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지포스 900 시리즈

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목차

1. 개요

지포스 900 시리즈는 엔비디아의 2세대 맥스웰 아키텍처를 기반으로 하는 GPU 시리즈이다. 28nm 공정으로 제조되었으며, 이전 세대인 지포스 700 시리즈(케플러)에 비해 향상된 성능과 전력 효율성을 제공한다. 1세대 맥스웰(GM10x)은 전력 효율성에 중점을 두었으며, 2세대 맥스웰(GM20x)은 동적 슈퍼 해상도(DSR) 등의 새로운 기술을 도입했다. 지포스 GTX 970은 하드웨어 사양 문제로 논란이 있었으며, 비동기 컴퓨팅 성능 문제도 제기되었다. 지포스 900M 시리즈는 노트북용 GPU로 2014년부터 2016년까지 출시되었으며, 일부 모델은 케플러 아키텍처를 기반으로 하기도 한다. 맥스웰 아키텍처의 후속 아키텍처는 파스칼이다.

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지포스 900 시리즈
개요
GTX 900 시리즈 로고와 슬로건
Nvidia GeForce GTX 900 시리즈 로고
GTX 980 Ti Founders Edition
Nvidia GeForce GTX 980 Ti Founders Edition
제품 정보
코드명GM20x
아키텍처맥스웰
출시일2014년 9월 18일
제품군지포스 시리즈
제품군 세부지포스 GT 시리즈, 지포스 GTX 시리즈
트랜지스터 수29억 4천만 개 (GM206), 52억 개 (GM204), 80억 개 (GM200)
제조사TSMC
제조 공정28 nm
엔트리 레벨해당 사항 없음
미드레인지지포스 GTX 950, 지포스 GTX 960
하이엔드지포스 GTX 970, 지포스 GTX 980
매니아지포스 GTX 980 Ti, 지포스 GTX TITAN X
OpenGL 버전OpenGL 4.6
Direct3D 버전Direct3D 12 (기능 레벨 12_1), Shader Model 6.7
OpenCL 버전OpenCL 3.0
Vulkan APIVulkan 1.3, SPIR-V
이전 세대지포스 800M 시리즈, 지포스 700 시리즈
다음 세대지포스 10 시리즈
지원 상태맥스웰 완전 지원

2. 아키텍처

맥스웰 마이크로아키텍처는 지포스 900 시리즈의 핵심 기술이다. 맥스웰은 크게 1세대와 2세대로 나뉜다.

1세대 맥스웰(GM10x)은 주로 전력 효율성을 높이는 데 초점을 맞췄다. L2 캐시 용량을 늘리고 메모리 버스를 줄여 전력 소비를 줄였다. 또한, 스트리밍 멀티프로세서(SM) 설계를 케플러(SMX)에서 맥스웰(SMM)로 변경하여 리소스 할당을 세분화하고, 워크로드에 따라 전력 효율을 높였다.[12][9]

2세대 맥스웰(GM20x)은 1세대 맥스웰의 개선된 효율성에 더해 여러 새로운 기술을 도입했다. 동적 슈퍼 해상도(DSR), 3세대 델타 컬러 압축, 멀티 픽셀 프로그래밍 샘플링, 엔비디아 VXGI (실시간 복셀-전역 조명), VR 다이렉트, 멀티 프로젝션 가속, 멀티 프레임 샘플링 안티 앨리어싱(MFAA) 등의 기술이 추가되었다.[13][14][15][16][17][18][19][20] 또한, HDMI 2.0을 지원한다.[22][23]

두 세대 맥스웰 모두 케플러에서 도입된 NVENC SIP 블록을 포함하여 비디오 인코딩 성능이 향상되었다. 2세대 맥스웰은 HEVC 인코딩을 지원하고, H.264 인코딩 해상도를 높였다.[19] 또한, PureVideo 기능 세트 E를 통해 비디오 디코딩 성능도 향상되었다.[12]

2. 1. 1세대 맥스웰 (GM10x)

1세대 맥스웰 GM107/GM108은 지포스 GTX 745, GTX 750/750 Ti 및 GTX 850M/860M (GM107)과 GT 830M/840M (GM108)으로 출시되었다. 이 칩들은 전력 효율성에 중점을 두었으며, 소비자에게 보이는 추가 기능은 거의 제공하지 않았다.[12]

