GeForce 400シリーズ

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AMD の RX-400 GPU については、「RX 400」を参照してください。
GeForce 400シリーズ
2010年に発売されたNvidia GeForce GTX 480 Founders Editionは、同シリーズのフラッグシップモデルである。
発売日2010年4月12日; 15年前 （2010年4月12日）
コードネームGF10x
建築フェルミ
モデルGeForceシリーズ
  • GeForce GTシリーズ
  • GeForce GTSシリーズ
  • GeForce GTXシリーズ
トランジスタ260M 40 nm (GT218 - GeForce 405 のみ)
  • 585M 40 nm (GF108)
  • 1.170M 40 nm (GF106)
  • 1.950M 40 nm (GF104)
  • 1.950M 40 nm (GF114)
  • 3.200M 40 nm (GF100)
カード
エントリーレベル405
GT 420
GT 430
ミッドレンジGT 440
GTS 450
GTX 460
GTX 460 SE
GTX 460 SE v2
GTX 465
ハイエンドGTX 470
GTX 480
APIサポート
ダイレクト3DDirect3D 12.0 (機能レベル11_0) [ 1 ]
Direct3D 11.1 (機能レベル 10_1、GeForce 405 のみ)
シェーダーモデル 5.1
シェーダーモデル 4.1 (GeForce 405 のみ)
オープンCLOpenCL 1.1
オープンGLオープンGL 4.6
歴史
前任者GeForce 200シリーズ
後継GeForce 500シリーズ
サポート状況
サポートされていません

GeForce 400シリーズは、 NVIDIAが開発したグラフィックス・プロセッシング・ユニット（GPU）のシリーズであり、 Fermiマイクロアーキテクチャの導入を象徴する製品です。当初は2009年11月に発売が予定されていましたが[ 2 ]、その後の延期を経て、2010年3月26日に発売され、2010年4月に販売が開始されました。

直接の競合製品はATIのRadeon HD 5000 シリーズでした。

建築

[編集]
主要記事: Fermi (マイクロアーキテクチャ)

Nvidia はFermi マイクロアーキテクチャを、G80以来使用されてきたTesla マイクロアーキテクチャに続く GPU ラインの次の大きなステップであると説明しました。最初の Fermi アーキテクチャ製品である GF100 は大規模で、512 のストリーム プロセッサ(32 個ずつの 16 グループ) と 30 億個のトランジスタを備え、TSMCにより 40 nm プロセスで製造されています。これは、 OpenGL 4.0とDirect3D 11をサポートする Nvidia の最初のチップです。完全に有効になった GF100 GPU を搭載した製品は販売されませんでした。GTX 480 では、1 つのストリーミング マルチプロセッサが無効になっていました。GTX 470 では、2 つのストリーミング マルチプロセッサと 1 つのメモリ コントローラが無効になっていました。GTX 465 では、5 つのストリーミング マルチプロセッサと 2 つのメモリ コントローラが無効になっていました。消費者向け GeForce カードには、有効な GDDR5 メモリ コントローラごとに 256 MB が接続されており、合計 1.5、1.25、または 1.0 GB でした。 Tesla C2050は6つのコントローラそれぞれに512MBのメモリを搭載し、Tesla C2070はコントローラあたり1024MBのメモリを搭載していました。どちらのTeslaカードにも、14個のアクティブなストリームプロセッサグループが搭載されていました。

高性能Teslaブランドのチップは、オプションのECC付きメモリと、コアごとに1サイクルあたり1回の倍精度浮動小数点演算を実行できる機能を備えています。一方、コンシューマー向けGeForceカードは、ドライバによって4サイクルあたり1回の倍精度浮動小数点演算に制限されています。これらの機能とVisual StudioおよびC++のサポートを組み合わせることで、NVIDIAはプロフェッショナル市場や商用市場、そして高性能コンピューティングでの利用をターゲットとしました。

フェルミはイタリアの物理学者エンリコ・フェルミにちなんで名付けられました。

現在の制限とトレードオフ

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ALUあたりのオンボードSRAMの量は、L2キャッシュが240 ALUあたり256kBから512 ALUあたり768kBに増加したにもかかわらず、前世代のG200と比較して比例して減少している。これは、Fermiが32 ALUあたり32768個のレジスタ（8 ALUあたり16384個）、32 ALUあたり48kBの共有メモリ（8 ALUあたり16kB）、32 ALUあたり16kBのキャッシュ（8 ALUあたり8kBの定数キャッシュ+ 24 ALUあたり24kBのテクスチャキャッシュ）しか搭載していないためである。レジスタ数などのパラメータは、リファレンスマニュアルのCUDAコンピューティング機能比較表に記載されている。[ 3 ]

