Volta (microarchitecture)

Volta est le nom de code d' une architecture pour processeurs graphiques (utilisés dans les cartes graphiques) développée par NVidia qui succède à l'architecture Pascal. Elle a été annoncée pour la première fois dans un roadmap en mars 2013[1], bien que le premier produit n'ait pas été annoncé avant mai 2017[2],[3]. L'architecture est nommée d'après le chimiste et physicien italien des 18/19e siècles Alessandro Volta. C'est la première puce de Nvidia à posséder des Tensor Core (en), des coeurs spécialement conçus qui ont une performance en apprentissage profond accrue par rapport aux coeurs CUDA standards[4]. Les puces de cette architecture sont fabriquées avec le procédé 12 nm FinFET de TSMC. Une de ses innovations est le support de la mémoire empilée[5].

La première carte graphique à l'utiliser fut la carte accélératrice pour centre de calcul Tesla V100, incluse par exemple dans le système Nvidia DGX-1 (en)[2]. Il a également été utilisé dans le Quadro GV100 et le Titan V. Il n'y a pas de cartes graphiques GeForce basées sur Volta.

Architecture

Les améliorations architecturales de l'architecture Volta comprennent :

  • CUDA Compute Capability 7.0
    • exécution concurrente des opérations sur entiers et nombres en virgule flottante
  • Procédé FinFET 12 nm de TSMC[6], avec 21,1 milliards de transistors[7]
  • Mémoire HBM2 (en)[6],[8]
  • NVLink 2.0 (en) : un bus à grande bande passante entre le CPU et le GPU et entre plusieurs GPU. Il permet des vitesses de transfert beaucoup plus élevées que celles atteintes en utilisant PCI Express ; estimé pouvoir fournir 25 Gbit/s par voie[9]. Cette fonctionnalité est désactivée sur Titan V.
  • Coeurs Tensor : un coeur tensor est une unité qui multiplie deux matrices 4×4 en FP16, puis ajoute une troisième matrice en FP16 ou FP32 au résultat en utilisant des opérations fused multiply-add, et obtient un résultat FP32 qui peut ensuite être éventuellement rétrogradé en un résultat FP16[10]. Les coeurs Tensor sont destinés à accélérer l'entraînement des réseaux de neurones[10]. Les coeurs Tensor de Volta sont de la première génération tandis qu'Ampere possède des coeurs Tensor de 3ème génération[11],[12]
  • Décodage vidéo hardware PureVideo (en) avec l'ensemble de caractéristiques I

Produits

Volta a été annoncé comme la microarchitecture de GPU de la génération Xavier du SoC Tegra axé sur les voitures autonomes[13],[14].

Lors de la "keynote" de la GPU Technology Conference annuelle du 10 mai 2017, Nvidia a officiellement annoncé la microarchitecture Volta en même temps que le Tesla V100[2]. Le GPU Volta GV100 est fabriqué avec un procédé 12 nm utilisant de la mémoire HBM2 avec une bande passante de 900 GB/s[15].

Nvidia a officiellement annoncé le TITAN V le 7 décembre 2017[16],[17].

Nvidia a officiellement annoncé le Quadro GV100 le 27 mars 2018[18].

