Werden die neuen Maxwell-GPUs von NVIDIA PC Gaming revolutionieren?

Wenn Sie den GPU-Markt im Auge behalten, haben Sie möglicherweise neue Karten aufgetaucht oder sogar einen Hype um etwas namens Maxwell gehört. Maxwell ist die neue GPU-Architektur von NVIDIA und die Basis der neuesten NVIDIA-Karten. Maxwell ist ein Nachfolger der "Kepler" -Architektur, die zuvor die leistungsstärksten Karten auf dem Markt umfasste (einschließlich des vielgelobten Titan von NVIDIA). Vier neue Karten basieren auf der Architektur, darunter die GTX 750, die GTX 750 Ti, die GTX 970 und die GTX 980.

Maxwell ist in gewisser Hinsicht eine bedeutende Abkehr von früheren GPU-Designs - und die neuen Karten verfügen über einige aufregende neue Funktionen, darunter VR-Leistungsoptimierungen und eine hocheffiziente Form des Ray-Tracing. Heute werden wir untersuchen, wie Maxwell funktioniert, welche Vorteile es bietet und welche Vorteile diese für PC-Gamer haben, die ein Upgrade durchführen möchten, sei es für 4K-Spiele. PC Gaming bei 4K: Lohnt sich das Geld? PC-Gaming bei 4 K: Lohnt sich das Geld? Eine Revolutionsrevolution ist auf dem Weg. Ultra-HD-Fernseher und -Monitore fallen endlich zu vernünftigen Preisen. Ist Ultra HD ausgereift oder ist es noch zu viel Geld für einen zu geringen Nutzen? Lesen Sie mehr, virtuelle Realität oder einfach nur den Wunsch nach besser aussehendem Dota 2.

Es geht um Effizienz

In der Vergangenheit fielen die meisten neuen Architekturen mit einer Formschrumpfung zusammen. Eine Die-Schrumpfung ist eine Änderung in der Art und Weise, wie Chips hergestellt werden, wodurch sie kleiner und genauer geätzt werden können, wodurch mehr von ihnen auf einen Quadratzentimeter Silizium gepackt werden können. In diesem Fall trifft das nicht zu: Maxwell wird mit demselben Lithografieverfahren mit einer Auflösung von 28 Nanometern wie die vorherige Kepler-Architektur graviert, obwohl NVIDIA weiter an ihrem neuen 20-Nanometer-Verfahren arbeitet. Die Errungenschaften von Maxwell konzentrierten sich stattdessen auf die Prozessoreffizienz, indem sie Hinweise von mobilen Prozessoren erhielten.

Hier ist (ungefähr) was los ist:

Aufgrund ihrer Erfahrung bei der Entwicklung von Kepler erkannte NVIDIA, dass während des normalen Betriebs der Karte nicht alle CUDA-Kerne (die Hunderte von winzigen parallelen Prozessoren, die das Grafik-Rendering ausführen) ständig aktiv waren - ein erheblicher Teil davon war zu jeder Zeit im Leerlauf Taktzyklus. Die Kerne verbrauchten jedoch selbst im Leerlauf Strom und erzeugten Wärme, da sie nicht einzeln ausgeschaltet werden konnten. Um dieses Problem zu lösen, hat NVIDIA die CUDA-Kerne in viele kleinere Blöcke mit jeweils eigener Befehlslogik aufgeteilt. Dadurch können einzelne Kerne im Leerlauf vollständig abgeschaltet werden, wodurch die Leistung des Geräts pro Watt Leistung verdoppelt wird und die Wärmeerzeugung drastisch reduziert wird - ein System, das bereits in den mobilen Tegra-Prozessoren von NVIDIA verwendet wird.

Eine Folge davon ist, dass die unteren 750- und 750Ti-Chips des unteren Endes vollständig ohne PCI-Strom versorgt werden können, ohne dass sechspolige Stromversorgungsanschlüsse erforderlich sind, sodass sie ohne zusätzliche Hardware in vorhandene Low-End-Consumer-PCs eingesetzt werden können Upgrades. Dies bedeutet auch, dass die Karten nicht anspruchsvolle Anwendungen (Low-End-Spiele, Videodekodierung usw.) im Hintergrund ausführen können, “kein Fan” in vielen Fällen ohne Überhitzung.