歴史

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2009年9月30日、Nvidiaはアーキテクチャを説明するホワイトペーパーを公開した: [ 4 ]このチップは16個の「ストリーミング マルチプロセッサ」を搭載し、各プロセッサには1サイクルあたり1回の単精度演算または1サイクルおきに1回の倍精度演算が可能な32個の「CUDAコア」が搭載されている。また、40ビットの仮想アドレス空間によりホストのメモリをチップのアドレス空間にマッピングできるため、ポインタの種類が1つだけとなり、C++のサポートが大幅に容易になる。さらに、384ビット幅のGDDR5メモリインターフェイスも搭載されている。G80やGT200と同様に、スレッドは「ワープ」と呼ばれる、それぞれが1つのシェーダ コアで実行される32個のスレッドのセットでスケジュールされる。 GT200 では各シェーダ クラスタに関連付けられた 16 KB の「共有メモリ」があり、キャッシュが必要な場合はテクスチャリング ユニットを介してデータを読み取る必要がありましたが、GF100 では各クラスタに関連付けられた 64 KB のメモリがあり、48 KB のキャッシュと 16 KB の共有メモリとして使用することも、16 KB のキャッシュと 48 KB の共有メモリに加えて、16 個のクラスタすべてで共有される 768 KB の L2 キャッシュとして使用することもできます。

ホワイト ペーパーでは、このチップを、グラフィック プロセッサとしてよりも、数万のスレッドを含むワークロード向けの汎用プロセッサ ( Tera MTAアーキテクチャを彷彿とさせるが、そのマシンの非常に効率的なランダム メモリ アクセスはサポートされていない) として説明しています。

GeForce GTX 480 ダイの裏面 (GF100)

多くのユーザーから、GeForce 400シリーズのFermi GPUは、競合のAMDのRadeon HD 5000シリーズと比較して、発熱と消費電力が高く、パフォーマンスの向上もそれに応じて劣っているという報告がありました。そのため、 AMDはこの問題を揶揄するプロモーションビデオ「The Misunderstanding」[ 5 ]を制作・公開しました。ビデオでは、警察部隊が大きな熱プロファイルを持つ家に急襲を開始する様子が映っており、栽培作業が行われていることを示していました。しかし、家に入ると、高温の原因はFermi GPUであることが明らかでした。[ 6 ] [ 7 ] Fermi GPUをフルロードすると、卵を焼くことができるというジョークがよく聞かれました。[ 8 ]

製品

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  • 1 SP - シェーダプロセッサ - 統合シェーダ:テクスチャマッピングユニット:レンダリング出力ユニット
  • 2 GF100 アーキテクチャの GPU の各ストリーミング マルチプロセッサ (SM) には、32 個の SP と 4 個の SFU が含まれています。GF104/106/108 アーキテクチャの GPU の各ストリーミング マルチプロセッサ (SM) には、48 個の SP と 8 個の SFU が含まれています。各 SP は、サイクルごとに 2 回の単精度融合積和 ( FMA ) 演算を実行できます。各 SFU は、サイクルごとに 4 回の SF 演算を実行できます。1 回の FMA 演算は、2 回の浮動小数点演算に相当します。したがって、シェーダ数 [ n ] およびシェーダ周波数 [ f 、 GHz] を使用した理論的な単精度ピーク性能は、次のように推定できます。FLOPS sp ≈ f × n × 2 (FMA)。総処理能力: GF100 FLOPS sp ≈ f × m × (32 SP × 2(FMA) + 4 × 4 SFU)、GF104/106/108 FLOPS sp ≈ f × m × (48 SP × 2(FMA) + 4 × 8 SFU)、またはGF100 FLOPS sp ≈ f × n × 2.5、GF104/106/108 FLOPS sp ≈ f × n × 8 / 3。[ 9 ]

SP - シェーダ プロセッサ (統合シェーダ、CUDAコア)、SFU - 特殊機能ユニット、SM - ストリーミング マルチプロセッサ。

  • 3 GF100の各SMには、テクスチャアドレスユニットごとに4つのテクスチャフィルタリングユニットが含まれています。GF100のダイ全体は、64個のテクスチャアドレスユニットと256個のテクスチャフィルタリングユニットで構成されています[ 10 ] GF104/106/108アーキテクチャの各SMには、テクスチャアドレスユニットごとに8つのテクスチャフィルタリングユニットが含まれています。GF104のダイ全体は64個のテクスチャアドレスユニットと512個のテクスチャフィルタリングユニットで構成され、GF106のダイ全体は32個のテクスチャアドレスユニットと256個のテクスチャフィルタリングユニットで構成され、GF108のダイ全体は16個のテクスチャアドレスユニットと128個のテクスチャフィルタリングユニットで構成されています[ 11 ]

すべての製品は、40nm製造プロセスで生産されています。すべての製品は、機能レベル11_0のDirect3D 12.0、OpenGL 4.6、OpenCL 1.1をサポートしています。唯一の例外はOEM専用カードのGeForce 405で、GT218（Tesla）コアに基づいており、DirectX 11.1（機能レベル10_1）、OpenGL 3.3のみをサポートし、OpenCLはサポートしていません。また、GeForce 400シリーズでは、Fermiマイクロアーキテクチャに基づいていない唯一のカードです。パラメータ的には、GeForce 405は、同じくOEM専用カードのGeForce 310 （ GeForce 210をベースにしている）と同一です。特に記載がない限り、すべての製品には、フルハイトおよびフルレングスのカードに1つのDB15 VGAコネクタがあります。

