプロセスであるということだ。

GM107搭載カードの写真も出てきています。クーラー・基板とも比較的短いタイプとなっています。今回はASUSの製品の写真が出ていますが、GeForce GTX 750 Tiを搭載する“GTX750Ti-OC-2GD5”はファン2基仕様の2スロットタイプの冷却機構を搭載しており、PCI-Express電源コネクタが1基搭載されています。一方、GeForce GTX 750を搭載する“GTX750-PCHOC-1GD5”はファンが1基の1スロットタイプの冷却機構が用いられ、PCI-Express電源コネクタは搭載しません。周波数は前者がコア周波数Base 1072MHz/Boost 1150MHz, メモリ周波数1150MHz（5400MHz）、後者がコア周波数Base 1059MHz/Base 1137MHz, メモリ周波数1252.5MHz（5010MHz）となっています。どちらもSLIには対応しないようです。

GeForce
		GTX 750 Ti	GTX 750	GTX 660	GTX 650
コアプロセス, ダイサイズ		GM107-400 28nm, 156mm2	GM107-300 28nm, 156mm2	GK106-400 28nm, 221mm2	GK107-450 28nm, 118mm2
SMX数		5	4	5	2
CUDA core数		640	512	960	384
TMU数		40	32	80	32
コア周波数	Base	1085MHz	1085MHz	980MHz	1058MHz
コア周波数	Boost	1163MHz	1163MHz	1033MHz	―
搭載メモリ		GDDR5 2GB	GDDR5 1GB	GDDR5 2GB	GDDR5 1GB
メモリ周波数		1350MHz （5400MHz）	1275MHz （5100MHz）	1502MHz （6008MHz）	1250MHz （5000MHz）
メモリインターフェース		128-bit	128-bit	192-bit	128-bit
ROP数		16	16	24	16
TDP		＜75W 6-pin×1？	**W なし？	140W 6-pin×1	64W 6-pin×1