Modèle Date de lancement Code Name (s) Fab
(nm)		 Nb. de transistors
(milliards)		 Taille de puce
(mm2)		 Interface Bus Configuration des coeurs Nombre de SM[note 1] Nb. Graphics
Processing
Clusters[note 2]		 Taille du Cache L2
(MiB)		 Fréquence d'horloge Fillrate Mémoire Puissance de calcul (GFLOPS) TDP
(Watts)		 Support de NVLink Prix de lancement
(USD)
Coeurs CUDA[note 3] Coeurs Tensor[note 4] Fréq. horloge base
(MHz)		 Fréq. horloge Boost
(MHz)		 Mémoire
(MT/s)		 Pixel
(GP/s)		 Texture
(GT/s)		 Taille
(GiB)		 Bande passante
(GB/s)		 Type
de bus		 Largeur
du bus
(bit)		 Simple
précision (boost)
 Double
précision (boost)
 Demi-précision (boost)
MSRP
Nvidia Titan V[19] 7 décembre 2017 GV100-400-A1 TSMC 12 nm 21.1 815 PCIe 3.0 ×16 5120:320:96 640 80 6 4.5 1200 1455 1700 139.7 465.6 12 652.8 HBM2 3072 12288 (14899) 6144 (7450) 24576 (29798) 250  Non 2999
Nvidia Quadro GV100[20] 27 mars 2018 GV100 5120:320:128 6 1132 1628 1696 208.4 521 32 868.4 4096 11592 (16671) 5796 (8335) 23183 (33341) Oui 8999
Nvidia Titan V CEO Edition[21],[22] 21 juin 2018 1200 1455 1700 186.2 465.6 870.4 12288 (14899) 6144 (7450) 24576 (29798) N/A
  1. Un Streaming Multiprocessor (SM) comprend 64 coeurs CUDA et 4 TMU.
  2. Un Graphics Processing Cluster (GPC) comprend 14 Streaming Multiprocessors.
  3. Nb. coeurs CUDA : Nb. TMU : Nb. ROP
  4. Un coeur Tensor est un FPU multi-précision spécialement conçu pour l'arithmétique matricielle.

Notes et références
  1. (en) Geoff Gasior, « Nvidia's Volta GPU to feature on-chip DRAM », The Tech Report, (consulté le )
  2. (en) Ryan Smith, « The NVIDIA GPU Tech Conference 2017 Keynote Live Blog », (consulté le )
  3. « Nvidia Turing : la piste gaming se précise, rien avant l'été », sur www.lesnumeriques.com (consulté le )
  4. (en-US) « NVIDIA Volta AI Architecture | NVIDIA », sur NVIDIA (consulté le )
  5. Damien Triolet, « Nvidia annonce Pascal: NVLink, stacked DRAM, 2016 », sur hardware.fr,
  6. (en) Zak Killian, « Report: TSMC set to fabricate Volta and Centriq on 12-nm process », The Tech Report, (consulté le )
  7. (en) Luke Durant, Olivier Giroux, Mark Harris et Nick Stam, « Inside Volta: The World's Most Advanced Data Center GPU », sur Nvidia developer blog,
  8. (en) Geoff Gasior, « Nvidia's Volta GPU to feature on-chip DRAM », The Tech Report,
  9. (en) Agam Shah, « Nvidia's NVLink 2.0 will first appear in Power9 servers next year », PC World, (consulté le )
  10. (en) Mark Harris, « CUDA 9 Features Revealed: Volta, Cooperative Groups and More », (consulté le )
  11. (en) « NVIDIA Ampere Architecture In-Depth »,
  12. (en) « ? »
  13. (en) Ian Cutress et Billy Tallis, « CES 2017: Nvidia Keynote Liveblog », sur AnandTech, (consulté le )
  14. (en-US) « NVIDIA DRIVE Xavier, World's Most Powerful SoC, Brings Dramatic New AI Capabilities | NVIDIA Blog », sur The Official NVIDIA Blog, (consulté le )
  15. (en) Ryan Smith, « Nvidia Volta Unveiled », AnandTech, (consulté le )
  16. (en) « NVIDIA TITAN V Transforms the PC into AI Supercomputer »
  17. (en) « Introducing NVIDIA TITAN V: The World's Most Powerful PC Graphics Card »
  18. (en) « NVIDIA Reinvents the Workstation with Real-Time Ray Tracing »
  19. (en-US) « Introducing NVIDIA TITAN V: The World's Most Powerful PC Graphics Card », sur NVIDIA (consulté le )
  20. (en) « NVIDIA Quadro GV100 » (consulté le )
  21. (en) Ryan Smith, « NVIDIA Unveils & Gives Away New Limited Edition 32GB Titan V "CEO Edition" » (consulté le )
  22. (en) « NVIDIA TITAN V CEO Edition », TechPowerUp (consulté le )
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