Arquitetura da Série GeForce GTX 200

Introdução

Assim como as séries GeForce 8 e GeForce 9 a nova série GeForce GTX 200 também é baseada no DirectX 10 (ou seja, Shader 4.0), mas usando uma arquitetura diferente. Vejamos o que há de novo.

O principal destaque da série GeForce GTX 200 é que a NVIDIA está agora oficialmente pressionando o mercado de usuários “comuns” na adoção do GPGPU (General Purpose Graphics Processing Unit, ou Unidade de Processamento Gráfico de Propósito Geral) – que é o uso do chip gráfico localizado na placa de vídeo para processar programas “comuns”. Portanto você verá a NVIDIA dizendo que os chips desta série são do tipo “2-em-1” ou que têm “capacidades de computação em paralelo”. O departamento de marketing da NVIDIA está chamando este conceito de “beyond gaming” ou “além dos jogos”.

Na verdade todas as placas de vídeo podem ser usadas desta forma. O segredo está no compilador e a NVIDIA tem o seu próprio compilador, chamado CUDA, disponível para download já há algum tempo. O CUDA permite que programas comuns escritos em C/C++ possam ser executados primariamente no chip gráfico. Antes do lançamento do CUDA os programadores tinham de escrever os programas na linguagem do chip gráfico, o que significava que eles teriam de aprender algo completamente novo e diferente.

O GPGPU tem sido visto pelo mundo acadêmico já há algum tempo como sendo uma forma de aumentar o desempenho em várias aplicações específicas. Com o lançamento da plataforma Tesla – basicamente placas de vídeo GeForce 8 sendo usadas para processar programas comuns e não para produzir vídeo – a NVIDIA mostrou o seu comprometimento de mover o GPGPU de um mero estágio de pesquisa para uma aplicação mais séria para a comunidade científica. Agora com o lançamento da série GTX 200 a NVIDIA quer dar um passo adiante, encorajando os desenvolvedores de programas a incorporarem o conceito de GPGPU em aplicações disponíveis para o público em geral.

A razão principal por trás desta ideia é que hoje o chip gráfico (GPU) – especialmente os modelos topo de linha – têm muito mais poder de computação do que os processadores. Na Figura 1 você pode ver uma comparação entre o novo chip GeForce GTX 280 e um processador intermediário (Core 2 Duo E8400) e um processador topo de linha (Core 2 Extreme QX9650). O GFLOPS, que significa bilhões de operações de ponto flutuante (operações matemáticas) por segundo, mede o desempenho matemático máximo de um chip.

Figura 1: Comparação entre o GeForce GTX 280, o Core 2 Duo E8400 e o Core 2 Extreme QX9650.

Durante o Editor’s Day Spring 2008 a NVIDIA fez algumas demonstrações de como jogar o processamento que normalmente é feito pelo processador para o chip gráfico pode aumentar o desempenho de aplicações comuns. Na Figura 2 você pode ver um exemplo de quanto tempo um filme de alta definição de 2 horas no formato H.264 leva para ser codificado usando diferentes processadores. O ganho de desempenho é inacreditável, mas lembre-se que este não é um recurso exclusivo da série GTX 200 (qualquer placa de vídeo pode fazer isso – os programas compilados com o CUDA funcionarão somente em placas GeForce 8 e superiores; veja como eles comparam o desempenho da GTX 280 com uma GeForce 9600 GT) e você precisa de um programa que use GPGPU. Não se empolgue achando que só porque você instalou a nova GTX 280 em seu micro você terá este ganho de desempenho. Esta demonstração específica foi feita com um programa chamado BadaBOOM, que é um programa que converte filmes para o formato usado em tocadores de vídeo portáteis. Este programa ainda não foi lançado, mas a mesma empresa oferece um codificador chamado RapidHD, que está disponível para o Adobe Premiere Pro e também usa GPGPU.

Figura 2: Ganho de desempenho de codificação de filmes em alta definição.

Um outro exemplo dado pela NVIDIA foi o Folding@Home, o programa de computação distribuída para a análise de proteínas patrocinado pela Universidade de Standford. Cada pessoa que faz o download e instala este programa adiciona seu próprio micro na rede do programa, montando assim um supercomputador usando micros de todos os cantos do planeta. Na Figura 3 você ver o ganho de desempenho neste programa, que é capaz de usar placas de vídeo para fazer o processamento.

Figura 3: Ganho de desempenho no Folding@Home.

Em resumo, o GPGPU não é algo novo e exclusivo da nova série GeForce GTX 200, mas espera-se ver mais programas comuns sendo capazes de usar o chip gráfico da placa de vídeo para processar programas. Por exemplo, a Adobe anunciou que a nova versão do Photoshop, que será lançada no segundo semestre deste ano, usará o chip gráfico para fazer parte do processamento,  consequentemente aumentando o desempenho do programa.

Vamos agora falar sobre a arquitetura da série GeForce GTX 200.