Nvidia: Nach Fermi folgen Kepler und Maxwell

Wer erwartet hat, dass Nvidia auf der GTC 2010 NICHT über seine eigenen Grafikchips spricht, dürfte enttäuscht sein. Man darf es als ungewöhnlich bezeichnen, dass Nvidia zumindest schon einmal die Codenamen für seine kommenden GPU-Architekturen der Öffentlichkeit preis gibt - normalerweise ist das eher bei CPU-Architekturen üblich (vielleicht ein Wink mit dem Zaunpfahl?).

GPU-Roadmap: 2011
"Das hier haben wir noch nie gemacht", erklärte Nvidia-Chef Jen-Hsun Huang denn auch heute in seiner Eröffnungsansprache zur GPU Technology Conference 2010 im kalifornischen San Jose und zeigte eine Grafik mit vier Prozessoren. Die ersten beiden kennen Sie: Der Tesla-Chip erschien bereits 2007, Nachfolger Fermi ist seit 2009 im Einsatz. Im zweiten Halbjahr 2011 soll die nächste Generation namens Kepler erscheinen, zuvor soll Fermi aber noch in einer etwas aufgebohrten Fassung erscheinen - "Mid-Life Kicker" nannte Huang diesen Übergangsprozessor. Das nach dem deutschen Mathematiker und Astronomen Johannes Kepler benannte Rechenwerk soll nach Huangs euphorischen Worten alles "bei weitem in den Schatten stellen, was die heutige Halbleitertechnik erreicht." Immerhin investieren die Kalifornier mehrere Milliarden Dollar an Forschungsgeldern in ihr nächstes Projekt. Wenn Fermi von Kepler abgelöst wird, erfolgt auch der Umstieg auf die Fertigung in 28nm Strukturbreite. Bei der Performance pro Watt (Double Precision Gigaflops) will Nvidia rund 3- bis 4-fach gegenüber Fermi zulegen - das ist eine recht abstrakte Rechnung. Zur Erinnerung: Pro SIMD kann Fermi 256 sogenannte FMA-Operationen (Fused Multiply-Add) pro Takt berechnen - Nvidia spricht von 1,5 Gigaflops/Watt.

GPU-Roadmap: 2013
Noch in etwas weiterer Zukunft: Der Maxwell-Chip, ebenfalls nach einem Mathematiker benannt - dem schottischen James Clerk Maxwell. Der für 2013 anvisierte Prozessor soll die 40fache Leistungsfähigkeit einer Tesla- und die 10fache einer Fermi-CPU besitzen.

Dieser Wert sinkt etwas in der Leistungsskala auf der Y-Achse des abgebildeten Diagramms. Hier ist Leistung pro Watt aufgetragen - damit wird Maxwell 16 Mal so schnell wie Tesla sein (16 Gigaflops/Watt), also deutlich mehr Wärme erzeugen. Denn inzwischen verursachen die in einem Chip verbauten Transistoren praktisch so gut wie keine Kosten mehr, während dessen Stromverbrauch immer mehr ansteigt. "Wir wollen allerdings nicht bloße Leistungssteigerungen erzielen", sagte Jen-Hsun Huang. "Unsere kommenden Chip-Generationen werden auch neue Funktionen hinsichtlich ihrer Architektur besitzen. Zum Beispiel etwas wie ECC - denn das Letzte, dass ein Wissenschaftler mitbekommen will, ist, dass eine seiner CPUs ein falsches Ergebnis geliefert hat."

GPU-Roadmap: Weitere Techniken
Zu den weiteren möglichen Architektur-Änderungen könnten laut Huang auch Preemption und virtueller Speicher gehören. Auch, wenn sich heute noch CPUs und GPUs grundlegend voneinander unterscheiden und die GPU noch auf die von einer CPU gesteuerten Infrastruktur angewiesen ist - zumindest die Leistungsgrenzen zwischen den klassischen Haupt- und Grafikprozessoren geraten zusehends ins Schwimmen. Abzuwarten ist auch, welche Funktionen und Details von Nvidias Profi-Prozessoren den Weg in die Consumer-Klasse finden werden.

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Auf der aktuell stattfindenden GPU Technology Conference 2010 hat Nvidia einen kleinen Ausblick auf kommende GPU-Architekturen nach Fermi gegeben. Kepler folgt 2011, Maxwell 2013.

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