GeForce 700 シリーズ

GeForce 700 シリーズ
	; GTX Titan Z は 2013 年 5 月にリリースされました。このシリーズのフラッグシップユニットはデュアル Kepler GK110 プロセッサを搭載し、単一の PCB ボード上でデュアル GPU 構成をサポートする最後の Nvidia グラフィックカードです。
発売日	2013年2月19日; 11年前
コードネーム	GK110; GK208; GM108; GM107;
建築	フェルミ; ケプラー; マクスウェル;
モデル	GeForceシリーズ GeForce GT シリーズ; GeForce GTX シリーズ;
トランジスタ	292M (GF119) 40nm; 585M (GF117) 28nm; 1.02B (GK208) 28nm; 1.27B (GK107) 28nm; 2.54B (GK106) 28nm; 3.54B (GK104) 28nm; 7.08B (GK110) 28nm;
製造工程	TSMC 40nm; TSMC 28nm;
カード
エントリーレベル	ジーフォースGT705; グラフィックス; グラフィックス; グラフィックス; NVIDIA GT740 グラフィックス; グラフィックス;
ミッドレンジ	グラフィックス; NVIDIA GeForce GTX 750 グラフィックス; GeForce GTX 760 192 ビット; グラフィックス; NVIDIA GeForce GTX 760 グラフィックス; グラフィックス;
ハイエンド	グラフィックス;
愛好家	NVIDIA GeForce GTX 780 グラフィックス; GeForce GTX タイタン; GeForce GTX Titan ブラック; GeForce GTX Titan Z;
APIサポート
ダイレクトX	Direct3D 12.0 (機能レベル11_0) シェーダーモデル 6.7 (Maxwell)、シェーダーモデル 6.5 (Kepler)、またはシェーダーモデル 5.1 (Fermi)
オープンCL	OpenCL 3.0
オープンGL	オープンGL4.6
ヴルカン	ヴァルカン 1.2 ; SPIR-V
歴史
前任者	GeForce 600 シリーズ
変異体	GeForce 800M シリーズ
後継	GeForce 900 シリーズ
サポート状況
	フェルミとケプラーはサポートされていません。; マクスウェルは完全にサポートされています。

GeForce 700 シリーズ( GEFORCE GTX 700 SERIESと表記) は、 Nvidiaが開発したグラフィックスプロセッシングユニットのシリーズです。主にKepler マイクロアーキテクチャ(GK コードネームのチップ)のリフレッシュですが、一部のカードはFermi (GF) を使用し、後期のカードはMaxwell (GM) を使用しています。GeForce 700 シリーズカードは 2013 年に初めてリリースされ、2013 年 2 月 19 日の GeForce GTX Titan のリリースに続き、2013 年 5 月 23 日には GeForce GTX 780 がリリースされました。最初のモバイル GeForce 700 シリーズチップは 2013 年 4 月にリリースされました。

概要

GK110 は、計算性能を念頭に置いて設計され、販売されました。71 億個のトランジスタを搭載しています。このモデルは、ストリーミングプロセッサの能力に応じて、できるだけ多くのタスクを並行して実行することで、エネルギー効率を最大化しようとします。

GK110 では、レジスタファイルと L2 キャッシュの両方で、以前のモデルよりもメモリスペースと帯域幅が増加しています。SMX レベルでは、GK110 のレジスタファイルスペースは、64K 32 ビットレジスタで構成される 256KB に増加しました。これに対し、Fermi の 32K 32 ビットレジスタは合計 128KB でした。L2 キャッシュに関しては、GK110 の L2 キャッシュスペースは最大 1.5MB 増加し、GF110 の 2 倍になりました。L2 キャッシュとレジスタファイルの帯域幅も両方とも 2 倍になりました。各スレッドで使用できるレジスタが増えるため、レジスタ不足のシナリオでのパフォーマンスも向上します。これは、各スレッドがアドレス指定できるレジスタの総数の増加と連動しており、GK110 ではスレッドあたり 63 レジスタからスレッドあたり 255 レジスタに増加しています。

GK110では、NVIDIAはコンピューティングに使用するGPUテクスチャキャッシュも作り直しました。48KBのサイズで、コンピューティングではテクスチャキャッシュは読み取り専用キャッシュとなり、非整列メモリアクセスワークロードに特化しています。さらに、 ECCに依存するワークロードでの使用をより安全にするために、エラー検出機能が追加されました。^[4]

