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Nvidia's G80 innards exposed
GigaThread, Lumenex, True HDR, Quantum Effects
- we disclose all!
이번 기사에서는 2006년 11월 8일 San Jose에서 출시될 예정인 GeForce 8800 시리즈에 관한 모든 중요 정보를 누설하겠다. San Francisco의 Editor's Day 행사에서 NVIDIA가 그들의 규칙을 지켰음을 알게 되었다. "포르노 사이트 출입 금지"와 "인콰이어러측에 정보 유출 금지" 배너가 보였다. 그러나 우리는 거기에 별로 개의치 않는다. 자사 직원을 포함하는 수백만 우리 독자들을 존중하느냐 그렇지 않느냐는 NVIDIA측에 달려있다.
독자 여러분들이 이미 아는 바대로, America's Next Top Model 스타이자 My Fair Brady 출연 배우인 Adrianne Curry가 G80 데모 모델이다. 그 기사을 올리고 난 이후 Graphzilla(주 : NVIDIA를 비유한 표현)로부터 으르릉거리는 소리를 들을 수 있었다. 우리는 독자 여러분들을 만족시키기 위해 존재하지만, G80 기사를 올린 기자 개인에 해당하는 이야기일 뿐이다. 자, 이제는 하드웨어에 대한 정보를 누설할 시간이다. 여러분들이 알고 싶어하지만 11월 8일까지 기다리기를 원하지 않는 내용이 이 기사에 포함되어 있다. 팝콘을 준비하기 바란다. 간단하지 않은 여행이 될 것이다.
G80 출시가 쉽지 않은만큼 초기 물량이 충분하지는 않겠지만 8일 11AM시 언론 발표 후 상점에서 각 파트너사의 제품를 발견할 수는 있을 것으로 예상한다. 보드 출하는 여러 차례에 걸쳐 진행될 것이고 처음 두번째는 며칠의 간격이 있을 것이다. 보드는 이전과 달리 MSI가 아닌 ASUS에서 설계되었다. 또한 NVIDIA 최초의 검정색 기판의 그래픽카드이다. 모든 8800GTX와 8800GTS는 ASUS에서 제조된다는 사실을 명심하기 바란다. 기타 AIB 업체는 쿨링 시스템만을 변경할 수 있고, 1세대 제품에서 오버클러킹은 용인되지 않는다. 이들 보드의 물량은 매우 제한적이고 영국에는 200장만이 할당되어 있다.
The numbers
G80은 TSMC에서 제조되는 681M 트랜지스터 칩이다. Graphzilla가 기존의 제조공정을 채택한 결과 대략 140W의 전력을 소비한다. 나머지는 I/O 칩, 비디오 메모리, PCB 자체의 전력 변환 손실에 의해 소비된다.
7800GTX 256MB에 탑재된 G70 GPU의 마이크로아키텍쳐를 기억한다면, 픽셀쉐이더와 버텍스쉐이더 유닛이 각기 다른 클럭 스피드로 작동한다는 사실을 알고 있을 것이다. G80는 한 발 더 나아가 쉐이더 유닛의 클럭이 엄청나게 증가했다.
GigaThread는 수천개의 실행 쓰레드를 지원하는 G80 마이크로아키텍쳐의 명칭이다. ATI의 RingBus와 유사하게 모든 쉐이더 유닛에 작업이 할당되는 것을 유지한다. G80은 128개의 스칼라 쉐이더 유닛을 탑재하고 있고 NVIDIA에서는 이를 Stream Processors로 부르고 있다.
NVIDIA가 그러한 스펙 표현을 한 이유는 Stream Output으로 불리는 DirectX 10 기능 때문이다. - 이제 쉐이더 유닛은 픽셀, 버텍스, 지오메트리, 물리연산 명령어를 수행할 수 있지만 동시 처리는 불가능하다. 즉, 그 기능은 버텍스나 지오메트리 쉐이더로부터 얻은 데이터가 메모리로 보내진 후 처리 순서대로 다시 GPU 파이프라인 상부로 되돌아오게할 수 있다. 이는 개발자들이 더 많은 광원 효과와 물리 효과, 아니면 더 복잡한 지오메트리 처리를 추가할 수 있게 한다. 더 적은 트랜지스터로 더 많은 작업이 가능해진 것이다.
