A NVIDIA apresentou durante a GPU Technology Conference 2016 a sua nova GPU top de linha, a Tesla P100. A placa gráfica foi desenvolvida sob a arquitetura Pascal e está sendo considerada uma verdadeira “maravilha da engenharia”. Ela é a mais poderosa já fabricada pela marca.

A empresa está tão animada com o produto que classificou as cinco grandes características da placa como “cinco milagres” alcançados durante seu desenvolvimento.

Jen-Husn Huang, CEO e cofundador da NVIDIA, chegou a comentar na conferência que a empresa tenta nunca depender de mais de um “milagre” como esses para evoluir suas GPUs de uma geração para a outra, mas que, nesse ano, isso foi possível, apesar de complicado.

Esses cinco pontos de excelência da P100 seriam os seguintes:

  • Nova geração da arquitetura gráfica Pascal
  • Processo de fabricação em 16 nm FinFET da TSMC
  • Memória de alto bandwidth HBM 2
  • Novo método de interconexão ente GPUs NV-Link
  • Novos algoritmos para criação de inteligência artificial

Configuração interna

Assim como toda fabricante de chips, a NVIDIA busca melhorar o desempenho de suas GPUs e torná-las mais eficientes no ponto de vista energético. Contudo, isso não depende apenas da miniaturização dos componentes internos.

Por conta disso, a empresa apostou em uma configuração interna bem robusta e em um novo Streaming Multiprocessor (SM), responsável por “criar, gerenciar, agendar e executar instruções a partir de muitos trheads ao mesmo tempo”.

A P100 conta com 3.840 núcleos CUDA, 240 unidades de textura e interface de memória de 4.096 bit, organizada em oito segmentos de 512 bit. Todos esses núcleos CUDA formam seis grupos de processamento gráfico (GPCs) e cada um deles possui 10 SMs Pascal.

Um SM Pascal

Cada SM Pascal possui 64 FP32 núcleos CUDA, o que representa a metade do que tínhamos na arquitetura Maxwell. Apesar disso, o restante da configuração menor é basicamente a mesma entre as duas.

Maior ou menor?

Tudo isso torna a Tesla P100 uma GPU bem grande, com 610 mm² e 15 bilhões de transistores organizados, basicamente o dobro do chip encontrado nas GTX Titan X e GTX 980 Ti. Tudo isso por conta da nova organização interna, que é bem mais robusta.

Segundo a NVIDIA, isso acaba resultado em uma economia de energia significativa, uma vez que cada SM Pascal precisa de menos eletricidade e espaço físico para transferir dados, menos até do que os SMX Kepler. A arquitetura Pascal ainda conta com um “agendador” atualizado que melhora a utilização dos SMs e os torna mais eficientes do posto de vista energético.

Durante a conferência, a fabricante admitiu que essa melhoria em eficiência se deve muito ao processo de fabricação mais miniaturizado, mas que as revisões em organização da arquitetura Pascal impactaram tanto quanto.

Especificações comparadas

Comparação entre arquiteturas Kepler, Maxwell e Pascal

Nova geração de memória

A adoção de memórias HBM 2 por parte da NVIDIA na Tesla P100 é considerada um dos avanços mais importantes para o alto ganho de desempeno da GPU. A geração passada de memórias gerava um gargalo de bandwidth que impedia acrescentar muito mais poder computacional aos chips.

O modelo HBM 2 permite à NVIDIA trabalhar em duas frentes para melhorar o desempenho das suas GPUs. É possível ter bandwidth suficiente para manter os motores de execução funcionando com bom desempenho e conseguir a quantidade de memória para fazer o trabalho de fato.

É esperado que a NVIDIA anuncie sucessoras para as GTX 980 e GTX 970 com arquitetura Pascal em breve

Com essas memórias sendo usadas também pela AMD, esse padrão deve ser mais difundido a partir deste ano. Por parte da NVIDIA, ainda não sabemos quais outras GPUs serão derivadas da Tesla P100 e sua arquitetura Pascal, mas é esperado que a empresa anuncie sucessoras para as GTX 980 e GTX 970 com essa tecnologia.

Esses dois prováveis produtos serão certamente menos impressionantes que a Tesla P100, mas é necessário entender que GPUs para inteligência artificial e datacenters são naturalmente mais complexas. O que se derivar disso é que será empolgante para o consumidor final e que poderá acabar dentro dos PCs por aí.

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