В Сети появились первые снимки высокого разрешения, на которых запечатлено строение графического процессора NVIDIA GP104 — сердца таких мощных и популярных решений, как GeForce GTX 1070 и 1080. Энтузиаст с ником Fritzchens Fritz проделал огромную работу, сделав и опубликовав эти снимки. Поскольку современные чипы очень сложны и при этом хрупки, сделать высококачественное фото внутреннего из строения чрезвычайно трудно, но настоящего энтузиаста это не остановило.
У него имеется внушительная коллекция подобных снимков, последние опубликованные из них и показывают нам GP104 во всём его великолепии. Метод получения столь качественных фото нам неизвестен, ясно лишь, что Fritzchens Fritz сначала отпаял кристалл GP104 от корпуса-подложки, что не очень сложно, а потом, вероятно, воспользовался микротомом — инструментом, позволяющим делать тончайшие срезы. Не исключено, что для получения более отчётливой картины были использованы соответствующие кислоты; впрочем, сам тип упаковки FPGA предполагает, что кристалл располагается открытой стороной вниз.
Занятно, что снимок открытого кристалла GP104 очень напоминает диаграмму его внутреннего устройства. Но это неудивительно: современные графические процессоры давно стали унифицированными и, в основном, состоят из массивов одинаковых вычислительных ядер, которые можно чётко различить на фото по соответствующим паттернам. Хорошо видны также и другие модули, такие как кеш, интерфейсы доступа к памяти и контроллеры, обеспечивающие работу с шиной PCI Express.
Стоит напомнить, что на сравнительно скромном пространстве площадью всего 314 квадратных миллиметров умещается 7,2 миллиарда 16-нанометровых транзисторов. Из этих 7,2 млрд образованы 2560 вычислительных ядер CUDA, 160 модулей текстурных операций, 64 блока растровых операций, а также кеши первого уровня объёмом 48 Кбайт и второго уровня объёмом 2048 Кбайт и личная память каждого вычислительного модуля ёмкостью 96 Кбайт.
Разумеется, полной визуальной аналогии с блок-схемой быть не может, поскольку на последней часть модулей отображена схематично и без соблюдения пропорций площади. Настоящий чип гораздо сложнее и интереснее. Тем не менее, на снимках хорошо видно деление вычислительных ядер на кластеры GPC — их у GP104 четыре, а также деление кластеров на подкластеры SM (потоковых мультипроцессоров). В каждом из таких кластеров содержится 128 ядер CUDA, на один блок GPC приходится по пять SM.
По краям чипа расположены контроллеры памяти, их у GP104 восемь, каждый имеет ширину шины 32 бита, что в сумме даёт 256-битную шину обмена с внешней памятью GDDR5 или GDDR5X. В правой части, предположительно, располагаются такие блоки, как контроллер PCIe, вводы питания и дисплейные интерфейсы; в этой же зоне, судя по всему, находится и видеопроцессор PureVideo. Центральная же часть оккупирована кешем L2 и блоками растровых операций, которые, в свою очередь, соединены с контроллерами памяти.
Пока GP104 является одним из самых сложных чипов в мире, его превосходят немногие экземпляры, в частности, старшие собратья GP102 (12 миллиардов транзисторов, 471 квадратный миллиметр) и, в особенности, GP100 (15,3 миллиарда транзисторов, 610 квадратных миллиметров). Но в грядущем 2017 году ожидается появление ещё более продвинутых процессоров NVIDIA, базирующихся на архитектуре следующего поколения под кодовым названием Volta. Мы надеемся, что и их внутренние снимки будут опубликованы в своё время.