엔비디아는 L2 캐시 용량을 GK107의 256KiB에서 GM107의 2MiB로 늘려 메모리 대역폭 요구량을 줄였다. 또한 메모리 버스를 GK106의 192비트에서 GM107의 128비트로 줄여 전력을 절감했다.[12] 스트리밍 멀티프로세서(SM) 설계도 케플러(SMX)에서 맥스웰(SMM)로 변경했다. 워프 스케줄러 구조는 케플러에서 상속되었지만, SMM 유닛 레이아웃은 분할되어 각 워프 스케줄러가 32개의 FP32 CUDA 코어, 8개의 로드/저장 유닛, 8개의 특수 기능 유닛을 제어한다. 이는 케플러의 SMX가 공유 풀에 스케줄링하는 것과 대조적이다.[9] 맥스웰에서는 리소스 공유를 위한 크로스바가 제거되었다.[9] 텍스처 유닛과 FP64 CUDA 코어는 여전히 공유된다.[12] SMM은 더 세분화된 리소스 할당을 가능하게 하여 전력을 절약한다. 엔비디아는 128개의 CUDA 코어 SMM이 192개의 CUDA 코어 SMX 성능의 86%를 가진다고 주장한다.[12] 각 그래픽 처리 클러스터(GPC)에는 케플러에서 최대 4개의 SMX 유닛, 1세대 맥스웰에는 최대 5개의 SMM 유닛이 포함된다.[12]

GM107은 CUDA 컴퓨트 기능 5.0을 지원하며, 동적 병렬 처리 및 하이퍼Q와 같은 기능도 전체 맥스웰 제품군에서 지원된다.

맥스웰은 32비트 정수에 대한 네이티브 공유 메모리 원자 연산과 네이티브 공유 메모리 32비트 및 64비트 비교 및 교환(CAS)을 제공한다.

엔비디아는 GDC 2017에서 맥스웰이 타일 기반 즉시 모드 래스터화 대신 타일 캐싱을 사용한다고 밝혔다.[11]

2. 1. 1. NVENC

맥스웰 기반 GPU는 케플러에서 도입된 NVENC SIP 블록을 포함하고 있다. 엔비디아의 비디오 인코더인 NVENC는 케플러 기반 GPU보다 1.5~2배 더 빠르며, 이는 비디오를 재생 속도의 6~8배 속도로 인코딩할 수 있음을 의미한다.[12]

2. 1. 2. PureVideo

엔비디아는 비디오 디코더 캐시와 메모리 효율성 증가로 인해 PureVideo 기능 세트 E 비디오 디코딩에서 8~10배의 성능 향상을 주장한다. 그러나 H.265는 전체 하드웨어 디코딩을 지원하지 않아, 하드웨어와 소프트웨어 디코딩을 혼합하여 사용한다.[12] 비디오 디코딩 시, 전력 소비를 줄이기 위해 맥스웰 GPU에서 새로운 저전력 상태 "GC5"가 사용된다.[12]

2. 2. 2세대 맥스웰 (GM20x)

2세대 맥스웰은 다음과 같은 여러 가지 새로운 기술을 도입했다.

  • 동적 슈퍼 해상도(DSR)[13]
  • 3세대 델타 컬러 압축[14]
  • 멀티 픽셀 프로그래밍 샘플링[15]
  • 엔비디아 VXGI (실시간 복셀-전역 조명)[16]
  • VR 다이렉트[17][18][19]
  • 멀티 프로젝션 가속[14]
  • 멀티 프레임 샘플링 안티 앨리어싱(MFAA)[20] (그러나 커버리지-샘플링 안티 앨리어싱(CSAA) 지원은 제거되었다)[21]
  • HDMI 2.0[22][23]


2세대 맥스웰은 ROP 대 메모리 컨트롤러 비율을 8:1에서 16:1로 변경했다.[24] 그러나, GTX 970에서는 일부 ROP가 일반적으로 유휴 상태인데, 이는 충분한 활성화된 SMM이 없어 작업을 할 수 없기 때문이며, 이로 인해 최대 채우기 속도가 감소한다.[25]