2010年11月8日、NVIDIAはGTX 580 （480の後継機）と同時にGF110チップをリリースしました。これはGF100チップを再設計したもので、消費電力が大幅に削減されています。これにより、NVIDIAは16個のSM（16個のコアすべて）を有効化することが可能になりました。これは、GF100 （「Nvidia GeForce GTX 580」）ではこれまで不可能だったことです。GF100アーキテクチャの様々な機能は、より高価なQuadroおよびTeslaシリーズのカードでのみ利用可能でした。[ 12 ] GeForceのコンシューマー製品では、倍精度演算性能は「フル」Fermiアーキテクチャの4分の1です。また、エラーチェックおよび訂正メモリ（ECC）もコンシューマーカードでは動作しません。[ 13 ] GF100カードはCompute Capability 2.0を提供し、GF104/106/108カードはCompute Capability 2.1を提供します。

チップセット表

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モデル打ち上げコードネームFab ( nm )トランジスタ（百万個）ダイサイズ（mm 2）SMカウントコア構成[ a ] [ b ]クロックレートフィルレートメモリ構成サポートされているAPIバージョン処理能力（GFLOPS）[ c ]TDP（ワット）[ d ]発売価格（米ドル）
コア ( MHz )シェーダー ( MHz )メモリ ( MHz )ピクセル ( GP /秒)テクスチャ（GT /秒）サイズ ( MB )帯域幅（GB /秒）DRAMタイプバス幅（ビット）ヴルカンダイレクト3DオープンGLOpenCL [ e ]単精度倍精度
GeForce 405 [ f ]2011年9月16日GT216
GT218		40 nm486
260		100
57		148:16:8
16:8:4		475
589		1100
1402		800
790		3.8
2.36		7.6
4.71		512
1024		12.6DDR364該当なし[ 16 ]11.1 (FL 10_1)3.31.1105.6
44.86		未知30.5OEM
ジーフォース GT 4202010年9月3日GF108TSMC 40nm58511648:4:4700140018002.82.851228.8GDDR312812 (FL 11_0)4.6134.4未知50
ジーフォース GT 4302010年10月11日GF108
GF108-300-A1		296:16:41600
1800		11.251225.6
28.8		1.2268.8未知60
1800512
1024
2048		28.81281.1268.8未知4979
130010.464
ジーフォース GT 4402011年2月1日GF10881016201800
3200		3.212.9512
1024		28.8
51.2		GDDR3
GDDR5		128311.04未知65100
2010年10月11日GF10611702383144:24:2459411891600
1800		4.8619.441536
3072		43.2DDR3192342.43未知56OEM
GeForce GTS 450790158040004.718.9153696.0GDDR5455.04未知106
2010年9月13日
2011年3月15日		GF106-250
GF116-200		4192:32:1678315661200～1600 (GDDR3)
3608 (GDDR5)		6.225.0512
1024		57.7128601.34未知106129
GeForce GTX 460 SE2010年11月15日GF104-225-A119503326288:48:32650130034007.831.21024108.8256748.8未知150160
GeForce GTX 4602010年10月11日GF1047336:56:329.136.41024108.8873.6未知OEM
2010年7月12日GF104-300-KB-A1336:56:24675135036009.437.876886.4192907.2未知199
336:56:321024
2048		115.2256160229
2011年9月24日GF114336:56:247791557400810.943.6102496.21921045.6未知199
GeForce GTX 4652010年5月31日GF100-030-A33000 [ 17 ]52911352:44:326081215320613.326.71024102.72561.2855.36106.92200 [日]279
GeForce GTX 4702010年3月26日GF100-275-A314448:56:40334817.034.01280133.93201088.64136.08215 [ d ]349
GeForce GTX 4802010年3月26日GF100-375-A315480:60:487011401369621.042.01536177.43841344.96168.12250 [ d ]499
モデル打ち上げコードネームFab ( nm )トランジスタ（百万個）ダイサイズ（mm 2）SMカウントコア構成[ a ] [ b ]クロックレートフィルレートメモリ構成サポートされているAPIバージョン処理能力（GFLOPS）[ c ]TDP（ワット）[ d ]発売価格（米ドル）
コア ( MHz )シェーダー ( MHz )メモリ ( MHz )ピクセル ( GP /秒)テクスチャ（GT /秒）サイズ ( MB )帯域幅（GB /秒）DRAMタイプバス幅（ビット）ヴルカンダイレクト3DオープンGLOpenCL [ e ]単精度倍精度
  1. ^ a b 統合シェーダ:テクスチャマッピング単位:レンダリング出力単位
  2. ^ a b GF100の各SMには、テクスチャアドレスユニットごとに4つのテクスチャフィルタリングユニットが含まれています。GF100のダイ全体は、64個のテクスチャアドレスユニットと256個のテクスチャフィルタリングユニットで構成されています。[ 10 ] GF104/106/108アーキテクチャの各SMには、テクスチャアドレスユニットごとに8つのテクスチャフィルタリングユニットが含まれていますが、アドレス指定ユニットとフィルタリングユニットは両方とも倍増しています。GF104のダイ全体も、SM数が半分になっているにもかかわらず、64個のテクスチャアドレスユニットと512個のテクスチャフィルタリングユニットが含まれています。GF106のダイ全体は、32個のテクスチャアドレスユニットと256個のテクスチャフィルタリングユニットを含み、GF108のダイ全体は、16個のテクスチャアドレスユニットと128個のテクスチャフィルタリングユニットを含んでいます。[ 14 ]
  3. ^ a b 処理能力を計算するには、Fermi (マイクロアーキテクチャ)#パフォーマンス を参照してください。
  4. ^ a b c d e GTX 460のTDPはAMDのHD5000シリーズと同等ですが、GF100ベースのカード（GTX 480/470/465）は定格がはるかに低いにもかかわらず、はるかに多くの電力を消費します。たとえば、250W TDPのGTX 480は、297W TDPのHD 5970よりも多くの電力を消費します。[ 15 ]
  5. ^ a b 400シリーズは、GeForce 9から700シリーズまでの非OEMファミリーの中で、公式のデュアルGPUシステムを搭載していない唯一の製品です。しかし、2011年3月18日、EVGAはデュアル460を搭載した初のシングルPCBカードをリリースしました。このカードは、3600MHzで2048MBのメモリと、1400MHzで672個のシェーダープロセッサを搭載し、メーカー希望小売価格429ドルで販売されました。
  6. ^ GeForce 405 カードは GeForce 310 のブランド名を変更したもので、GeForce 310 自体は GeForce 210 のブランド名を変更したものです。

