AMD가 28nm 공정과 새로운 GCN (Graphics Core Next) 아키텍처를 기반으로 하이엔드와 퍼포먼스, 메인스트림 라인업을 확장한 가운데 엔비디아는 이보다 약 3개월 여 늦게 하이엔드 시장의 라데온 HD 7970과 경쟁할 28nm 기반 첫 GPU인 지포스 GTX 680을 출시했다.
하이엔드 시장 겨냥한 엔비디아 첫 28 GPU, 지포스 GTX 680
AMD는 하이엔드에 라데온 HD 7970과 라데온 HD 7950의 2종, 메인스트림에 라데온 HD 7770과 라데온 HD 7750을 출시했고 이어서 최근 퍼포먼스 라인업의 라데온 HD 7800 시리즈를 출시했다.
엔비디아는 28nm 공정이 늦어진 가운데 28nm 공정 기반 지포스 GTX 680을 출시했으며, 라데온 HD 7970과 하이엔드 시장에서 본격적으로 경쟁한다. 라데온 HD 7970과 라데온 HD 7950은 399달러 ($399) 이상의 499달러 ($499)와 549달러 ($549) 사이에 배치되며, 지포스 GTX 680 역시 499달러와 549달러 사이, 라데온 HD 7970의 549 달러 내외의 가격대를 형성할 것으로 알려졌다.
28nm 신공정으로 트랜지스터 집적도 증가
[다이 사이즈 감소, 쿠다 코어 (CUDA Cores) 3배 증가]
28nm 신공정을 적용한 케플러 (Kepler) GK104 GPU는 효율과 전력소모도 크게 개선되었으며, 지포스 GTX 680에 사용된 GK104 GPU는 35억 4천만 개 (3.54B)의 트랜지스터가 집적되었다. 지포스 GTX 580에 사용된 GF110 GPU는 30억 개 (3.0B)의 트랜지스터를 집적했다. 경쟁 상대인 라데온 HD 7970/ 7950에 사용된 타히티 (Tahiti) XT/ Pro는 43억개 (4.3B)의 트랜지스터가 집적된다.
케플러 GK104는 294mm^2의 다이 사이즈, GTX 580의 GF110은 520mm^2의 다이 사이즈, HD 7970의 타히티 XT는 365mm^2로 GK104 코어는 타히티 XT보다 오히려 더 작은 크기를 가져 생산단가 등이 더 낮을 것으로 예상된다.
최근 AMD와 엔비디아 (NVIDIA)의 28nm GPU를 생산하는 TSMC의 생산 및 수율 문제가 제기된 만큼 지포스 GTX 680의 성패는 충분한 공급량과 가격 경쟁력에 있다.
게이밍에 보다 집중한 케플러 (Kepler) 아키텍처
케플러 (Kepler) GK104는 그래픽연산과 GPGPU를 강화한 페르미 아키텍처의 수정이 이루어졌다. 28nm 신공정과 이를 바탕으로 그래픽연산 및 전력 효율, 병렬 실행 및 처리 능력 등을 강화하고 GPGPU 유연성은 내부 유닛 재배치로 개선해 게이밍에 보다 집중한 페르미 아키텍처의 완성판으로 정의할 수 있다.
페르미 아키텍처와 달리 케플러 아키텍처는 AMD GCN (Graphics Core Next) 아키텍처처럼 제어 유닛보다는 실질적인 연산유닛의 수를 크게 늘렸다.
[엔비디아 28nm 첫 GPU, 케플러 GK104]
케플러 아키텍처로 처음 등장한 지포스 GTX 680 (GK104)은 페르미 아키텍처의 지포스 GTX 580 (GF110)과 같이 총 4개의 (Graphics Processing Clusters)로 구성되나 내부 SM (Streaming Multiprocessor)은 이를 더욱 확장한 SMX로 불리는 구조를 채용했다.