그것을 가능하게 하기 위해 NVIDIA는 CPU와 L1, L2 캐쉬 파워를 끌어들였다. 반면에, 지오메트리와 버텍스 쉐이더 프로그램이 버텍스 텍스쳐링을 지원한다는 사실을 알고 싶어 할지도 모르겠다.
텍스쳐 자체에 대해서 이야기하자면, G80는 64개의 텍스쳐 필터링 유닛을 탑재하고 있고 클럭 당 64 픽셀을 처리할 수 있다. 비교하자면 GeForce 7800GTX는 단지 24개만을 처리할 수 있다. 텍스쳐 샘플링과 필터링 방식에 따라, G80는 1초당 184억에서 368억 텍셀을 처리할 수 있다. 픽셀 면에서 G80는 1초당 368억 픽셀을 생성할 수 있다.
RingBus와 GigaThread를 비교하자면, DAAMIT(주 : AMD-ATI)의 X1900은 48, X1800은 16 픽셀 쓰레드를 브랜칭할 수 있다. GeForce 8800GTX는 몇몇 경우에 32 픽셀 쓰레드를 처리할 수 있지만 대대분 16 픽셀 쓰레드에 한정될 것이다. 따라서 NVIDIA가 GPGPU(예를 들어, Folding@Home) 면에서는 뒤질 것이라 예상할 수 있다.
그러나 NVIDIA는 100% 효율을 주장하고 있는 반면, ATI는 분명히 60% 후반에서 70% 후반의 효율을 가진다는 점 역시 알고 있다.
How many pixels can G80 push?
기존의 픽셀 파이프라인을 표현하는 방법 중 하나는 GPU가 클럭 당 렌더링할 수 있는 픽셀의 수를 말하는 것이다. 프로그래머블 유닛의 도입으로 재래식 파이프라인 개념은 사라졌지만 많은 이들은 여전히 이 부정확한 표현을 사용하고 있다.
단도직입적으로 말하자면, 픽셀 렌더링 면에서 G80은 G70(7800), G71(7900)과 동일한 양을 렌더링할 수 있다.
G80 칩은 6개의 ROP(Raster Operation Partition)을 가지고 있고 각각은 4 픽셀을 렌더링할 수 있다. 따라서 클럭 당 8800GTX는 24, 8800GTS는 20개의 픽셀을 생성할 수 있다. 그러나, 이들은 완전한 픽셀이 아니다. Z-처리만을 사용한다면 픽셀 당 하나의 샘플을 사용했을 시 192 픽셀을 예상할 수 있다. 4x FSAA가 사용된다면, 이 수치는 클럭 당 48개로 떨어진다.
게임 제작자들에게 중요한 정보는 8개의 MRT(Multiple Render Target)이 활용될 수 있고 ROP가 FP16와 FP32 외 모든 형태의 프레임 버퍼를 지원하면서 FSAA와 HDR이 동시에 사용될 수 있다는 점이다. 게임 제작자가 아니더라도 NVIDIA가 이제 과거에는 불가능했던 FP32 블렌딩을 지원하게 되면서 FSAA/HDR 조합이 기본적으로 지원될 것이라는데 의미가 있다. 실제로 16x AA와 128bit HDR이 동시에 지원된다.
Lumenex Engine - New FSAA and HDR explained
ROP는 Anti Aliasing 역시 담당하고 있고, Geforce 7 시리즈와 매우 유사하지만 몇가지 품질 조정이 있었다. G80은 MSAA(Multi-Sampling AA), SSAA(Super Sampling AA), TAAA(Transparent Adaptive AA)을 지원한다. 4가지 싱글 GPU AA 모드는 8x, 8xQ, 16x, 16xQ이다. 물론, 싱글 8800GTX를 가지고 최신 게임에서 16xQ를 활성화한 상태로 충분한 성능을 얻을 수 있을 것이라 기대할 수는 없을 것이지만...
