大解説！ 新世代GPU“Kepler”が性能2倍で省電力の理由：KeplerでGPUが動く時代に（1/4 ページ）

[本間文，ITmedia]

大きく変化したSMとCUDAコア

　NVIDIAは、開発コード名“Kepler”と呼んできた次世代アーキテクチャGPU「GeForce 600」シリーズを発表した。同社は、Keplerアーキテクチャの開発において「消費電力あたりのパフォーマンス」の向上を最も重視し、デスクトップPC向けGPUで最上位モデルとなる「GeForce GTX 680」では、消費電力あたりのパフォーマンスを、従来のシングルGPUで最上位モデルだったGeForce GTX 580と比べて2倍まで向上させた。

“Kepler”アーキテクチャを採用する最上位モデル「GeForce GTX 680」のダイ画像

　消費電力あたりのパフォーマンスが向上した理由には、GPUの核となるSM（Streaming Multiprocessor）の構成を見直し、新たに192基のCUDAコアで構成するSMX（Streaming Multiprocessor eXtreme）に進化したことが挙げられる。従来のGeForce GTX 580では、1基のSMが32基のCUDAコアで構成していたことを考えれば、SMあたりのコア数が6倍に増えたことになる。GeForce GTX 680では、このSMXを8組構成で1536基のCUDAコアを搭載する。これにより、GeForce GTX 680の消費電力あたりパフォーマンスがGeForce GTX 580の2倍にまで向上することが可能になった。

　GeForce GTX 680は、TSMCの28ナノメートルプロセスルールを採用し、35億個のトランジスタを集積する。そのダイサイズは294平方ミリで、GeForce GTX 560Tiより小さい。グラフィックスメモリのインタフェースは256ビット幅だが、動作クロック1.5GHzのGDDR5をグラフィックスメモリに採用することで、6Gbpsの転送レートを実現し、GeForce GTX 580と同じメモリ帯域を確保している。これにより、GeForce GTX 680のリファレンスデザインにおけるTDP（Thermal Design Power：熱設計電力）は、最上位モデルながら195ワットに抑えられており、外部補助電源コネクタも6ピン2基の構成で済んでいる。

GeForce GTX 680の主要スペック（写真＝左）。GeForce GTX 680のブロックダイヤグラム。192基のCUDAコアを統合するSMXを8構成も内蔵するので、GPU全体では1536基のCUDAコアを搭載することになる（写真＝中央）。SMXアーキテクチャでは192基のCUDAコアを統合したことで、GeForce GTX 580などのFermi世代に比べて消費電力あたりのパフォーマンスを2倍に引き上げることを可能にした（写真＝右）

GPU名	GeForce GTX 680	GeForce GTX 580	GeForce GTX 560 Ti
プロセスルール	TSMC 28ナノメートル	TSMC 40ナノメートル	TSMC 40ナノメートル
トランジスタ数	35億	30億	19億5000万
ダイサイズ	294平方ミリ	520平方ミリ	360平方ミリ
CUDAコア	1536	512	384
テクスチャユニット	128	64	64
テクスチャフィルタリングレート	128.8Gtexels/s	49.4Gtexels/s	52.6Gtexeles/s
ROP	32	48	32
2次キャッシュメモリ	512KB	768KB	512KB
ベースクロック（／プロセッサクロック）	1006MHz	722/1544MHz	822/1644MHz
ブーストクロック	1058MHz	-	ー
グラフィックスメモリ	GDDR5	GDDR5	GDDR5
メモリバス幅	256ビット	384ビット	256ビット
メモリ転送レート	6.0Gbps	4Gbps	4Gbps
メモリ帯域	192GB/s	192.4GB/s	128.3GB/s
TDP	195ワット	244ワット	170ワット
外部補助電源コネクタ	6ピン＋6ピン	8ピン＋6ピン	6ピン＋6ピン
DirectX	11.1	11	11
映像出力インタフェース	デュアルリンクDVI×2、HDMI、DisplayPort 1.2	デュアルリンクDVI×2、Mini HDMI	デュアルリンクDVI×2、Mini HDMI
画面出力	4	2	2
3D Vision Surround	最大3画面	1	1
バスインタフェース	PCI Express 3.0	PCI Express 2.0	PCI Express 2.0