サポート

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Nvidiaは、リリース390ドライバ以降、32ビットオペレーティングシステム用の32ビットドライバをリリースしないことを発表しました。[ 18 ]

Nvidiaは2018年4月にFermiがレガシードライバーサポートステータスに移行し、2019年1月まで維持されると発表した。[ 19 ]

[編集]
  • パリット GeForce GTX460
    パリットGeForce GTX460
  • Nvidia GeForce GTX 480 ファウンダーズエディション
    Nvidia GeForce GTX 480 ファウンダーズエディション

参照

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注記

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参考文献

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  1. ^ Killian, Zak (2017年7月3日). 「Nvidia、ついにFermi GPUユーザーにDirectX 12を提供開始」 . Tech Report . 2017年7月4日閲覧。
  2. ^ 「公式：NVIDIA、GT300は2009年第4四半期に予定通り発売、歩留まりも良好と発表 - Bright Side Of News*」 Brightsideofnews.com、2009年9月25日。 2010年9月20日閲覧。
  3. ^ 「CUDA 3.1 公式リファレンスマニュアル、147 ～ 148 ページ、付録 G.1」の計算機能比較表(PDF)。 付録 A の 97 ページには、古い NVIDIA GPU がリストされており、すべての G200 シリーズがコンピューティング能力 1.3 である一方、Fermi ベースのカードはコンピューティング能力 2.x であることが示されています (14 ページ、セクション 2.5)。
  4. ^ NVIDIA Fermi コンピューティング アーキテクチャ ホワイトペーパーnvidia.com
  5. ^ GhostarchiveとWayback Machineにアーカイブ： 「The Misunderstanding - Presented by AMD」。YouTube 。
  6. ^ 「AMD が『The Misunderstanding』ビデオで NVIDIA の Fermi GPU の熱出力を揶揄」 2010 年 8 月 9 日。
  7. ^ 「NVIDIA Fermi GF100 GPU - 少なすぎる、遅すぎる、熱すぎる、そして高価すぎる」ZDNet。
  8. ^ “GeForce GTX 480: 卵を焼くのに十分熱い？”オリジナルより2019年9月20日アーカイブ。 2019年9月20日閲覧。
  9. ^ siliconmadness.com (2010). 「NvidiaがTesla 20シリーズを発表」 . 2010年5月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  10. ^ a b 「GF100のまとめ - NvidiaのGeForce GTX 480とGTX 470：6ヶ月遅れ、待つ価値はあったか？」 Anandtech.com 。 2011年8月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年12月11日閲覧。
  11. ^ ライアン・スミス「NVIDIAのGeForce GTX 460：200ドルの王者」 www.anandtech.com 。 2010年7月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年5月16日閲覧。
  12. ^ 「NVIDIA公式フォーラム」 . NVIDIA . 2024年5月16日閲覧。
  13. ^ 「NVIDIA Tesla C2xxx ウェブページ」。この説明から、テスラでは、1/8 の追加メモリ チップ (つまり、8 個ごとに 1 つの追加チップをプリント回路基板に実装する必要がある) を必要とする標準の ECC メモリ モジュールとは異なり、既存のオンボード メモリの 1/8 を使用して ECC のオン/オフを切り替えることができると推測できます。
  14. ^ 「GF104: Nvidia Goes Superscalar - Nvidia's GeForce GTX 460: The $200 King」 . Anandtech.com . 2015年12月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年12月11日閲覧。
  15. ^ 「GeForce GTX 480と470：FermiとGF100から実際のカードまで！」 Tomshardware.com 2010年3月27日. 2015年12月11日閲覧。
  16. ^ “クロノスグループ” . 2022 年 5 月 31 日。
  17. ^ 「Nvidia Fermi コンピューティングアーキテクチャホワイトペーパー」(PDF)。2009年11月22日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2010年4月17日閲覧。  （855KB）、22ページ中11ページ
  18. ^ 「32 ビットおよび 64 ビット オペレーティング システムのサポート プラン | NVIDIA」。
  19. ^ 「Fermi シリーズ GeForce GPU のサポート プラン | NVIDIA」。
[編集]
Wikimedia Commons には、GeForce 400 シリーズに関連するメディアがあります。
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=GeForce_400_series&oldid=1311437079」より取得