틀렸다. 현재 나와있는 어떤 게임은 일반적인 4x AA 성능으로 16xQ AA를 즐길 수 있다. 그 이유는 정확히 싱글 클럭 당 192와 48 픽셀 처리의 차이다. 그러나, 16x와 16xQ 최적화를 활용하지 못하는 게임에서는 AA 셋팅을 낮추는 편이 나을 것이다.
NVIDIA는 이 모드를 이전의 "Application Override"와 "Application Controlled"를 합친 "Application Enhanced"로 부르고 있다. "Application Enhanced"은 유일하게 새로운 모드인데, 아마도 한 장면의 어떤 부분은 AA 처리를 하고, 나머지는 AA 처리를 하지 않는지를 결정하기 위해 드라이버와 애플리케이션이 커뮤니케이션하는 것 같다. 말하자면 부분적 AA 쯤 되려나?
자, 이전에 어디서 들어본 소리 같지 않은가? 그렇다. 90년대 말 Rendition Verite와 21세기 초 Matrox Parhelia의 EAA.
HDR(High Dynamic Range) 면에서 NVIDIA는 해당 기능을 OpenEXR 스펙 정도로 설계했고, 현재의 64bit 대신 128bit 정밀도(레드, 그린, 블루, 알파 채널의 컴퍼넌트 당 32bit FP)를 제공한다. "true"로 표현할 정도로 최신 기능은 아니지만 NVIDIA는 이 새로운 기능을 "True HDR"로 부르고 있다. "True AA"나 "True AF" 등등도 빨리 보고 싶구먼...
AF(Anisotropic Filtering)은 ATI의 X1K 마이크로아키텍쳐와 견줄만큼 품질이 향상되었다. 이제 NVIDIA도 angle-indepent AF을 제공하면서, World of Warcaft의 Alterac Valley, Battlefield의 Spywarefield, Enemy Territory 등의 수많은 전장에서 사용자들을 짜증나게 만들었던 쉬머링 현상이 사라질 것이다. GeForce 8 시리즈의 Smoothness에 비교하자면 GeForce 7 시리즈는 석기시대에 있는 것처럼 보인다. 8일에 공개될 수많은 GF8 리뷰에서 D3D AF-Tester Ver 1.1의 흥미로운 스크린샷을 기대해도 좋다.
물론 AA은 High-Quality AF, 128bit HDR과 동시에 사용 가능하다. 외부 I/O 칩이 10bit DAC을 제공하면서 기존 GeForce 시리즈의 1670만 색상이 아닌 십억 이상의 색상 표현을 지원한다.
Quantum Effects
PhysX가 멋지게 도약하는데 실패하면서, DAAMIT의 Menage-a-Trois(주 : 3인 공동생활; Radeon X1K 그래픽카드 3장으로 CrossFire + GPU-assisted Physics를 구성하는 것을 비유한 표현)와 NVIDIA의 SLI-Physics는 각각의 GPU에서 Havok을 통해 비교적 간단한 수준의 물리 연산이 가능했다. 물리 효과는 고체 물리, 입자 효과, 유체, 옷 등에 연기, 불, 폭발과 같은 효과의 하드웨어 연산을 추가하여 향후 게임에서 볼 수 있을 것으로 예상되는 좀 더 전문적인 수준을 갖출 필요가 있다.
GeForce 8800GTX
코드네임 P355으로 개발된 8800GTX는 NVIDIA의 플래그쉽 기종이다. 575MHz으로 동작하는 완전한 G80 칩을 탑재하고 있다. GPU 내부에는 1.35GHz로 동작하는 128개의 스칼라 쉐이더 유닛이 존재하고 쉐이더 파워는 대략 520GFLOPS 정도이다. 싱글 GPU에서 테라플롭스 이야기를 꺼내기 사작한다면 그 이야기가 현실이 되기까지 대략 1년 정도가 남았다고 말할 수 있다. G90과 R700 전에는 이러한 주장은 마케팅일뿐이다.
768MB 삼성 메모리는 900MHz DDR(1.8GHz) 클럭으로 동작하고 메모리 대역폭은 86.4GB/s에 이른다.