ダイナミックスーパーレゾリューション（DSR）は、最新のNvidiaドライバーを搭載したKepler GPUに追加されました。^[5]

建築

GeForce 700 シリーズには、GK104 と GK110 の両方の機能が含まれています。700 シリーズの Kepler ベースのメンバーは、GeForce ファミリに次の標準機能を追加します。

GK104から派生:

PCI Express 3.0インターフェース
ディスプレイポート1.2
HDMI 1.4a 4K x 2K ビデオ出力
Purevideo VP5ハードウェアビデオアクセラレーション (最大 4K x 2K H.264 デコード)
ハードウェア H.264 エンコーディングアクセラレーションブロック (NVENC)
最大 4 つの独立した 2D ディスプレイ、または 3 つの立体/3D ディスプレイ (NV サラウンド) をサポート
縛りのないテクスチャ
GPUブースト
TXAA
TSMC社が28nmプロセスで製造

GK110 の新機能:

コンピューティングフォーカスSMXの改善
CUDAコンピューティング機能 3.5
新しいシャッフル手順
動的並列処理
Hyper-Q (Hyper-Q の MPI 機能は Tesla 専用)
グリッド管理ユニット
Nvidia GPUDirect (GPU Direct の RDMA 機能は Tesla と Quadro 専用)
GPUブースト2.0

コンピューティングフォーカスSMXの改善

GK110 では、Nvidia は計算性能の向上を選択しました。GK104 からの最大の変更点は、専用の FP64 CUDA コアが 8 個ではなく、GK110 が最大 64 個になり、GK104 SMX の 8 倍の FP64 スループットを実現したことです。SMX では、レジスタファイルのスペースも増加しています。レジスタファイルのスペースは、Fermi と比較して 256 KB に増加しました。テクスチャキャッシュも改善されています。48 KB のスペースにより、テクスチャキャッシュは計算ワークロードの読み取り専用キャッシュになることができます。^[4]

新しいシャッフル手順

低レベルでは、GK110 では追加の命令と操作によりパフォーマンスがさらに向上しています。新しいシャッフル命令により、ワープ内のスレッドはメモリに戻らずにデータを共有できるため、以前のロード/共有/保存方法よりも処理がはるかに高速になります。アトミック操作も見直され、アトミック操作の実行速度が向上し、以前は FP32 データでしか利用できなかった FP64 操作がいくつか追加されました。^[4]

ネヴェンク

ハイパーQ

Hyper-Q は、GK110 ハードウェアワークキューを 1 から 32 に拡張します。この拡張により、ワークキューが 1 つしかないと、そのキューにすべての SM を埋めるのに十分なワークがないため、Fermi が時々占有不足になる可能性があるという点が重要になります。32 のワークキューがあることで、GK110 は、アイドル状態の SMX にさまざまなタスクストリームを配置できるため、多くのシナリオで使用率を高めることができます。Hyper-Q のシンプルな性質は、HPC で頻繁に使用される一般的なメッセージパッシングインターフェイスである MPI に簡単にマップできるという事実によってさらに強化されます。元々はマルチ CPU システム用に設計された、誤った依存関係によってボトルネックになっていた従来の MPI ベースのアルゴリズムに、今では解決策があります。MPI ジョブの数を増やすことで、これらのアルゴリズムで Hyper-Q を利用して、コード自体を変更することなく効率を向上させることができます。^[4]

Microsoft DirectX サポート

GeForce 700 シリーズの Nvidia Kepler GPU は、DirectX 11.0 を完全にサポートしています。すべての GeForce 700 シリーズカードは、機能レベル11_0 の DirectX 12.0 もサポートしています。

動的並列処理

動的並列処理機能は、カーネルが他のカーネルをディスパッチできるようにするものです。Fermi では、CPU のみがカーネルをディスパッチすることができ、CPU に通信を返す必要があるため、ある程度のオーバーヘッドが発生しました。カーネルに独自の子カーネルをディスパッチする機能を与えることで、GK110 は CPU に戻る必要がなくなり、時間を節約できるだけでなく、CPU を他のタスクに解放することができます。^[4]

製品

GeForce 700 (7xx) シリーズ

GeForce 700シリーズはデスクトップアーキテクチャ向けに設計されました。より安価で低性能の製品が今後リリースされると予想されていました。KeplerはDirectX 11.1 APIを通じて11.1の機能と11_0機能レベルをサポートしていますが、NvidiaはKeplerのハードウェアでゲーム以外の4つの機能を有効にしませんでした（11_1用）。^[6]^[7]