    GeForce 400シリーズ
    2010年に発売されたNvidia GeForce GTX 480 Founders Editionは、同シリーズのフラッグシップモデルである。
    発売日2010年4月12日; 15年前 （2010年4月12日）
    コードネームGF10x
    建築フェルミ
    モデルGeForceシリーズ
    • GeForce GTシリーズ
    • GeForce GTSシリーズ
    • GeForce GTXシリーズ
    トランジスタ260M 40 nm (GT218 - GeForce 405 のみ)
    • 585M 40 nm (GF108)
    • 1.170M 40 nm (GF106)
    • 1.950M 40 nm (GF104)
    • 1.950M 40 nm (GF114)
    • 3.200M 40 nm (GF100)
    カード
    エントリーレベル405
    GT 420
    GT 430
    ミッドレンジGT 440
    GTS 450
    GTX 460
    GTX 460 SE
    GTX 460 SE v2
    GTX 465
    ハイエンドGTX 470
    GTX 480
    APIサポート
    ダイレクト3DDirect3D 12.0 (機能レベル11_0) [1]
    Direct3D 11.1 (機能レベル 10_1、GeForce 405 のみ)
    シェーダーモデル 5.1
    シェーダーモデル 4.1 (GeForce 405 のみ)
    オープンCLOpenCL 1.1
    オープンGLオープンGL 4.6
    歴史
    前任者GeForce 200シリーズ
    後継GeForce 500シリーズ
    サポート状況
    サポートされていません

    GeForce 400シリーズは、 NVIDIAが開発したグラフィックス・プロセッシング・ユニット（GPU）シリーズであり、 Fermiマイクロアーキテクチャの導入を象徴する製品です。当初は2009年11月に発売が予定されていましたが[2]、その後の延期を経て、2010年3月26日に発売され、2010年4月に販売が開始されました。

    直接の競合製品はATIのRadeon HD 5000 シリーズでした。

    建築

    Nvidia はFermi マイクロアーキテクチャを、G80以来使用されてきたTesla マイクロアーキテクチャに続く GPU ラインの次の大きなステップであると説明しました。最初の Fermi アーキテクチャ製品である GF100 は大規模で、512 のストリーム プロセッサ(32 個ずつの 16 グループ) と 30 億個のトランジスタを備え、TSMCにより 40 nm プロセスで製造されています。これは、 OpenGL 4.0とDirect3D 11をサポートする Nvidia の最初のチップです。完全に有効になった GF100 GPU を搭載した製品は販売されませんでした。GTX 480 では、1 つのストリーミング マルチプロセッサが無効になっていました。GTX 470 では、2 つのストリーミング マルチプロセッサと 1 つのメモリ コントローラが無効になっていました。GTX 465 では、5 つのストリーミング マルチプロセッサと 2 つのメモリ コントローラが無効になっていました。消費者向け GeForce カードには、有効な GDDR5 メモリ コントローラごとに 256 MB が接続されており、合計 1.5、1.25、または 1.0 GB でした。 Tesla C2050は6つのコントローラそれぞれに512MBのメモリを搭載し、Tesla C2070はコントローラあたり1024MBのメモリを搭載していました。どちらのTeslaカードにも、14個のアクティブなストリームプロセッサグループが搭載されていました。

    高性能Teslaブランドのチップは、オプションのECC付きメモリと、コアごとに1サイクルあたり1回の倍精度浮動小数点演算を実行できる機能を備えています。一方、コンシューマー向けGeForceカードは、ドライバによって4サイクルあたり1回の倍精度浮動小数点演算に制限されています。これらの機能とVisual StudioおよびC++のサポートを組み合わせることで、NVIDIAはプロフェッショナル市場や商用市場、そして高性能コンピューティングでの利用をターゲットとしました。

    フェルミはイタリアの物理学者エンリコ・フェルミにちなんで名付けられました。

    現在の制限とトレードオフ

    ALUあたりのオンボードSRAMの量は、L2キャッシュが240 ALUあたり256kBから512 ALUあたり768kBに増加したにもかかわらず、前世代のG200と比較して比例して減少しています。これは、Fermiでは32 ALUあたり32768個のレジスタ（8 ALUあたり16384個）、32 ALUあたり48kBの共有メモリ（8 ALUあたり16kB）、32 ALUあたり16kBのキャッシュ（8 ALUあたり8kBの定数キャッシュ + 24 ALUあたり24kBのテクスチャキャッシュ）しか搭載されていないためです。レジスタ数などのパラメータは、リファレンスマニュアルのCUDAコンピューティング機能比較表に記載されています。[3]