PCB는 10.3inch(27cm)로 거대하고 기판의 양 끝에는 새로운 것들이 쌍으로 존재한다. 첫째는 두개의 파워 커넥터이고 둘째는 GTX 전용의 새로운 SLI 커넥터 두개이다. 용도는 미정이나 8800에만 해당하는 아니라고 말할 수 있고 이 부분은 시장에서 확인하게 될 것이다. 커넥터는 2개의 듀얼링크 DVI와 1개의 HDTV 7pin 단자가 있다. 기본적으로 HDMI 1.3가 지원되지만 다수의 8800GTX에 HDMI 단자가 채용되리라고는 생각하지 않는다.
쿨링은 수냉/공냉 혼합 방식이 아니고 대부분의 제조사들이 친숙한 방식의 알루미늄 히트싱크와 구리 히트파이프 조합을 채택하고 있다. 팬은 무덤에 있는 것처럼 조용할 것으로 예상되고 여러 제조사들은 600MHz/1GHz 클럭의 2세대 8800GTX를 위해 보다 강력한 쿨링 시스템을 계획하고 있다.
보드의 권장 소비자가격은 여러 차례 변경되었고 결국 $599(€599, ￡399)로 정해졌다. 하지만, 엄청난 물량 부족이 예상되기 때문에 아주 높은 수준의 가격대를 형성할 것으로 예상한다.
GeForce 8800GTS
코드네임 P356의 8800GTS는 GTX의 동생뻘이다. G80 칩은 GTX와 동일하지만 배선이 줄어서 메모리 컨트롤러가 384bit → 320bit, 쉐이더 유닛수가 128 → 96, 클럭당 픽셀수가 24 → 20으로 감소되었다.
보드 자체는 길지만 GTX보다는 단순한 레이아웃을 가지고 있다. 듀얼링크 DVI, 7pin HDTV 단자가 기본 지원된다. 6pin 파워 커넥터는 오직 1개만이 사용되고, 파워서플라이 요구량도 줄어들었다.
GPU 클럭은 500MHz, 쉐이더 유닛은 1.2GHz로 정해졌고, 640MB 메모리는 800MHz DDR(1.6GHz)으로 다운클럭되어 64GB/s의 메모리 대역폭을 가진다. 픽셀, 텍셀 필레이트는 각각 240억 픽셀, 160억~320억 텍셀로 상당폭 떨어졌다.
권장 소비자가는 $399(€399)이지만, 적어도 $100 이상은 올라갈 것으로 예상한다.
Performance is CPU Bound
제대로 읽은 것이 맞다. GTS와 GTX 모두 현재 CPU의 성능에 발목이 잡혀있는 상태이다. Kentsfield와 출시예정인 4x4 조차 그래픽카드 성능을 최대로 뽑아내기에는 역부족이다. G80 칩은 CPU가 제공할 수 있는 것 이상의 처리 능력을 소모한다.
이전에도 언급한 적이 있는데, AMD가 4x4 플랫폼 같은 임기응변식 대응보다는 진정한 쿼드 코어 FX를 출시하기를 기대한다.
In the end
NVIDIA는 다가오는 크리스마스 시즌을 맞아 정말로 강력한 라인업을 구성했다. 그러나 Graphzilla 용사들의 조기 출시에는 수개월 내 경쟁사에서 내놓을 보다 진보한 기능을 덮기 위한 의도가 다분히 내포되어 있다. 512bit 메모리 인터페이스, 더 많은 클럭 당 픽셀 처리능력, 2세대 링버스 마이크로아키텍쳐... 이 모든 것들이 Santa Clara와 Marlboro의 DAAMIT R&D lab 던전에 숨겨져 있다.
또한 시장판세가 R520/R580와 G70/71이 대결했던 2005년의 재현 양상으로 흘러간다는 사실도 언급해야겠다. 아마도 내년 봄 ATI가 오랫동안 지연되었던 R600 칩을 출시하는 것과 동시에 NVIDIA는 새로운 하이엔드 모델을 제공할 것이다.
원본출처 :
The Inquirer
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연방대총통[4군단] 
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