Kommer NVIDIAs nya Maxwell GPU att revolutionera PC-spel?

Om du har hållit ett öga på GPU-marknaden kan du ha sett några nya kort poppar upp, eller till och med hört lite hype om något som heter Maxwell. Maxwell är NVIDIAs nya GPU-arkitektur, och grunden för de senaste NVIDIA-korten. Maxwell är en efterträdare till "Kepler" -arkitekturen som tidigare omfattade de mest kraftfulla korten på marknaden (inklusive NVIDIAs högt belönta Titan). Fyra nya kort är ute baserat på arkitekturen, inklusive GTX 750, GTX 750 Ti, GTX 970 och GTX 980.

Maxwell är en ganska signifikant avvikelse från tidigare GPU-mönster på några intressanta sätt - och de nya korten kommer med flera spännande nya funktioner, inklusive VR-prestanda tweaks och en mycket effektiv form av strålning. Idag ska vi gräva in hur Maxwell fungerar, vilka fördelar det erbjuder, och vad betyder dessa fördelar för PC-spelare som vill uppgradera, det är det för 4K gaming PC Gaming på 4K: Är det värt pengarna? PC-spel på 4K: Är det värt pengarna? En resolutionrevolution är på väg. Ultra HD-TV och bildskärmar börjar äntligen sänka till rimliga priser. Har Ultra HD mognat, eller är det fortfarande för mycket pengar för för lite nytta? Läs mer, virtuell verklighet eller bara en önskan om snyggare Dota 2.

Det handlar om effektivitet

Historiskt sett har de flesta nya arkitekturer sammanfaller med en krympning av dö. En krympning av dö är en förändring i det sätt som chips tillverkas som gör att de kan etsas mindre och mer exakt, vilket gör det möjligt för flera av dem att packas på en kvadratcentimeter kisel. I det här fallet är det inte sant: Maxwell är inristad med samma 28 nanometerupplösningslithografiprocess som tidigare Kepler-arkitektur, även om NVIDIA fortsätter att arbeta med sin nya 20 nanometerprocess. Maxwells framsteg har istället fokuserat på processorns effektivitet, som tar signaler från mobila processorer.

Här är (ungefär) vad som händer:

Från deras erfarenhet av att utveckla Kepler insåg NVIDIA att inte alla CUDA-kärnor (hundratals små parallella processorer som gör grafisk återgivning) under normal drift av kortet var aktiva hela tiden - en betydande del av dem var ledig vid vilken som helst given klockcykel. Men även tomgång, kärnorna använde kraft och genererar värme, eftersom de inte kunde faktiskt stängas av individuellt. För att lösa detta problem delade NVIDIA upp CUDA-kärnorna i många mindre block, var och en med sin egen kommandologik. Detta gör det möjligt för enskilda kärnor att stängas helt av när den går tomgång, fördubblar enhetens prestanda per watt och kraftigt sänker värmeproduktionen - ett system som redan används i NVIDIAs linje av mobila Tegra-processorer.

En följd av detta är att den nedre änden 750 och 750Ti-chipsen kan köras helt av PCI-ström, utan att behöva anslutas till sexpoliga nätaggregat, så att de kan släppas in i befintliga lågpriskunder utan att behöva ytterligare maskinvara uppgraderingar. Det innebär också att korten kan köra icke-krävande program (low-end spel, videoavkodning, etc.) i tyst, “no-fläkt” läge utan överhettning, i många fall.

Korten kan också överklockas mycket längre med ett enkelt kylfläns, utan att behöva flytande kylning. Det är där det mesta av prestationsförstärkningen av den här generationen av GPU kommer att komma ifrån, jämfört med det förra - även om NVIDIA även hävdar att arkitektoniska förbättringar av logisk hårdvara erbjuder en prestandaökning per kärna på 35% vid en given klockfrekvens.

Förbättrad prestanda

Som det visar sig fungerar den senaste omgången av GPU: n ganska bra, särskilt på en kostnadseffektiv basis. Lager GTX 980 (~ $ 550) och 970 (~ $ 350) sitter i positionerna ett och tre av G3D Mark Benchmark, båda slår ut ~ $ 1300 Titan Black (en uppgradering till den vältagna The Most Interesting Hardware of 2013 The Most Intressant hårdvara 2013 Läs mer Titan) - och båda kommer sannolikt att överskrida dessa poäng med en rättvis marginal med hjälp av överklockning av leverantören.

De nedre ändkorten gör det bra för sig själva, med både 750 (~ 120 $) och 750 Ti (~ 130 $) som toppar diagrammen på pris / prestanda. Att kunna få ett solidt mellanslagskort för under $ 150 är en stor sak för att föra människor in i PC-spelfliken, särskilt när det kortet inte kräver en strömförsörjning uppgradering.

Nya egenskaper

Det handlar inte bara om riktmärken! Med Maxwell rullar NVIDIA några nya funktioner som är ganska spännande för PC Gaming. De tre stora förbättringsområdena är anti-aliasing, strålning och stöd för virtuell verklighet. Inte alla dessa funktioner är ute ännu, men de är i rörelse, och många av dem kommer att göra en stor skillnad i hur vi spelar spel.