    歴史

    2009年9月30日、Nvidiaはアーキテクチャを説明するホワイトペーパーを公開した: [4]このチップは16個の「ストリーミング マルチプロセッサ」を搭載し、各プロセッサは1サイクルごとに1つの単精度演算、または1サイクルおきに1つの倍精度演算を実行できる32個の「CUDAコア」を備えている。また、40ビットの仮想アドレス空間によりホストのメモリをチップのアドレス空間にマッピングできるため、ポインタの種類が1つだけとなり、C++のサポートが大幅に容易になる。さらに、384ビット幅のGDDR5メモリインターフェイスも備えている。G80やGT200と同様に、スレッドは「ワープ」と呼ばれる、それぞれが1つのシェーダ コアで実行される32個のスレッドのセットでスケジュールされる。 GT200 では各シェーダ クラスタに関連付けられた 16 KB の「共有メモリ」があり、キャッシュが必要な場合はテクスチャリング ユニットを介してデータを読み取る必要がありましたが、GF100 では各クラスタに関連付けられた 64 KB のメモリがあり、48 KB のキャッシュと 16 KB の共有メモリとして使用することも、16 KB のキャッシュと 48 KB の共有メモリに加えて、16 個のクラスタすべてで共有される 768 KB の L2 キャッシュとして使用することもできます。

    ホワイト ペーパーでは、このチップを、グラフィック プロセッサとしてよりも、数万のスレッドを含むワークロード向けの汎用プロセッサ ( Tera MTAアーキテクチャを彷彿とさせるが、そのマシンの非常に効率的なランダム メモリ アクセスはサポートされていない) として説明しています。

    GeForce GTX 480 ダイの裏面 (GF100)

    多くのユーザーから、GeForce 400シリーズのFermi GPUは、競合のAMDのRadeon HD 5000シリーズと比較して、発熱と消費電力が高く、パフォーマンスの向上もそれに応じて劣っているという報告がありました。これを受けてAMDは、この問題を揶揄するプロモーションビデオ「The Misunderstanding」 [5]を制作・公開しました。ビデオでは、警察部隊が大きな熱プロファイルを持つ家に急襲を開始する様子が映っており、栽培作業が行われていることを示していました。しかし、家に入ると、高温の原因はFermi GPUであることが明らかでした。[6] [7] Fermi GPUをフルロードすると、卵を焼くことができるというジョークが流行しました。[8]

    製品

    • 1 SP - シェーダプロセッサ - 統合シェーダ:テクスチャマッピングユニット:レンダリング出力ユニット
    • 2 GF100 アーキテクチャの GPU の各ストリーミング マルチプロセッサ (SM) には、32 個の SP と 4 個の SFU が含まれています。GF104/106/108 アーキテクチャの GPU の各ストリーミング マルチプロセッサ (SM) には、48 個の SP と 8 個の SFU が含まれています。各 SP は、サイクルごとに 2 回の単精度融合積和 ( FMA ) 演算を実行できます。各 SFU は、サイクルごとに 4 回の SF 演算を実行できます。1 回の FMA 演算は、2 回の浮動小数点演算に相当します。したがって、シェーダ数 [ n ] およびシェーダ周波数 [ f 、 GHz] を使用した理論的な単精度ピーク性能は、次のように推定できます。FLOPS sp ≈ f × n × 2 (FMA)。総処理能力: GF100 FLOPS sp ≈ f × m × (32 SP × 2(FMA) + 4 × 4 SFU)、GF104/106/108 FLOPS sp ≈ f × m × (48 SP × 2(FMA) + 4 × 8 SFU)、またはGF100 FLOPS sp ≈ f × n × 2.5、GF104/106/108 FLOPS sp ≈ f × n × 8 / 3。[9]

    SP - シェーダ プロセッサ (統合シェーダ、CUDAコア)、SFU - 特殊機能ユニット、SM - ストリーミング マルチプロセッサ。

    • 3 GF100の各SMには、テクスチャアドレスユニットごとに4つのテクスチャフィルタリングユニットが含まれています。GF100のダイ全体は、64個のテクスチャアドレスユニットと256個のテクスチャフィルタリングユニットで構成されています[10]。GF104/106/108アーキテクチャの各SMには、テクスチャアドレスユニットごとに8つのテクスチャフィルタリングユニットが含まれています。GF104のダイ全体は64個のテクスチャアドレスユニットと512個のテクスチャフィルタリングユニットで構成され、GF106のダイ全体は32個のテクスチャアドレスユニットと256個のテクスチャフィルタリングユニットで構成され、GF108のダイ全体は16個のテクスチャアドレスユニットと128個のテクスチャフィルタリングユニットで構成されています[11] 。

    すべての製品は、40nm製造プロセスで生産されています。すべての製品は、機能レベル11_0のDirect3D 12.0、OpenGL 4.6、OpenCL 1.1をサポートしています。唯一の例外はOEM専用カードのGeForce 405で、GT218（Tesla）コアに基づいており、DirectX 11.1（機能レベル10_1）、OpenGL 3.3のみをサポートし、OpenCLはサポートしていません。また、GeForce 400シリーズでは、Fermiマイクロアーキテクチャに基づいていない唯一のカードです。パラメータ的には、GeForce 405は、同じくOEM専用カードのGeForce 310 （ GeForce 210をベースにしている）と同一です。特に記載がない限り、すべての製品には、フルハイトおよびフルレングスのカードに1つのDB15 VGAコネクタがあります。