¹ シェーダプロセッサ :テクスチャマッピングユニット :レンダリング出力ユニット
²ピクセルフィルレートは、ROPの数と基本コアクロック速度を掛け合わせて計算されます。
³テクスチャフィルレートは、TMU の数に基本コアクロック速度を掛けて計算されます。
⁴単精度パフォーマンスは、シェーダーの数の 2 倍に基本コアクロック速度を掛けて計算されます。
⁵GTX TitanとGTX Titan Blackの倍精度性能は、ドライバーのユーザー選択構成オプションに応じて単精度性能の 1/3 または 1/24 になります。倍精度が単精度性能の 1/24 に設定されている場合、単精度性能が向上します。 ^[8]一方、他のKeplerチップの倍精度性能は単精度性能の 1/24 に固定されています。^[9] GeForce 700 シリーズMaxwellチップの倍精度性能は単精度性能の 1/32 です。^[10]
⁶ SLI は、4 ウェイ SLI 構成で最大 4 枚の同一グラフィックカードの接続をサポートします。4 ウェイ SLI をサポートするカードは 3 ウェイと 2 ウェイ SLI をサポートできますが、デュアル GPU カードは既に 2 ウェイ SLI を内部的に実装しているため、4 ウェイ SLI 構成を実現するために SLI で使用できるデュアル GPU カードは 2 枚のみです。

GeForce 700M (7xxM) シリーズ

実装によっては異なる仕様が使用される場合があります。

¹ 統合シェーダ :テクスチャマッピングユニット :レンダリング出力ユニット

^ OpenCL 3.0 では、OpenCL 1.2 の機能が必須のベースラインとなり、OpenCL 2.x および OpenCL 3.0 の機能はすべてオプションになりました。
^ ab ハードウェアビデオエンコーダがない

チップセット表

GeForce 700 (7xx) シリーズ

^ ab 統合シェーダ:テクスチャマッピングユニット:レンダリング出力ユニット
^ 処理能力を計算するには、Maxwell (マイクロアーキテクチャ)#パフォーマンス、またはKepler (マイクロアーキテクチャ)#パフォーマンスを参照してください。
^ ab 最大ブーストは ASIC 品質に依存します。たとえば、ASIC 品質が 80% を超える一部の GTX TITAN はデフォルトで 1019 MHz に達することがありますが、ASIC 品質が低い場合は 1006 MHz または 993 MHz になります。
^ MaxwellはVulkanバージョン1.3をサポートしていますが、KeplerはVulkanバージョン1.2のみをサポートしており、FermiはVulkan APIをまったくサポートしていません。^[24]
^ ab KeplerはDirect3D 11.1 APIを通じて機能レベル11_0でいくつかのオプションの11.1機能をサポートしていますが、NvidiaはKeplerをレベル11_1に適合させるために必要な4つの非ゲーム機能を有効にしませんでした。^[25]^[26]
^ GeForce GT 705 (OEM) は GeForce GT 610 のブランド名を変更したもので、GeForce GT 610 自体は GeForce GT 520 のブランド名を変更したものです。
^ GeForce GT 730 (DDR3、64 ビット) は、GeForce GT 630 (Rev. 2) のブランド名を変更したものです。
^ GeForce GT 730 (DDR3、128 ビット) は、GeForce GT 630 (128 ビット) のブランド名を変更したものです。
^ GeForce GT 740 (OEM) は、GeForce GTX 650 のブランド名を変更したものです。
^ abc Kepler GPC は 1 クロックあたり 8 ピクセルをラスタライズできるため、完全に有効化された GK110 GPU (780 Ti/TITAN Black) は、48 個の ROP とすべての SMX ユニットが物理的に存在しているにもかかわらず、1 クロックあたり 40 ピクセル (5 GPC) しか出力できません。GTX 780 および GTX 760 の場合、チップで無効化された SMX に応じて、それぞれ 5/4 GPC、または 4/3 GPC のように、ピクセルフィルレートが異なる複数の GPC 構成が可能です。
^ ab GeForce GTX 760 Ti (OEM) は、GeForce GTX 670 のブランド名が変更されたものです。

サポート終了

Nvidiaは、最後のリリース390.xドライバである391.35が2018年3月にリリースされた後、32ビットオペレーティングシステム用の32ビットドライバのリリースを停止しました。^[45]

