Nvidia GeForce GTX 1080 review: de nieuwe koning?

Sneller geheugen dankzij GDDR5X en betere compressie

De GP104 heeft een 256-bit geheugencontroller, die opgedeeld is in 8 segmenten van 32-bit. De controller ondersteunt naast het conventionele GDDR5 ook het nieuwe GDDR5X-geheugen. GDDR5X is een doorontwikkeling van GDDR5 waarbij veel hogere snelheden mogelijk zijn: de GDDR5X geheugenchips op de GTX 1080 werken op 2500 MHz. Omdat er bij GDDR-geheugen iedere klokslag vier bits worden getransporteerd, spreekt men over 10 GHz geheugen. Het maakt dat over elk van de 256 geheugenkanalen iedere 100 picoseconden een bit wordt getransporteerd. Om je een idee te geven hoe snel dat is; in 100 picoseconden reist licht slechts zo'n 2,5 centimeter. De hogere kloksnelheid heeft volgens Nvidia echter geen hoger stroomverbruik tot gevolg, omdat het voltage is teruggebracht van 1,5V naar 1,35V. GDDR5X is ontwikkeld door Micron en zij zijn (op dit moment) de enige leverancier van dit type geheugen.

De GP104 is dus uitdrukkelijk niet geschikt voor HBM of HBM2 (High Bandwidth Memory) geheugen, zoals we dat kennen van de AMD Fury-kaarten. Volgens Nvidia heeft een combinatie van prijs en beschikbaarheid de keuze op GDDR5X laten vallen. Overigens geeft Nvidia aan voor de toekomst absoluut geloof te hebben in HBM; de high-end GP100 chip zal dan ook voorzien worden van een HBM2 geheugencontroller.

Om de prestatie binnen de hele GPU verder te verbeteren heeft Nvidia de interne lossless datacompressie algoritmes verder verbeterd, waardoor het binnen de chip of tussen de GPU en het geheugen transporteren van pixel- en/of texture-data verder geoptimaliseerd is. Maxwell ondersteunde al een 2:1 compressietechniek, maar deze is verder verbeterd en aangevuld met 4:1 en 8:1 methodes. De Pascal GPU probeert steeds voor alle nieuwe data te bepalen wat de optimale compressietechniek is die toegepast kan worden. Hoe de compressie exact werkt laat Nvidia niet los, maar wel is duidelijk dat men gebruikmaakt van verschilwaardes. Wanneer opeenvolgende pixels in een texture bijvoorbeeld allebei rood zijn met een klein verschil wordt voor de eerste pixels de volledige 32-bit kleurcode opgeslagen en voor de tweede pixel puur het verschil met de kleur van de eerste, wat dan wellicht in 8 of zelfs 4 bits past.

Onderstaande screenshots tonen een scene uit Project Cars waarbij inzichtelijk wordt gemaakt voor welke pixels men eerder al bij Maxwell en nu bij Pascal compressie kon toepassen. De pixels waarvoor data gecomprimeerd kon worden zijn paars gemaakt. Het verschil is aanzienlijk.

Dankzij de hogere klokfrequenties van GDDR5X heeft de GeForce GTX 1080 een geheugenbandbreedte die zo'n 40% hoger ligt dan die van de GTX 980. Volgens Nvidia zorgen de verbeterde compressiemethodes daarnaast nog voor 20% extra winst, waardoor de geheugenbandbreedte in de praktijk zo’n 70% hoger zou liggen dan bij de GTX 980. In een wereld van steeds hogere resoluties en steeds scherpere textures is dat natuurlijk geen overbodige luxe.