    2010年11月8日、NVIDIAはGTX 580 （480の後継機）と同時にGF110チップをリリースしました。これはGF100チップを再設計したもので、消費電力が大幅に削減されています。これにより、NVIDIAは16個のSM（16個のコアすべて）を有効化することが可能になりました。これは、GF100 （Nvidia GeForce GTX 580）ではこれまで不可能だったことです。GF100アーキテクチャの様々な機能は、より高価なQuadroシリーズおよびTeslaシリーズのカードでのみ利用可能でした。[12] GeForceのコンシューマー向け製品では、倍精度演算性能は「フル」Fermiアーキテクチャの4分の1です。また、エラーチェックおよび訂正メモリ（ECC）もコンシューマー向けカードでは動作しません。[13] GF100カードはCompute Capability 2.0を提供し、GF104/106/108カードはCompute Capability 2.1を提供します。

    チップセット表

    モデル打ち上げコードネームFab ( nm )トランジスタ（百万個）ダイサイズ（mm 2）SMカウントコア構成[a] [b]クロックレートフィルレートメモリ構成サポートされているAPIバージョン処理能力（GFLOPS）[c]TDP（ワット）[d]発売価格（米ドル）
    コア ( MHz )シェーダー ( MHz )メモリ ( MHz )ピクセル ( GP /秒)テクスチャ（GT /秒）サイズ ( MB )帯域幅（GB /秒）DRAMタイプバス幅（ビット）ヴルカンダイレクト3DオープンGLOpenCL [e]単精度倍精度
    GeForce 405 [f]2011年9月16日GT216
    GT218    		40 nm486
    260    		100
    57    		148:16:8
    16:8:4    		475
    589    		1100
    1402    		800
    790    		3.8
    2.36    		7.6
    4.71    		512
    1024    		12.6DDR364該当なし[16]11.1 (FL 10_1)3.31.1105.6
    44.86    		未知30.5OEM
    ジーフォース GT 4202010年9月3日GF108TSMC 40nm58511648:4:4700140018002.82.851228.8GDDR312812 (FL 11_0)4.6134.4未知50
    ジーフォース GT 4302010年10月11日GF108
    GF108-300-A1    		296:16:41600
    1800    		11.251225.6
    28.8    		1.2268.8未知60
    1800512
    1024
    2048    		28.81281.1268.8未知4979
    130010.464
    ジーフォース GT 4402011年2月1日GF10881016201800
    3200    		3.212.9512
    1024    		28.8
    51.2    		GDDR3
    GDDR5    		128311.04未知65100
    2010年10月11日GF10611702383144:24:2459411891600
    1800    		4.8619.441536
    3072    		43.2DDR3192342.43未知56OEM
    GeForce GTS 450790158040004.718.9153696.0GDDR5455.04未知106
    2010年9月13日
    2011年3月15日    		GF106-250
    GF116-200    		4192:32:1678315661200～1600 (GDDR3)
    3608 (GDDR5)    		6.225.0512
    1024    		57.7128601.34未知106129
    GeForce GTX 460 SE2010年11月15日GF104-225-A119503326288:48:32650130034007.831.21024108.8256748.8未知150160
    GeForce GTX 4602010年10月11日GF1047336:56:329.136.41024108.8873.6未知OEM
    2010年7月12日GF104-300-KB-A1336:56:24675135036009.437.876886.4192907.2未知199
    336:56:321024
    2048    		115.2256160229
    2011年9月24日GF114336:56:247791557400810.943.6102496.21921045.6未知199
    GeForce GTX 4652010年5月31日GF100-030-A33000 [17]52911352:44:326081215320613.326.71024102.72561.2855.36106.92200 [d]279
    GeForce GTX 4702010年3月26日GF100-275-A314448:56:40334817.034.01280133.93201088.64136.08215 [d]349
    GeForce GTX 4802010年3月26日GF100-375-A315480:60:487011401369621.042.01536177.43841344.96168.12250 [日]499
    モデル打ち上げコードネームFab ( nm )トランジスタ（百万個）ダイサイズ（mm 2）SMカウントコア構成[a] [b]クロックレートフィルレートメモリ構成サポートされているAPIバージョン処理能力（GFLOPS）[c]TDP（ワット）[d]発売価格（米ドル）
    コア ( MHz )シェーダー ( MHz )メモリ ( MHz )ピクセル ( GP /秒)テクスチャ（GT /秒）サイズ ( MB )帯域幅（GB /秒）DRAMタイプバス幅（ビット）ヴルカンダイレクト3DオープンGLOpenCL [e]単精度倍精度
    1. ^ ab 統合シェーダ:テクスチャマッピング単位:レンダリング出力単位
    2. ^ ab GF100の各SMには、テクスチャアドレスユニットごとに4つのテクスチャフィルタリングユニットが含まれています。GF100のダイ全体は、64個のテクスチャアドレスユニットと256個のテクスチャフィルタリングユニットで構成されています。[10] GF104/106/108アーキテクチャの各SMには、テクスチャアドレスユニットごとに8つのテクスチャフィルタリングユニットが含まれていますが、アドレスユニットとフィルタリングユニットの両方が倍増しています。GF104のダイ全体も、SM数が半分になっているにもかかわらず、64個のテクスチャアドレスユニットと512個のテクスチャフィルタリングユニットが含まれています。GF106のダイ全体は、32個のテクスチャアドレスユニットと256個のテクスチャフィルタリングユニットを含み、GF108のダイ全体は、16個のテクスチャアドレスユニットと128個のテクスチャフィルタリングユニットを含んでいます。[14]
    3. ^ ab 処理能力を計算するには、Fermi (マイクロアーキテクチャ)#パフォーマンス を参照してください。
    4. ^ abcde GTX 460のTDPはAMDのHD5000シリーズと同等ですが、GF100ベースのカード（GTX 480/470/465）は定格がはるかに低いにもかかわらず、大幅に多くの電力を消費します。たとえば、250W TDPのGTX 480は、297W TDPのHD 5970よりも多くの電力を消費します。[15]
    5. ^ ab 400シリーズは、GeForce 9から700シリーズまでの非OEMファミリーの中で、公式のデュアルGPUシステムを搭載していない唯一の製品です。しかし、2011年3月18日、EVGAはデュアル460を搭載した初のシングルPCBカードをリリースしました。このカードは、3600MHzで2048MBのメモリと、1400MHzで672個のシェーダプロセッサを搭載し、メーカー希望小売価格429ドルで販売されました。
    6. ^ GeForce 405 カードは GeForce 310 のブランド名を変更したもので、GeForce 310 自体は GeForce 210 のブランド名を変更したものです。

