Nvidia: le GPU GK208 pour les GT 640 et 630

Un nouveau petit GPU a fait une apparition relativement discrète dans la gamme Nvidia : le GK208. Il occupe dorénavant le terrain de l'entrée de gamme tant dans le monde desktop que mobile, et préfigure de la manière dont Nvidia a revu à la baisse les spécificités de son architecture Kepler dans l'optique d'une intégration dans le SoC Logan, dont le nom commercial supposé est Tegra 5.

GK208 est le nom officiel du GPU auquel nous avons fait à plusieurs reprises référence en tant que GK117. Une erreur d'interprétation de notre part concernant la nomenclature puisque nous pensions qu'il s'agissait d'une révision mineure du GPU GK107, comme Nvidia avait pu le faire sur la génération Fermi. D'autre part, lors de la première apparition officielle du GK208 avec les GeForce 700M début avril, Nvidia avait refusé de le nommer ou de donner ses spécifications et avait joué de la confusion entre ce GK208 et le GK107 (il ne faudrait quand même pas que les acheteurs de GPU mobiles d'entrée de gamme arrivent à comprendre trop facilement ce qu'ils achètent!).

Avec les GeForce GTX 700, nous savons maintenant que Nvidia n'a pas prévu de révision mineure de type GK114 pour le GPU GK104 et qu'il en va probablement de même pour les GK106 / GK107. Le GK208 est voué à compléter le GK107, voici les grandes lignes de leurs spécifications :

GK107 : 2 SMX, 384 unités de calcul, 128-bit, 118 mm²
GK208 : 2 SMX, 384 unités de calcul, 64-bit, ~80 mm²

Il ne s'agit cependant pas simplement d'une réduction du bus mémoire en témoigne la différence énorme au niveau de la taille du die. Selon notre calcul approximatif basé sur une photo, le GK208 ne représente que 2/3 de la surface du GK107 ce qui implique d'autres simplifications de la puce même si Nvidia a pu utiliser une variante du process 28nm qui autorise une densité un petit peu plus élevée. Nvidia précise tout d'abord sur ses fiches produits que l'interface est limitée à du PCI Express 2.0 x8 alors que le GK107 intègre un lien PCI Express 3.0 16x.

Photo publiée par nos confrères japonais de 4gamer.net .
Le GK208 introduit une nouvelle variante de l'architecture Kepler. Elle reprend tout d'abord l'évolution du processeur de contrôle introduite avec le GK110, qui donne plus de flexibilité pour l'exécution des tâches de type "compute". Les SMX, ces blocs fondamentaux qui regroupent les unités d'exécution ont également été revus dans l'optique d'augmenter le ratio unités de calcul / unités de texturing :

SMX GK1xx : 192 unités de calcul + 16 unités de texturing
SMX GK208 : 192 unités de calcul + 8 unités de texturing

Un ratio qui progresse en faveur de la puissance de calcul, mais sans augmenter cette dernière. C'est logique, le but de l'opération pour un tel GPU d'entrée de gamme n'est de tout évidence pas de favoriser les tâches de type "compute" par rapport aux jeux qui ont bien besoin des unités de texturing. Dans ce cas, pourquoi réduire le nombre d'unités de texturing ? Pour simplifier le GPU et réduire les coûts de production, mais surtout pour réduire sa consommation. Les unités de texturing, qui ont besoin d'être alimentées par un flux continu de données sont en effet très gourmandes, largement plus que les unités de calcul. C'est la raison pour laquelle les GPU des SoC Tegra 3 et 4i se contentent de 2 unités de texturing (4 pour le Tegra 4).

Nvidia en a probablement profité pour simplifier quelque peu les SMX du GK208 à d'autres niveaux, par exemple en réduisant certains caches, les unités dédiées aux fonctions spéciales ou aux lectures/écritures. Ces nouveaux SMX seront forcément moins performants que les originaux, avec une différence plus ou moins marquée suivant le taux d'utilisation par chaque application des unités dont le nombre a été revu à la baisse. Il s'agit probablement là d'une des raisons pour lesquelles Nvidia préfère, autant que possible, laisser ce GPU dans l'ombre et éviter de rentrer dans les détails. Il est probable que les SMX qui seront exploités par le SoC Tegra Logan s'inspirent de ceux du GK208, peut-être en réduisant d'avantage encore le nombre d'unités de texturing.

Nvidia a récemment lancé 2 nouvelles GeForce 600 qui reposent sur ce GK208, la GeForce GT 640 GDDR5 et la GeForce GT 630 "Kepler" qui vont remplacer respectivement les GeForce GT 640 DDR3 (GK107) et GeForce GT 630 (GF108) :


La nouvelle GeForce GT 640 profite de la mémoire GDDR5 pour compenser la réduction de son bus mémoire à 64-bit et d'une fréquence plus élevée pour afficher une bande passante supérieure de 40%. En pratique la différence sera cependant plus faible, le rendement de la GDDR5 étant inférieur à celui de la DDR3. La puissance de calcul progresse, là aussi grâce à une fréquence GPU en hausse, mais la puissance de texturing est réduite compte tenu des SMX simplifiés.

La nouvelle GeForce GT 630 affiche une progression plus importante au niveau de la puissance de calcul, plus que doublée, l'ancien modèle étant toujours basé sur l'architecture Fermi. Il en va de même au niveau du fillrate. La GT 630 à base de GK208 doit se contenter d'un bus mémoire de 64-bit en DDR3 et la bande passante mémoire est donc en nette baisse et ne représente que 28 à 40% de celle du modèle original.

Difficile d'estimer exactement l'écart de performances entre ces nouvelles GeForce GT 600 et les anciennes, d'autant plus qu'il variera fortement d'un jeu à l'autre à l'avantage de l'une ou de l'autre. La consommation devrait par contre dans les deux cas être en nette baisse. Il peut sembler étranger que Nvidia n'ait pas lancé ces nouvelles cartes graphiques en tant que GeForce GT 700, mais il était probablement plus simple commercialement d'éviter de sortir de nouvelles marques et de laisser ainsi ces produits d'entrée de gamme dans l'ombre.