MFAA

Anti-aliasing är en term för en samling av tekniker som används för att eliminera artefakter som orsakas av datorgrafikens diskreta natur. Om du gör en pixel på kanten av ett objekt kommer din rasteralgoritm antingen att rapportera att den är antingen på eller utanför kanten. Resultatet är en hård, kantig kant. Lösningen är att prova varje pixel flera gånger med mindre förskjutningar. Som ett resultat slutar några prover på objektets kant, och vissa gör inte det - det ger en mycket renare blandning mellan objektets kanter och gör också att texturerade ytor ser mer konsekventa från ram till ram. I slutändan kokar de flesta typer av anti-aliasing ner för att prova några pixlar mer än en gång.

MFAA är en relativt ny typ av anti-aliasing, vilket framgår av observationen att de flesta pixlar helt enkelt inte ändrar så mycket från ram till ram. Sätt på ett annat sätt, varför gör samma pixel mer än en gång om du bara gjort nästan samma pixel en ram sedan? MFAA lagrar den sista bilden som gjordes, och slår samman den med den aktuella ramen och släpper den nya informationen när den är starkt konflikt (eftersom objektet har flyttats väsentligt). Detta ger ett bättre visuellt resultat för en minimal extra beräkningskostnad. Detta tillvägagångssätt fungerar bäst när spelramar är höga för att minimera deltaet mellan ramar.

Maxwell stöder nu MFAA, som erbjuder ett högpresterande anti-aliasing-läge för att höja stången på den visuella kvaliteten som finns tillgänglig för konsoler och low-end-datorer.

Voxel Global Illumination

Ett svårt problem i datorgrafik har att göra med hur ljuset rör sig från en yta till en annan. Gjutning av hårda skuggor är beräkningsmässigt rakt framåt, men subtila effekter kan vara svåra att replikera. En effekt som mest moderna spel försummar är ljusrörelsen från yta till yta: färger blöder, föremål som rör varandra skapar subtila skuggor som markerade dem i världen. Dessa skuggor kan bakas in, men de kommer inte att fungera för dynamiska eller reflekterande föremål, eller nära rörljus.

Tyvärr kan det vara mycket dyrt att beräkna dessa effekter i realtid. Ett tillvägagångssätt för detta problem är att använda en teknik som kallas voxelization för att skapa en förenklad version av scenen som effektivt kan analyseras av en algoritm. Denna förenklade version kan snabbt ge realistisk, realtidsbelysning för scenen. Maxwell erbjuder maskinvaru support för denna process.

VR-specifik funktionalitet

Den virtuella verkligheten är en av de mest spännande spelteknikerna. Varför virtuell verklighetsteknik kommer att blåsa ditt sinne om 5 år Varför virtuell verklighetsteknik kommer att blåsa ditt sinne om 5 år Framtiden för den virtuella verkligheten omfattar huvud-, ögon- och expressionsspårning, simulerad beröring och mycket Mer. Dessa fantastiska tekniker kommer att vara tillgängliga för dig om 5 år eller mindre. Läs mer, och NVIDIA har meddelat ett antal VR-specifika egenskaper i arbetet, inklusive låg latent läge, en GPU-per-ögon SLI-rendering och asynkron tidsförskjutning. Den låga latensläge är avgörande för att låta bilden framför ansiktet förändras flytande med huvudets rörelse.

Per-eye-SLI låter dig använda kraften i flera GPU: er, utan latens som normalt introduceras av SLI-processen.

Asynkron tidsförskjutning, ursprungligen en av John Carmacks hjärnbarn, är en teknik som gör det möjligt för ombildningen av en återställd ram till ett nytt perspektiv (med hjälp av den djupkarta som produceras av renderaren som grund för transformationen). Med andra ord tillåter asynkron tidsförskjutning användaren att “se sig om” inuti en enda gjord ram, även om renderen ännu inte har skapat en ny bild. Detta avkoppar huvudrörelse från rendering, så att den kan förbli flytande oavsett hur låg framerat faller, vilket är avgörande för att undvika VR-sjukdom under frameratdroppar. Dessa funktioner är ännu inte tillgängliga, men NVIDIA försäkrar oss att drivrutinerna finns i arbetena.

Ett evolutionärt hopp - för nu

Den högsta änden Maxwell GPU toppar prestanda diagrammen - men inte för mycket. De flesta av de framsteg som det visar sig är mindre effektiva förbättringar. Dessa kan fortfarande vara mycket värdefulla och kan ge högpresterande spel i händerna på en bredare användarbas. Utöver det är de nya funktionerna VR och rendering väldigt coola och värda att prata om. Med detta sagt är hoppet i prestanda över det tidigare toppmoderna inte allt så stort: ​​vi talar inte riktigt om att höja vad som är möjligt, beräkningsmässigt. Det kommer att behöva vänta på antingen tunga leverantörsöverklockning, eller kanske (om vi är mycket turna) en 20nm-version av Maxwell vid ett senare tillfälle. Hur som helst är framtiden för GPU-tekniken spännande, och det finns mycket intresse för exakt var det går.

Bilder med tillstånd av NVIDIA

Utforska mer om: Ånga, Videokort.