    サポート

    Nvidiaは、リリース390ドライバ以降、32ビットオペレーティングシステム用の32ビットドライバをリリースしないことを発表しました。[18]

    Nvidiaは2018年4月にFermiがレガシードライバーサポートステータスに移行し、2019年1月まで維持されると発表した。[19]

    • パリット GeForce GTX460
      パリットGeForce GTX460
    • Nvidia GeForce GTX 480 ファウンダーズエディション
      Nvidia GeForce GTX 480 ファウンダーズエディション

    参照

    注記

    • David Kanter (2009年9月30日). 「Inside Fermi: Nvidia's HPC Push」. realworldtech.com . 2010年12月16日閲覧。

    参考文献

    1. ^ Killian, Zak (2017年7月3日). 「Nvidia、ついにFermi GPUユーザーにDirectX 12を提供開始」. Tech Report . 2017年7月4日閲覧。
    2. ^ 「公式：NVIDIA、GT300は2009年第4四半期に予定通り発売、歩留まりも良好と発表 - Bright Side Of News*」Brightsideofnews.com、2009年9月25日。 2010年9月20日閲覧。
    3. ^ 「CUDA 3.1 公式リファレンスマニュアル、147 ～ 148 ページ、付録 G.1」の計算機能比較表(PDF)。付録 A の 97 ページには、古い NVIDIA GPU がリストされており、すべての G200 シリーズがコンピューティング能力 1.3 である一方、Fermi ベースのカードはコンピューティング能力 2.x であることが示されています (14 ページ、セクション 2.5)。
    4. ^ NVIDIA Fermi コンピューティング アーキテクチャ ホワイトペーパー nvidia.com
    5. ^ GhostarchiveとWayback Machineにアーカイブ：「The Misunderstanding - Presented by AMD」。YouTube。
    6. ^ 「AMDが『The Misunderstanding』ビデオでNVIDIAのFermi GPUの熱出力を揶揄」2010年8月9日。
    7. ^ 「NVIDIA Fermi GF100 GPU - 少なすぎる、遅すぎる、熱すぎる、そして高価すぎる」ZDNet。
    8. ^ “GeForce GTX 480: 卵を揚げられるほど熱いのか？”. 2019年9月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年9月20日閲覧。
    9. ^ siliconmadness.com (2010). 「NvidiaがTesla 20シリーズを発表」。2010年5月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
    10. ^ ab 「GF100のまとめ - NvidiaのGeForce GTX 480とGTX 470：6ヶ月遅れ、待つ価値はあったか？」Anandtech.com。2011年8月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年12月11日閲覧。
    11. ^ ライアン・スミス「NVIDIAのGeForce GTX 460：200ドルの王者」www.anandtech.com。2010年7月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年5月16日閲覧。
    12. ^ 「NVIDIA公式フォーラム」。NVIDIA 。2024年5月16日閲覧。
    13. ^ 「NVIDIA Tesla C2xxx ウェブページ」。この説明から、テスラでは、1/8 の追加メモリ チップ (つまり、8 個ごとに 1 つの追加チップをプリント回路基板に実装する必要がある) を必要とする標準の ECC メモリ モジュールとは異なり、既存のオンボード メモリの 1/8 を使用して ECC のオン/オフを切り替えることができると推測できます。
    14. ^ 「GF104: Nvidiaがスーパースケーラへ - NvidiaのGeForce GTX 460：200ドルの王者」Anandtech.com . 2015年12月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年12月11日閲覧。
    15. ^ 「GeForce GTX 480と470：FermiとGF100から実際のカードまで！」Tomshardware.com 2010年3月27日. 2015年12月11日閲覧。
    16. ^ “クロノスグループ”. 2022 年 5 月 31 日。
    17. ^ 「Nvidia Fermi コンピューティングアーキテクチャホワイトペーパー」(PDF) 。 2009年11月22日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2010年4月17日閲覧。 （855KB）、22ページ中11ページ
    18. ^ 「32 ビットおよび 64 ビット オペレーティング システムのサポート プラン | NVIDIA」。
    19. ^ 「Fermi シリーズ GeForce GPU のサポート プラン | NVIDIA」。
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