SMX는 2.0 버전으로 업그레이드된 폴리모프 엔진과 512에서 1536으로 3배 늘어난 쿠다 코어 (CUDA Cores)를 제공한다. 폴리모프 엔진 2.0은 기존 16개에서 8개로 줄고 테셀레이터 (Tessellator)도 8개로 줄었으나 테셀레이터는 기존보다 높은 클럭으로 효율을 개선했다.
지오메트리 유닛 (Geometry Units)도 16개에서 8개, 래스터 엔진 (Raster Engine)은 기존과 같이 4개가 유지된다. 텍스처 유닛 (Texutre Units, TMUs)도 64개에서 2배인 128개로 늘려 텍스처 처리 능력을 강화했다.
48 ROPs에서 32 ROPs로 줄었으며, 메모리 인터페이스도 4개의 메모리 컨트롤러를 제공해 384bit (8개 메모리 컨트롤러)에서 256bit로 줄었다. 지포스 GTX 680은 메모리 대역폭이 192.26GB/s로 지포스 GTX 580과는 큰 차이가 없으나 라데온 HD 7970/ 7950의 264/ 240GB/s보다 낮다.
전반적인 스펙은 증가되어 성능 향상이 예상되나 ROPs와 메모리 인터페이스 감소, 2GB GDDR5 메모리 탑재에 따라 2560 x 1440/ 2560 x 1600의 고해상도와 AA/ AF 처리의 GPU 부하 증가 상황에서는 384bit와 32 ROPs, 3GB GDDR5 메모리를 제공하는 라데온 HD 7970 3보다 불리할 것으로 예상된다.
[지포스 GTX 680, GK104 블록 다이어그램]
라데온 HD 7900 시리즈가 CPU식 듀얼 코어화와 듀얼 지오메트리 (Dual Geometry) 엔진을 탑재했다면 지포스 GTX 680은 쿼드 코어화와 8개의 지오메트리 엔진을 제공한다.
라데온 HD 7970/ 7950은 DirectX 11.1과 PCI-Express 3.0 규격 (2.0의 2배인 양방향 32GB/s 대역폭)을 지원하는데 지포스 GTX 680은 경쟁사와 마찬가지로 DirectX 11.1을 지원하며, 차세대 PCIe 3.0 규격 지원도 라데온 HD 7900 시리즈와 같다.
GPGPU 기술은 엔비디아 지포스 GTX 680은 쿠다 (CUDA)와 DX11 API의 GPGPU 기술인 다이렉트 컴퓨트 (DirectCompute 11), 공개표준인 OpenCL 1.2, Microsoft C++AMP를 모두 지원한다. 라데온 HD 7900 시리즈 역시 다이렉트 컴퓨트와 OpenCL, AMD APP, Microsoft C++AMP 기술을 지원해 이에 대응한다.
게임 프레임 향상을 위한 GPU Boost와 Adaptive VSync
케플러 GK104의 구조는 AMD의 VLIW와 GCN 아키텍처처럼 그동안 고정유닛으로 많은 자리를 차지한 페르미 구조를 다이어트해 실제 실행 유닛을 크게 늘리고 쉐이더 클럭도 코어 동작 클럭과 동기화한 구조로 전력 소모를 줄였다.
여기에 더해 지포스 GTX 680은 GPU 부스트 (GPU Boost) 기술을 지원한다. GPU 부스트는 GPU 부하에 따라 TDP 범위 (지포스 GTX 680은 TDP 195W, 225W를 넘지 않는 범위에서 코어 클럭 향상) 내에서 코어 및 메모리 동작 클럭, 전압을 조정해 성능 향상을 이끌어낸다.
GPU Boost 작동화면
GPU 부스트 기술은 오버클럭 중에도 동작되어 성능을 높여준다. GPU 부스트 (GPU Boost) 기술은 사용자가 임의로 켜고 끌 수 없으며, 자동으로 GPU 부하에 따라 동작한다.
