チューリング（マイクロアーキテクチャ）

チューリング
発売2018年9月20日; 7年前 (2018-09-20)
デザイン：エヌビディア
製造元
製造プロセスTSMC 12FFC
コードネームTU10x
TU11x
製品シリーズ
デスクトップ
プロフェッショナル/ワークステーション
サーバー/データセンター
仕様
コンピューティング
  • 28.5  TFLOPS（FP16）
  • 14.2  TFLOPS (FP32)
[1]
L1キャッシュ96  KB（SMあたり）
L2キャッシュ2  MB～6  MB
メモリサポートGDDR6
GDDR5
HBM2
PCIeサポートPCIe 3.0
サポートされているグラフィックAPI
ダイレクトXDirectX 12 Ultimate (機能レベル 12_2)
ダイレクト3DDirect3D 12.0
シェーダーモデルシェーダーモデル 6.7
オープンGLオープンGL 4.6
CUDAコンピューティング能力 7.5
ヴルカンバルカン 1.3
サポートされているコンピューティングAPI
オープンCLOpenCL 3.0
メディアエンジン
エンコードコーデック
デコードコーデック
カラービット深度
  • 8ビット
  • 10ビット
エンコーダー対応NVENC
ディスプレイ出力
歴史
前任者パスカル
変異体Volta (データセンター/HPC)
後継アンペア

Turingは、 Nvidiaが開発したグラフィックス処理装置（GPU）マイクロアーキテクチャのコードネームである。著名な数学者でコンピュータ科学者のアラン・チューリングにちなんで名付けられた。このアーキテクチャは、ワークステーション向けのQuadro RTXカードで2018年8月のSIGGRAPH 2018で初めて発表され、[2] 1週間後のGamescomでコンシューマー向けのGeForce 20シリーズグラフィックスカードで発表された。[3] HPC専用の前身であるVoltaの準備作業を基に構築されたTuringアーキテクチャは、コンピューターグラフィックス業界の長年の目標であるリアルタイムレイトレーシングが可能な最初のコンシューマー製品を導入する。主要な要素には、専用の人工知能プロセッサ（「Tensorコア」）と専用のレイトレーシングプロセッサ（「RTコア」）がある。Turingは、レイトレーシングにアクセスするためにDXR、OptiX、およびVulkanを活用する。 2019 年 2 月、Nvidia は新しい Turing 設計を採用しながらも RT コアと Tensor コアを欠いたGeForce 16 シリーズGPU をリリースしました。

Turingは、 TSMCの12nm FinFET 半導体製造プロセスを用いて製造されています。ハイエンドのTU102 GPUには、このプロセスを用いて製造された186 億個のトランジスタが搭載されています。 [1] Turingは、 Samsung Electronics（旧Micron Technology）のGDDR6メモリも使用しています。

詳細

RTX 2080 カードに使用されている TU104 GPU のダイショット
RTX 2060カードに使用されているTU106 GPUのダイショット
GTX 1660 カードに使用されている TU116 GPU のダイショット

チューリングマイクロアーキテクチャは、複数の種類の特殊なプロセッサコアを組み合わせ、限定的なリアルタイムレイトレーシングの実装を可能にします。[4]これは、四分木と球面階層を処理し、個々の三角形との衝突テストを高速化するように設計された新しいRT（レイトレーシング）コアの使用によって加速されます。

Turing の機能:

GDDR6メモリは、Quadro RTXシリーズ向けにSamsung Electronics社によって製造されています。 [6] RTX 20シリーズは当初Micron社のメモリチップを搭載して発売されましたが、2018年11月までにSamsung社のチップに切り替えられました。[7]

ラスタライズ

Nvidiaは、既存タイトルのラスタライゼーション（CUDA）パフォーマンスが前世代と比べて約30～50%向上したと報告した。[8] [9]

