Nvidia GT300: 512x işlem çekirdeği ve MIMD mimarisi

AMD-ATi ile birlikte grafik endüstrinin lider iki isminden birisi olan Nvidia, G80 sonrasındaki en radikal GPU teknolojisini duyurmaya hazırlanıyor. Son dönemde daha çok yeniden isimlendirme çalışmalarıyla gündeme gelen ve en son AMD-ATi'nin Radeon HD 4890 girişimine karşı GeForce GTX 275 modelini duyuran Nvidia, uzunca bir süredir hakkında spekülasyonlar yapılan GT300 kod adlı yeni nesil grafik işlem birimini yılın ikinci yarısında duyurmay planlıyor. Tasarım çalışmalarının önümüzdeki Haziran ayında tamamlanacağı düşünülen GT300, 2006 yılının Kasım ayında anons edilen G80 GPU'sundan bu yana Nvidia'nın mimari anlamda atacağı en yenilikçi çözüm olacak. Bilindiği üzere Santa Clara merkezli firma, G80 sonrasında, grafik işlem mimarisinde radikal değişiklikler yapmamış, yeni üretim teknolojilerine geçiş sürecinde performans arttırıcı iyileştirmeler ve güncellemeler ile yoluna devam etmişti. Performans anlamındaki son hamlesini GT200 GPU'su ile sahneye koyan Nvidia'nın GT300 çalışmalarına yönelik bazı yeni detaylar da gün ışığına çıktı.

Son gelişmelere geçmeden önce GT300 GPU'su ile ilgili mevcut bilgileri gözden geçirmekte fayda var. 65nm ve 55nm üretim teknolojilerinden sonra 40nm için de rakibi AMD-ATi'nin (40nm RV740 en geç Mayıs ayının ilk haftasında anons edilecek!) gerisine düşecek gibi görünen Nvidia'nın GT300 GPU'su, TSMC fabrikalarındaki 40nm üretim bantlarından çıkacak. Bu arada 40nm üretim teknolojisi Nvidia'nın GT300 GPU'su için deneysel bir çalışma olmayacak zira daha önceki haberlerimizde de belirttiğimiz üzere GT300 öncesinde Nvidia'nın GT212, GT214, GT215 gibi farklı segment ve ihtiyaçlara yönelik GPU'larını Mayıs sonu veya Haziran ayı içerisinde duyurması bekleniyor. Windows 7 ile anons edileceği belirtilen DirectX 11, OpenGL 3.0 ve OpenCL desteği sunacak olan GT300 GPU'su ile CUDA teknolojisinde de ciddi bir performans gelişiminin sağlanacağı zaten bir süredir konuşuluyordu. Peki Nvidia GT300 GPU'su için gün ışığına çıkan yeni gelişmeler neler? Dikkat çekici ilk detay paralel işlem birimlerindeki artış zira GT300 GPU'su 512x işlem çekirdeği ile gelebilir.

alt="Nvidia GT300: 512x işlem çekirdeği ve MIMD mimarisi"

Yapılan açıklamalara göre GT300 kod adlı yeni nesil grafik işlem birimi 32 çekirdekli 16 adet cluster'a sahip olacak ve bu tasarımla toplamda 512x işlem çekirdeği devreye girecek. Nvidia'nın an itibariyle en güçlü GPU çözümü olan GT200 ile 24 işlem çekirdeğine sahip küme tasarımıyla kıyaslandığında ciddi bir artışa işaret eden ve paralel işlem birimi sayısı açısından yine Nvidia'nın satılmakta olan en güçlü ekran kartı unvanına sahip çift grafik işlemcili GeForce GTX 295'in sahip olduğu 480x paralel işlem biriminden de fazla işlem çekirdeğine sahip olacak GT300 gelen bilgilere göre çok daha fazlasını sunacak gibi görünüyor. Zira GT300'deki radikal değişiklik olarak günümüz GPU tasarımlarını domine eden SIMD yerine MIMD mimarisini kullanacak olması gösteriliyor. Peki bu ne demek? SIMD (Single Instruction, Multiple Data Parallelism) yani çoklu veri paralelliği sağlayan tek çevrimli komutlar GT300 ile birlikte yerini MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data Parallelism) yani çoklu veri paralelliği sağlayan çok çevrimli komutlara bırakacak.

Çoklu veri paralelliği sağlayan çok çevrimli komutlar sayesinde basit veya kompleks shader operasyonları , htiyaca göre gerçekleştirilebilecek. Tabii MIMD mimarisi ile birlikte görev alanı genişleyecek gibi görünen işlem çekirdeklerinin tanımlanmasında "shader processors" yaklaşımının devam edip etmeyeceği de merak konusu GT300'deki işlem çekirdeklerinin AMD ve Intel'in güncel işlemcilerindeki FPU yani kayar nokta işlem birimlerine oldukça yakın olacağını ifade ediyor. Mimarideki bu detaylar, yeni nesil Nvidia ekran kartlarının işlem gücüne de cidi katkı yapacak gibi görünüyor. Zira muhtemelen GeForce GTX 380 olarak isimlendirilmesi beklenen GT300 tabanlı performans modeli, 512x işlem çekirdeği GT200 tabanlı çözümlere göre muhtemelen 2 kat daha fazla işlem gücü sunacak gibi görünüyor. Tasarım çalışmaları henüz tamamlanmadığı için GT300'ün saat hızları henüz netlemiş olmasa da 40nm üretim teknolojisinin de katkılarıyla, işlem çekirdeklerinin 2GHz'de çalıştığı varsayıldığında 3 TeraFLOP'luk işlem gücünden bahsedilebilir.

Tek hassasiyet performansının yanı sıra mimari değişiklikler ile GT300'ün çift hassiyet performansında da ciddi artış yaşanacak gibi görünüyor. Şu an için somut bir veriden bahsetmek pek mümkün olmasa da GT200 ile kıyaslandığında GT300 GPU'sunda 6-15 kata varan performans artışından bahsedilebilir. Tabii yeni nesil grafik işlemci mimarisinin GeForce serisi ekran kartlarının yanı sıra Tesla ve Quadro gibi profesyonel çözümlerde de kullanılacağını düşündüğümüzde özellikle bilimsel çalışmalar, finansal uygulamalar ve profesyonel görsel işlem çözümlerinde de performans ve zaman kazanımı yaşanabilir. Öte yandan GT300 GPU'su ile yine güncel CPU'lar gibi doğrudan donanım erişimine olanak tanınabileceği ve bu sayede GPU üzerinde doğrudan programlama yapılabileceği belirtiliyor. 31 Ağustos 1999'da duyurduğu GeForce 256 modeliyle GPU kavramını ortaya atan Nvidia, GT300 mimarisindeki radikal değişiklikler ve CPU benzeri yaklaşımlar ile cGPU kavramını yaygınlaştırabilir. Bu arada GT300 ile Nvidia, Intel'in x86 tabanlı çekirdeklere sahip olacak Larrabee kod adlı yeni nesil GPU teknolojisinin de rakibi olacağını da hatırlatalım.