또 Adaptive VSync 기술을 추가로 지원한다. 이 기술은 VSync를 이용할 때 발생되는 화면 찢어짐 등의 티어링 (Tearing)과 스터터 (Stutter)를 줄여 주고 상황에 맞게 적용해 게임의 프레임을 높여 이를 지원하지 않을 때보다 부드럽고 원활하게 동작하도록 해준다.
Adaptive V-Sync Enable과 Disable시 프레임 변동률 시연
그래픽 품질과 성능 효율을 고려한 FXAA와 TXAA 지원
AMD는 스트림 프로세서 (SP, Streaming Multiprocessors)를 이용한 그래픽 후처리 AA 기술인 MLAA (Morphological Anti-Aliasing)를 지원하는데 지포스 GTX 680은 이에 대응해 FXAA와 하드웨어 MSAA를 조합한 TXAA 기술을 지원한다.
TXAA는 TXAA 1과 TXAA 2의 2가지 레벨을 지원하며, TXAA 1 레벨은 2xMSAA와 유사한 비용으로 8xMSAA보다 향상된 품질과 성능을 얻을 수 있다. TxAA 2 레벨은 4xMSAA와 유사한 비용으로 8xMSAA 이상의 고품질과 성능을 구현할 수 있다.
엔비디아 컨트롤 패널 (NVIDIA Control Panel)을 이용해 FXAA를 지원하며, TXAA는 차후 다양한 게임 개발사를 통해 지원될 것으로 알려져 있다. TXAA의 지포스 GTX 500 시리즈 등의 지원은 아직 확실하게 알려지지 않았다.
지포스 GTX 680 싱글 카드로 최대 4대의 디스플레이 지원
[지포스 GTX 680 하나의 카드로 3+1 총 4대 모니터 지원]
AMD는 업그레이드된 아이피니티 (Eyefinity) 기술 (아이피니티 2.0)을 지원해 하나의 카드로 최대 6대 (리테일 제품은 보통 4대 지원)를 지원하고 여기에 3D 스테레오 즉, AMD HD3D 기술 적용시에도 3대의 모니터 구현이 가능해졌다.
엔비디아 역시 지포스 GTX 680 하나의 카드를 이용해 최대 4대의 모니터를 지원할 수 있게 되었다. 즉, 3대는 엔비디아 3D 스테레오스코픽 (3D Stereoscopic) 기술을이용한 3D 비전 (3D Vision)을 확장한 3D 비전 서라운드 (3D Visioin Surround)를 구현하고 나머지 1대는 인터넷 등의 작업을 병행할 수 있다.
3D 비전 서라운드는 지포스 GTX 500 시리즈까지는 2개의 그래픽카드를 이용해 SLi를 구성하거나 지포스 GTX 590과 같은 듀얼 GPU에서만 구현 가능했으나 이제는 싱글 카드로도 이를 구현할 수 있다.
멀티미디어 지원에서도 PureVideo HD 등 지원으로 H.264와 VC-1, MPEG-2 풀 하드웨어 가속과 PIP 듀얼 스트림 디코드 하드웨어 가속 뿐만 아니라 블루레이 3D (Blu-Ray 3D) 가속을 위한 Multi-View Codec 하드웨어 가속과 MPEG2, MPEG-4 Part2와 DivX/ xVid 코덱의 하드웨어 가속도 지원한다.
HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) 암호화 키 테이블 및 7.1 채널 HD Audio 코덱을 내장하여 HDMI 출력시 영상과 오디오 동시 출력이 가능하고 Dolby TrueHD와 DTS HD Master Audio, HDMI 1.4a 및 DisplayPort 1.2 규격을 지원한다.
AMD와 NVIDIA 제품군 비교
지포스 GTX 680은 28nm 공정과 그래픽연산과 병렬 처리 등에 보다 최적화된 케플러 아키텍처를 기반으로 하며, PCI-Express 3.0을 지원한다.