KeplerノートブックGPUは2019年4月にレガシーサポートに移行し、2020年4月にセキュリティアップデートの受信を停止しました。 ^[46] 7xxMファミリーのすべてのノートブックGPUがこの変更の影響を受けました。

Nvidiaは、リリース470ドライバー以降、Windows 7およびWindows 8.1オペレーティングシステムのドライバーサポートをレガシーステータスに移行し、2024年9月までこれらのオペレーティングシステムの重要なセキュリティ更新プログラムを提供し続けると発表しました^。[47]

Nvidiaは、残りのすべてのKeplerデスクトップGPUが2021年9月以降にレガシーサポートに移行し、2024年9月まで重要なセキュリティアップデートがサポートされると発表しました。^[48] 7xxデスクトップGPUファミリーのNvidia GeForce GTX 745、750、750 Tiはこの変更の影響を受けません。

Windows では、Windows 7 および Windows 8.1 64 ビットの Kepler で 64 ビットコンピューティング機能 3.5 を備えた CUDA を完全にサポートする最後のドライバーは 388.71 であり、最新の CUDA-Z および GPU-Z でテストされています。このドライバー以降、Kepler アーキテクチャを備えた GeForce 700 シリーズ GK110 の 64 ビット CUDA サポートは機能しなくなります。

Windows XPでモニタータイプの検出が正常に動作する最後のドライバーは352.86です。^[49]

参照

注記

参考文献

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外部リンク

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[1]
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TechPowerUp! GPU データベース

[OpenCL3.0-1] OpenCL 3.0 では、OpenCL 1.2 の機能が必須のベースラインとなり、OpenCL 2.x および OpenCL 3.0 の機能はすべてオプションになりました。

[nohwenc-13] ハードウェアビデオエンコーダがない

[geforce_700_1-26] 統合シェーダ:テクスチャマッピングユニット:レンダリング出力ユニット

[geforce_700_9-27] 処理能力を計算するには、Maxwell (マイクロアーキテクチャ)#パフォーマンス、またはKepler (マイクロアーキテクチャ)#パフォーマンスを参照してください。

[geforce_700_2-28] 最大ブーストは ASIC 品質に依存します。たとえば、ASIC 品質が 80% を超える一部の GTX TITAN はデフォルトで 1019 MHz に達することがありますが、ASIC 品質が低い場合は 1006 MHz または 993 MHz になります。

[geforce_700_11-30] MaxwellはVulkanバージョン1.3をサポートしていますが、KeplerはVulkanバージョン1.2のみをサポートしており、FermiはVulkan APIをまったくサポートしていません。^[24]

[geforce_700_3-33] KeplerはDirect3D 11.1 APIを通じて機能レベル11_0でいくつかのオプションの11.1機能をサポートしていますが、NvidiaはKeplerをレベル11_1に適合させるために必要な4つの非ゲーム機能を有効にしませんでした。^[25]^[26]

[geforce_700_4-35] GeForce GT 705 (OEM) は GeForce GT 610 のブランド名を変更したもので、GeForce GT 610 自体は GeForce GT 520 のブランド名を変更したものです。

[geforce_700_5-39] GeForce GT 730 (DDR3、64 ビット) は、GeForce GT 630 (Rev. 2) のブランド名を変更したものです。

[geforce_700_6-40] GeForce GT 730 (DDR3、128 ビット) は、GeForce GT 630 (128 ビット) のブランド名を変更したものです。

[geforce_700_7-43] GeForce GT 740 (OEM) は、GeForce GTX 650 のブランド名を変更したものです。

[geforce_700_10-45] Kepler GPC は 1 クロックあたり 8 ピクセルをラスタライズできるため、完全に有効化された GK110 GPU (780 Ti/TITAN Black) は、48 個の ROP とすべての SMX ユニットが物理的に存在しているにもかかわらず、1 クロックあたり 40 ピクセル (5 GPC) しか出力できません。GTX 780 および GTX 760 の場合、チップで無効化された SMX に応じて、それぞれ 5/4 GPC、または 4/3 GPC のように、ピクセルフィルレートが異なる複数の GPC 構成が可能です。

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概要

建築

コンピューティングフォーカスSMXの改善

新しいシャッフル手順

ネヴェンク

ハイパーQ

Microsoft DirectX サポート

動的並列処理

製品

GeForce 700 (7xx) シリーズ

GeForce 700M (7xxM) シリーズ

チップセット表

GeForce 700 (7xx) シリーズ

サポート終了

参照

注記

参考文献

外部リンク

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