Die Karten können auch mit einem einfachen Kühlkörper viel weiter übertaktet werden, ohne dass Flüssigkeit gekühlt werden muss. Daher wird der größte Leistungszuwachs bei dieser Generation von GPUs im Vergleich zu den letzten erzielt. NVIDIA behauptet jedoch auch, dass Verbesserungen der Logikhardware bei einer bestimmten Taktrate um 35% pro Kern gesteigert werden.

Verbesserte Leistung

Wie sich herausstellt, ist die jüngste GPU-Runde besonders auf Kosten-Nutzen-Basis ziemlich gut. Die Aktien GTX 980 (~ 550 $) und 970 (~ 350 $) befinden sich auf den ersten und dritten Positionen des G3D Mark Benchmark. Beide übertreffen die Titan Black (ca. 1300 $), ein Upgrade auf die vielgelobte Hardware von 2013 The Most Interessante Hardware von 2013 Lesen Sie mehr Titan) - und beide werden diese Werte wahrscheinlich mit Hilfe des Overclocking des Anbieters um ein gutes Stück übersteigen.

Die unteren Karten eignen sich auch für sich selbst. Sowohl die 750 (~ 120 $) als auch die 750 Ti (~ 130 $) liegen im Preis- / Leistungsverhältnis an der Spitze. Eine solide Midrange-Karte für unter 150 US-Dollar zu bekommen, ist eine große Sache, um Leute in die PC-Spieleklasse zu bringen, insbesondere wenn diese Karte kein Netzteil-Upgrade benötigt.

Neue Eigenschaften

Es geht nicht nur um Benchmarks! Mit Maxwell führt NVIDIA einige neue Funktionen ein, die für PC Gaming ziemlich aufregend sind. Die drei großen Verbesserungsbereiche sind Anti-Aliasing, Ray-Tracing und Unterstützung für virtuelle Realität. Noch sind nicht alle diese Funktionen verfügbar, aber sie sind in Vorbereitung, und viele von ihnen werden einen großen Unterschied machen, wie wir Spiele spielen.

MFAA

Anti-Aliasing ist ein Begriff für eine Sammlung von Techniken, die zur Beseitigung von Artefakten verwendet werden, die durch die diskrete Natur der Computergrafik verursacht werden. Wenn Sie ein Pixel am Rand eines Objekts rendern, meldet Ihr Raster-Algorithmus entweder, dass es sich entweder am Rand befindet oder nicht. Das Ergebnis ist eine scharfe, gezackte Kante. Die Lösung besteht darin, jedes Pixel mehrmals mit geringfügigen Offsets abzutasten. Als Ergebnis landen einige Samples am Rand eines Objekts am Rand des Objekts und andere nicht - dies führt zu einer viel saubereren Überblendung zwischen den Objekträndern und lässt strukturierte Oberflächen von Bild zu Bild gleichmäßiger aussehen Rahmen. Letztendlich läuft es bei den meisten Arten von Anti-Aliasing darauf hinaus, einige Pixel mehr als einmal abzutasten.

MFAA ist eine relativ neue Art von Anti-Aliasing, die aus der Beobachtung hervorgeht, dass sich die meisten Pixel von Bild zu Bild einfach nicht so sehr ändern. Mit anderen Worten, warum wird das gleiche Pixel mehr als einmal gerendert, wenn Sie vor einem Frame fast das gleiche Pixel gerendert haben? MFAA speichert den zuletzt gerenderten Frame und führt ihn mit dem aktuellen Frame zusammen. Die neuen Informationen werden verworfen, wenn sie stark in Konflikt geraten (weil das Objekt wesentlich verschoben wurde). Dies ergibt ein besseres visuelles Ergebnis bei minimalem zusätzlichen Rechenaufwand. Dieser Ansatz funktioniert am besten, wenn die Frameraten der Spiele hoch sind, um das Delta zwischen den Frames zu minimieren.

Maxwell unterstützt jetzt MFAA und bietet einen leistungsstarken Anti-Aliasing-Modus, mit dem die visuelle Qualität von Konsolen und Low-End-PCs deutlich gesteigert werden kann.