レイトレーシング

RTコアによって実行されるレイトレーシングは、反射、屈折、影を生成するために使用でき、キューブマップや深度マップといった従来のラスター技術を置き換えることができます。ただし、ラスター化を完全に置き換えるのではなく、レイトレーシングから収集された情報を使用して、特にカメラ外のアクションに関して、よりフォトリアリスティックな情報でシェーディングを補強することができます。NVIDIAによると、レイトレーシングのパフォーマンスは、以前のコンシューマー向けアーキテクチャであるPascalと比較して約8倍向上しました。

テンソルコア

最終画像の生成は、部分的にレンダリングされた画像の空白部分を埋めるために使用されるTensorコアによってさらに高速化されます。この技術はノイズ除去として知られています。Tensorコアはディープラーニングの結果を実行し、たとえば特定のアプリケーションやゲームによって生成された画像の解像度を上げる方法をコード化します。Tensorコアの主な用途は、解決すべき問題がスーパーコンピュータで分析され、望ましい結果が例示によって学習され、スーパーコンピュータがその結果を達成するための手法を決定し、それが消費者のTensorコアで実行されるというものです。これらの手法は、ドライバーの更新を通じて消費者に提供されます。[8]スーパーコンピュータ自体も多数のTensorコアを使用しています。

チューリング死去

チューリングダイスの比較
死ぬTU102 [10]TU104 [11]TU106 [12]TU116 [13]TU117 [14]
ダイサイズ754 mm 2545 mm 2445 mm 2284 mm 2200 mm 2
トランジスタ186億136億108億66億47億
トランジスタ密度24.7 MTr/mm 225.0 MTr/mm 224.3 MTr/mm 223.2 MTr/mm 223.5 MTr/mm 2
グラフィックス処理
クラスター		66332
ストリーミング
マルチプロセッサ		7248362416
CUDAコア46083072230415361024
テクスチャマッピングユニット2881921449664
レンダリング出力単位9664644832
テンソルコア576384288—
RTコア724836
L1キャッシュ6.75MB4.5MB3.375MB2.25MB1.5MB
SMあたり96KB
L2キャッシュ6MB4MB4MB1.5MB1MB

発達

Turingの開発プラットフォームはRTXと呼ばれています。RTXレイトレーシング機能は、MicrosoftのDXR、OptiX、そしてVulkan拡張機能（VulkanはLinuxドライバでも利用可能）を使用してアクセスできます。[15] NGXを介したAIアクセラレーション機能へのアクセスも含まれます。メッシュシェーダー、シェーディングレートイメージ機能は、WindowsおよびLinuxプラットフォームでDirectX 12、Vulkan、OpenGL拡張機能を使用してアクセスできます。 [16]

Windows 10の2018年10月のアップデートにはDirectX Raytracingの一般公開が含まれています。[17] [18]

Turingを使用した製品

  • GeForce MXシリーズ
    • GeForce MX450 ラップトップ
    • GeForce MX550 ラップトップ
  • GeForce 16シリーズ
    • GeForce GTX 1630
    • GeForce GTX 1650 ラップトップ
    • GeForce GTX 1650
    • GeForce GTX 1650 スーパー
    • GeForce GTX 1650 Ti ラップトップ
    • GeForce GTX 1660
    • GeForce GTX 1660 スーパー
    • GeForce GTX 1660 Ti ラップトップ
    • GeForce GTX 1660 Ti
  • GeForce 20シリーズ
    • GeForce RTX 2060 ノート PC
    • GeForce RTX 2060
    • GeForce RTX 2060 スーパー
    • GeForce RTX 2070 ノート PC
    • GeForce RTX 2070
    • GeForce RTX 2070 スーパー ノート PC
    • GeForce RTX 2070 スーパー
    • GeForce RTX 2080 ノート PC
    • GeForce RTX 2080
    • GeForce RTX 2080 スーパー ノート PC
    • GeForce RTX 2080 スーパー
    • GeForce RTX 2080 Ti
    • タイタンRTX
  • エヌビディア クアドロ
    • Quadro RTX 3000 ノートパソコン
    • Quadro RTX 4000 ノートパソコン
    • クアドロRTX 4000
    • Quadro RTX 5000 ノートパソコン
    • クアドロRTX 5000
    • Quadro RTX 6000 ノートパソコン
    • クアドロRTX 6000
    • クアドロRTX 8000
    • Quadro T1000 ノートパソコン
    • Quadro T2000 ノートパソコン
    • T400
    • T400 4GB
    • T500 ノートパソコン
    • T600 ノートパソコン
    • T600
    • T1000
    • T1000 8GB
    • T1200 ノートパソコン
  • エヌビディア テスラ
    • テスラT4
    • テスラT10
    • テスラT40

