Dans la course que mènent les concepteurs de GPU, les gains en performance se mesurent en images par seconde. Et, quand AMD et Nvidia annoncent une nouvelle architecture GPU, ce sont souvent les meilleurs produits qui en bénéficient. Mais, pour sa dernière architecture Maxwell, Nvidia a choisi une autre approche.
Maxwell succèdera peut-être à l'architecture Kepler sur laquelle sont construites les cartes vidéo les plus puissantes de Nvidia, y compris la GeForce GTX Titans qui fait tourner le supercalculateur Titan installé à l'Oak Ridge National Laboratory, dans le Tennessee. Mais les premières GPU basées sur Maxwell feront d'abord leur apparition dans la « petite » GeForce GTX 750 (119 dollars HT en version 1 Go) et dans la GeForce GTX 750 Ti (149 dollars HT en version 2 Go. Des versions 1 Go seront disponibles plus tard ce mois-ci au prix de 139 dollars HT).
Une centaine de micro-noyaux CUDA
Comme Kepler, Maxwell est une architecture massivement parallèle. Elle est constituée de centaines de micro-noyaux CUDA (512 dans la GeForce GTX 750, 640 dans la GeForce GTX 750 Ti). Comme Kepler aussi, Maxwell est basée sur le processus de fabrication à 28 nm, mais, à la différence de Kepler, Maxwell est beaucoup plus économe en énergie. Il semble que les ingénieurs de Nvidia ont découvert que dans le design de Kepler, de nombreux noyaux CUDA sont parfois sous employés au cours d'une opération de calcul donnée. De fait, ils continuent à consommer de l'énergie, même si les minuscules noyaux ne font pas de travail utile, parce que le circuit logique de commande du GPU ne peut pas les désactiver individuellement.
Les concepteurs de Maxwell ont repris certains éléments de design du système sur puce (ou SoC) Tegra conçu pour les appareils mobiles, et ils ont peaufiné le design de Kepler en cassant la logique du noyau monolithique dans un certain nombre de composants indépendants, de sorte que chacun peut contrôler un petit nombre de noyaux CUDA. Désormais, quand une unité individuelle est au repos, le système de contrôle permet de couper son alimentation. Selon Nvidia, ce système de contrôle plus précis améliore les performances par noyau de 135 %, et il double les performances par watt du GPU.
Plus économe en énergie grâce à Tegra
Grâce à ce design économe en énergie, une carte vidéo basée sur la GeForce GTX 750 Ti affiche une enveloppe thermique (TDP-Thermal Design Profile) de 60 watts seulement. Étant donné qu'un slot PCIe peut fournir jusqu'à 75 watts de puissance, une GeForce GTX 750 Ti ne nécessite donc pas le câble d'alimentation à six broches supplémentaire. Cela signifie que n'importe quel PC desktop grand public tournant actuellement avec une carte graphique intégrée peut bénéficier d'une mise à niveau en GPU. À titre d'exemple, Nvidia prend un PC de bureau générique alimenté par un processeur Intel Core i5 intégrant un processeur Intel HD Graphics 4600, capable de faire tourner le jeu Batman : Arkham Origins à 8 images par seconde (avec une résolution 1920 x 1080 pixels, l'antialiasing en mode 4X, et une qualité visuelle moyenne). Avec une GeForce GTX 750 Ti, Nvidia affirme que le nombre de trames passe à 53 images par seconde.
Une carte vidéo basée sur le design de référence de la GeForce GTX 750 Ti fera tourner ses 640 noyaux CUDA à une vitesse d'horloge de base de 1020 MHz (le maximum possible étant de 1085 MHz). L'interface mémoire de la puce est de 128 bits. Les cartes vidéo basées sur ce GPU auront au moins deux ports DVI dual-Link et un mini port HDMI, le DisplayPort 1.2 étant optionnel (à savoir que le DisplayPort est nécessaire pour la technologie d'affichage de jeu G-Sync de Nvidia). Une carte basée sur le design de référence de la GeForce GTX 750 offrira les mêmes sorties. Elle aura également les mêmes vitesses d'horloge de base et maximales que la GeForce GTX 750 Ti, mais, parce qu'elle a 128 noyaux CUDA de moins, son TDP est de 55 watts seulement. Selon Nvidia, la GTX 750 est trois fois plus puissante que la GTX 450 d'entrée de gamme.
Des cartes sans ventilateurs pour les mini PC
Les fabricants de cartes de tierce partie seront autorisés à overclocker les deux GPU et vendre des cartes à refroidissement passif. Ces premières itérations de l'architecture Maxwell de Nvidia pourraient aussi être une aubaine pour les Steam Machine, ces petites plateformes puissantes qui veulent rivaliser avec les consoles de salon, dont plusieurs nouveaux prototypes ont été aperçus au CES en janvier.