Voxel Globale Beleuchtung

Ein schwieriges Problem in der Computergrafik hat damit zu tun, wie sich Licht von einer Oberfläche zur anderen bewegt. Das Werfen harter Schatten ist rechnerisch unkompliziert, subtile Effekte können jedoch schwieriger zu replizieren sein. Ein Effekt, den die meisten modernen Spiele vernachlässigen, ist die Bewegung des Lichts von Oberfläche zu Oberfläche: Farben bluten, Objekte, die sich berühren, erzeugen subtile Schatten, die sie in der Welt verankern. Diese Schatten können eingebacken werden, funktionieren jedoch nicht für dynamische oder reflektierende Objekte oder für sich bewegende Lichter.

Leider ist das Berechnen dieser Effekte in Echtzeit sehr teuer. Ein Ansatz für dieses Problem ist die Verwendung einer als Voxelisierung bezeichneten Technik, um eine vereinfachte Version der Szene zu generieren, die von einem Algorithmus effizient analysiert werden kann. Diese vereinfachte Version kann die Szene in Echtzeit schnell und realistisch beleuchten. Maxwell bietet Hardwareunterstützung für diesen Prozess.

VR-spezifische Funktionalität

Virtual Reality ist eine der aufregendsten Gaming-Technologien. Warum Virtual Reality-Technologie Sie in 5 Jahren umhauen wird Warum Virtual Reality-Technologie Sie in 5 Jahren umhauen wird Die Zukunft von Virtual Reality umfasst Kopf-, Augen- und Ausdrucksverfolgung, simulierte Berührung und vieles mehr Mehr. Diese erstaunlichen Technologien stehen Ihnen in 5 Jahren oder weniger zur Verfügung. Lesen Sie mehr, und NVIDIA hat eine Reihe von VR-spezifischen Funktionen in den Werken angekündigt, darunter den Modus mit niedriger Latenz, SLI-Rendering mit einer GPU pro Auge und asynchrones Time Warp. Der Modus mit niedriger Latenz ist entscheidend, damit sich das Bild vor Ihrem Gesicht mit der Bewegung Ihres Kopfes fließend ändern kann.

Mit dem Pro-Eye-SLI können Sie die Leistung mehrerer GPUs nutzen, ohne die Latenz, die normalerweise durch den SLI-Prozess entsteht.

Asynchronous Time Warp, ursprünglich eines der Kinder von John Carmack, ist eine Technik, die eine erneute Projektion eines gerenderten Frames auf eine neue Perspektive auf Fahrerebene ermöglicht (unter Verwendung der vom Renderer erstellten Tiefenkarte als Grundlage für die Transformation). Mit anderen Worten, der asynchrone Zeitsprung ermöglicht es dem Benutzer “umschauen” innerhalb eines einzelnen gerenderten Frames, auch wenn das Rendering noch kein frisches Bild erzeugt hat. Dadurch wird die Bewegung des Kopfes vom Rendern entkoppelt, sodass er flüssig bleiben kann, unabhängig davon, wie niedrig die Framerate sinkt. Dies ist wichtig, um VR-Krankheit während Framerateabfällen zu vermeiden. Diese Funktionen sind noch nicht verfügbar, aber NVIDIA versichert uns, dass die Treiber in Arbeit sind.

Ein evolutionärer Sprung - vorerst

Die höchste Maxwell-GPU führt die Leistungsdiagramme an - aber nicht viel. Bei den meisten Verbesserungen handelt es sich um subtilere Effizienzsteigerungen. Diese können immer noch sehr wertvoll sein und hochleistungsfähige Spiele in die Hände einer breiteren Nutzerbasis bringen. Darüber hinaus sind die neuen VR- und Rendering-Funktionen sehr cool und sehenswert. Allerdings ist der Leistungssprung gegenüber dem bisherigen Stand der Technik nicht allzu groß: Wir sprechen nicht wirklich davon, das, was möglich ist, rechnerisch zu erhöhen. Das muss entweder auf das Übertakten von starken Anbietern oder möglicherweise (wenn wir viel Glück haben) auf eine 20-nm-Version von Maxwell zu einem späteren Zeitpunkt warten. In jedem Fall ist die Zukunft der GPU-Technologie aufregend und es besteht großes Interesse daran, wo genau sie sich hinbewegt.

Bilder mit freundlicher Genehmigung von NVIDIA

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