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GTC: Quelques détails de plus sur le GPU Pascal
Cartes Graphiques
Publié le Vendredi 28 Mars 2014 par Damien Triolet

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Durant la GTC, nous avons pu poser quelques questions à Nvidia et en apprendre un peu plus sur le GPU Pascal qui a été introduit entre les générations Maxwell et Volta.

Si Nvidia se refuse à parler de process de fabrication, nous supposons que la raison du retard de Volta est à chercher de ce côté. Pascal devra donc se contenter du 20 nanomètres de TSMC, ce qui limitera quelque peu les possibilités de Nvidia par rapport à ses plans originaux pour la même période. Pour aller plus loin que les GPU Maxwell qui seront fabriqués en 20nm, Nvidia devra poursuivre la progression de l'efficacité énergétique, mais ce n'est pas tout.

Nvidia explique que certains développements entrepris pour Volta étaient prêts et pourront être proposés comme prévus à travers les GPU Pascal. C'est le cas des technologies NVLink et du DRAM stacking. NVLink, qui a été développé en partenariat avec IBM, devrait dans un premier temps rester spécifique au marché professionnel, mais le DRAM stacking fera son apparition du côté des dérivés grand public. Probablement uniquement dans le très haut de gamme au départ, mais Nvidia insiste sur le fait que la technique est utile pour tous les segments de marché. En dehors du coût et d'un travail important nécessaire pour assurer un assemblage fiable, ce recours au DRAM stacking ne présente que des avantages, aucun inconvénient selon Nvidia. Son implémentation généralisée n'est donc qu'une question de temps et de réduction progressive des coûts.

Concernant le prototype de Pascal qui a été présenté, il s'agit d'un "mechanical sample" qui n'est pas encore fonctionnel mais qui est utilisé par Nvidia pour développer un nouveau format de module "carte graphique". Sur ce module Pascal, nous pouvons observer le GPU avec ses 4 assemblages de puces mémoire qui prennent place sur le même packaging et sont connectés via un "interposer". Sur les côtés du module sont visibles les VRM nécessaires pour alimenter un GPU haut de gamme tel que devrait l'être Pascal. Nvidia précise que ce module n'aura pas de problème à délivrer au moins 300W.

Si aucun connecteur n'est visible au premier abord c'est parce qu'ils se situent en fait au dos, Nvidia ayant opté pour un format de type mezzanine qui consiste à superposer 2 PCB, avec un ou plusieurs connecteurs entre ceux-ci. Sur le module actuel, Nvidia précise que 2 connecteurs sont exploités.

Un exemple de connecteur mezzanine, SpeedStack de Molex, capable de supporter des débits de 40 Gbps par paire.
Pourquoi ce changement de format ? Pour faciliter l'implémentation de NVLink, qui pourrait être exclusive au format mezzanine, mais également parce que ce dernier est plus fiable, notamment lorsqu'il est question de laisser les assembleurs de serveurs monter leur propre radiateur. Nvidia n'abandonne cependant pas le format "carte PCI Express" pour Pascal, il restera également disponible, même sur le marché professionnel.

Nvidia a également publié des schémas un peu plus détaillés de systèmes NVLink :

Sur ces schémas nous pouvons clairement observer 4 liens NVLink. Nvidia nous a précisé qu'il s'agissait d'un minimum et que certains modules Pascal, ou ses successeurs, pourraient en offrir plus, 8, 16… Il n'est d'ailleurs pas impossible que Nvidia en profite à l'avenir pour segmenter sa gamme professionnelle comme le fait aujourd'hui Intel avec les Xeon 2P/4P/8P. A noter que tous les liens peuvent être combinés pour former un très large bus de communication vers le CPU et/ou exploités pour connecter plusieurs GPU entre eux.

Chaque lien NVLink correspond à un bloc de 8 paires de lignes bidirectionnelles de type point-à-point. Une approche similaire à celle de l'HyperTransport et du QPI. Là où le bus PCI Express 3.0 16x apporte 16 Go/s dans chaque direction, l'ensemble NVLink pourra atteindre entre 80 et 200 Go/s. Nvidia indique par ailleurs que les déplacements de données à travers NVLink seront plus efficaces sur le plan énergétique que le PCI Express. Les premiers composants autres que Pascal qui supporteront NVLink seront de futurs CPU Power d'IBM. Nvidia précise par contre être en discussion avec d'autres fabricants de CPU, autres qu'Intel, mais sans en dire plus.

Enfin, nous avons interrogé Nvidia par rapport au recul du support complet de la mémoire unifiée qui était initialement prévu pour Maxwell mais est dorénavant annoncé pour Pascal. Ses responsables nous ont répondu que ce support avait bien été repoussé mais qu'il était présent partiellement depuis Kepler, reposant en partie sur une implémentation logicielle. Ils nous promettent que cette fois ce sera la bonne et que le dernier bloc nécessaire à la prise en charge matérielle complète de la mémoire unifiée fera enfin son apparition avec Pascal et NVLink.