코어 클럭은 1006MHz이며, 쉐이더 클럭은 이전과 달리 동기화되고 GPU 부스트 동작시 1058MHz, GDDR5 2GB 용량과 6008 (1502)MHz가 적용된다. 1536 쿠다 코어와 256bit 메모리 버스, 32 ROPs, 128 텍스처 유닛, 그래픽 후처리 AA 기법인 FXAA, 그리고 AA 성능과 품질을 향상하게 해주는 TXAA (TXAA 1/ TXAA 2)를 지원한다.
지포스 GTX 680의 가격대는 출시 전 루머로 549달러 ($549)를 형성할 것으로 알려졌으나 499달러 ($499)로 출시되었으며, 이는 라데온 HD 7970의 MSRP 549달러보다 낮다. 라데온 HD 7970이 국내에서 60만원 후반에서 80만원 이상의 가격을 형성하는데 이와 유사할 것으로 예상된다.
열설계전력인 TDP는 지포스 GTX 680이 195W이며, GPU 부스트는 225W 범위 내에서 클럭을 적용한다. 라데온 HD 7900 시리즈는 제로코어 파워 기술 (ZeroCore Power)과 파워튠 (PowerTune) 기술을 조합해 아이들시 3W 이하 (롱 아이들), 아이들 15W, 라데온 HD 7970은 로드시 250W, 라데온 HD 7950은 200W다. 지포스 GTX 570과 GTX 580은 각각 219/ 244W 스펙으로 지포스 GTX 680은 이전 세대 하이엔드 및 경쟁 GPU보다 낮은 TDP 스펙을 제공한다.
지포스 GTX 680은 28nm 신공정과 그래픽 및 병렬 처리 개선 및 내부 처리 효율을 개선한 케플러 아키텍처, DX11.1과 테셀레이션 강화, 그리 GPU 컴퓨팅 성능을 개선했다.
이를 바탕으로 지금까지 살펴본 지포스 GTX 680의 스펙을 정리하면 아래와 같다.
- DirectX 11.1, 그래픽 및 GPGPU 연산에 최적화된 케플러 아키텍처
- 테셀레이터 개선 (8개), 멀티태스킹 및 멀티스레딩 강화 (동시실행
능력)
- 테라스케일, 향상된 지오메트리 및 게이밍 성능
- 쿠다 코어 1536 (GTX 580/ 570 512/ 480, HD 7970/ 7950 2048/ 1792)
- 28nm 및 256bit 메모리 버스와 GDDR5 2GB 메모리 용량
- 텍스처 유닛 128 텍스처 유닛 (GTX 580/ 570 64/ 60, HD 7970/ 7950 128/ 112)
- FXAA/ TXAA 및 32X CSAA, AF 처리 향상
- 32 ROPs (GTX 580/ 570 48/ 40, HD 7970/ 7950/ 6970/ 6950
32)
- 전력관리 개선 (클럭 및 전압 스위칭, GDDR5
클럭 및 전압 감소)
라데온 7970, 라데온 HD 6900 시리즈, HD 6800 시리즈와 HD 5800 시리즈, HD 4800 시리즈에 대한 내용은
지난 기사인 28nm 공정과 새로운 GCN 아키텍처, 사파이어의 AMD 라데온 HD 7970,과 하이엔드로의 귀환, AMD 라데온 HD 6900 시리즈, HD 5700 시리즈를 대체하는 차기 GPU, AMD 라데온 HD 6800, [이론편] 공정으로 압도하는
RV770. ATI Radeon HD 4800 시리즈와 [이론편] Over the GeForce!
라데온HD5800의 모든것 기사를 참고 하자.
지포스 GTX 400 시리즈와 GTX 200 시리즈에 대한
내용은 드디어 출시된 엔비디아 Fermi, 지포스 GTX 400 완벽 분석기사와 게임을 넘어서는 GPU, NVIDIA GeForce GTX 200 시리즈
기사를 참고 하자.