参照

参考文献

  1. ^ ab 「Nvidia Turing GPUアーキテクチャ：グラフィックス再発明」（PDF） . Nvidia . 2018年. 2019年6月28日閲覧。
  2. ^ Smith, Ryan (2018年8月13日). 「NVIDIA、次世代Turing GPUアーキテクチャを発表：レイトレーシング、GDDR6などをさらに強化」AnandTech . 2018年8月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年4月9日閲覧。
  3. ^ Smith, Ryan (2018年8月20日). 「NVIDIAがGeForce RTX 20シリーズを発表：RTX 2080 Ti & 2080は9月20日、RTX 2070は10月に発売」AnandTech . 2018年8月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年4月9日閲覧。
  4. ^ Warren, Tom (2018年8月20日). 「Nvidia、6倍のパフォーマンスとレイトレーシング機能を搭載したRTX 2000 GPUシリーズを発表」The Verge . 2018年8月20日閲覧。
  5. ^ Oh, Nate (2018年9月14日). 「NVIDIA Turing GPUアーキテクチャの深掘り：GeForce RTXへの序章」AnandTech . 2018年9月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年4月9日閲覧。
  6. ^ Mujtaba, Hassan (2018年8月14日). 「Samsung GDDR6メモリがNVIDIAのTuring GPUベースのQuadro RTXカードに搭載」. Wccftech . 2023年4月9日閲覧。
  7. ^ Maislinger, Florian (2018年11月21日). 「欠陥のあるRTX 2080 Ti：Nvidia、GDDR6メモリをMicronからSamsungに切り替え」. PC Builder's Club . 2019年7月15日閲覧。
  8. ^ ab "#BeForTheGame". Twitch .
  9. ^ Fisher, Jeff (2018年8月20日). 「GeForce RTXがリアルタイム・レイトレーシングでPCゲームの黄金時代を推進」. Nvidia . 2023年4月9日閲覧。
  10. ^ 「NVIDIA TU102 GPU 仕様」。TechPowerUp。
  11. ^ 「NVIDIA TU104 GPU 仕様」。TechPowerUp。
  12. ^ 「NVIDIA TU106 GPU 仕様」。TechPowerUp。
  13. ^ 「NVIDIA TU116 GPUの仕様」。TechPowerUp。
  14. ^ 「NVIDIA TU117 GPUの仕様」。TechPowerUp。
  15. ^ 「NVIDIA RTX プラットフォーム」. Nvidia . 2018年7月20日. 2023年4月9日閲覧。
  16. ^ 「VulkanとOpenGL向けのTuring拡張機能」. Nvidia . 2018年9月11日. 2023年4月9日閲覧。
  17. ^ Pelletier, Sean (2018年10月2日). 「Windows 10 October 2018 Update はレイトレーシング対応ゲームを促進する」. Nvidia . 2023年4月9日閲覧。
  18. ^ van Rhyn, Jacques (2018年10月2日). 「DirectX RaytracingとWindows 10 October 2018 Update」. Microsoft . 2023年4月9日閲覧。
  • Nvidia Turing GPU アーキテクチャのホワイトペーパー
  • Turingに関するNvidiaのページ
  • レイトレーシングとラスタライゼーションに関するNvidiaのブログ
  • NVIDIA Turingアーキテクチャの詳細
  • DirectX Raytracing に関する Microsoft 開発者ブログ
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