2세대는 NVENC를 업그레이드하여 HEVC 인코딩을 지원한다. 맥스웰 1세대 GM10x GPU의 NVENC가 H.264 1080p/60FPS 인코딩만 지원했던 것에 비해 H.264 인코딩 해상도를 1440p/60FPS 및 4K/60FPS로 지원한다.[19] 맥스웰 GM206 GPU는 완전한 고정 기능 HEVC 하드웨어 디코딩을 지원한다.[26][27]

GTX 970의 사양 문제는 사용자들이 이 카드가 4GB의 메모리를 탑재했음에도 불구하고 3.5GB를 넘는 메모리에 접근하는 경우가 드물다는 것을 발견하면서 처음 제기되었다. 추가적인 테스트와 조사를 통해 엔비디아는 이 카드가 상용화되기 전에 처음 발표된 사양이 사전 공지 없이 변경되었으며, 3.5GB 제한을 초과하는 메모리가 사용될 경우 성능 저하가 발생한다는 성명을 발표했다.[28][29][30] 이 카드의 백엔드 하드웨어 사양은 처음에 GTX 980과 동일하게 발표되었으나, L2 캐시의 양(GTX 980의 2MB에 비해 1.75MB)과 ROP의 수(980의 64개에 비해 56개)에서 차이가 있었다. 또한, 이 카드는 3.5GB 섹션과 0.5GB 섹션으로 메모리에 접근하도록 설계되었으며, 후자의 접근 속도는 전자의 7배 느리다는 사실이 밝혀졌다.[31]

이후 엔비디아는 이 카드가 겪은 축소로 인해 발생한 성능 문제를 완화하기 위해 특정 드라이버 수정을 약속했다.[32] 그러나 엔비디아는 나중에 이 약속이 오해였으며 GTX 970에 대한 특정 드라이버 업데이트는 없을 것이라고 해명했다.[33] 엔비디아는 환불을 원하는 고객에게 환불을 받을 수 있도록 지원하겠다고 밝혔다.[34] 2015년 2월 26일, 엔비디아 CEO 젠슨 황은 엔비디아 공식 블로그에 이 사건에 대해 사과하는 기록을 남겼다.[35] 2015년 2월에는 미국 캘리포니아 북부 지방 법원에 엔비디아와 기가바이트 테크놀로지를 상대로 허위 광고 혐의 집단 소송이 제기되었다.[36][37]

엔비디아는 전체 메모리 컨트롤러를 비활성화하지 않고 256KB의 L2 캐시와 8개의 ROP를 포함하는 개별 유닛을 비활성화할 수 있다고 밝혔다.[38] 이는 두 개의 GDDR5 컨트롤러를 관리하는 L2/ROP 유닛이 두 GDDR5 컨트롤러 간에 읽기 반환 채널과 쓰기 데이터 버스를 공유하기 때문에 한 세그먼트가 읽기 작업을 하는 동안 다른 세그먼트가 쓰기 작업을 하지 않는 한 메모리 버스를 고속 및 저속 세그먼트로 나누는 대가를 치른다.[38] 이는 GTX 970에 사용되며, 따라서 224비트 버스에서 3.5GB를 고속 세그먼트로, 32비트 버스에서 0.5GB를 저속 세그먼트로 갖는다고 설명할 수 있다.[38]

2016년 7월 27일, 엔비디아는 미국 집단 소송의 예비 합의에 동의하여 GTX 970 구매자에게 30USD의 환불을 제공했다.[36] 합의된 환불은 소비자가 이 카드를 구매할 때 얻을 수 있다고 생각했던 저장 및 성능 기능의 비용 일부를 나타낸다.[39]

맥스웰 시리즈는 DirectX 12를 완벽하게 지원하는 것으로 홍보되었지만,[2][40][41], Ashes of the Singularity 개발사인 옥사이드 게임즈는 맥스웰 기반 그래픽 카드가 비동기 컴퓨팅을 활용할 때 성능이 좋지 않다는 것을 밝혀냈다.[42][43][44][40] 이 핵심 기능은 드라이버에 의해 실제로 노출되었지만,[45] 엔비디아는 높은 성능 저하를 감수하면서 드라이버 기반의 심을 통해 이를 부분적으로 구현한 것으로 보인다.[44]

하드웨어 기반의 비동기 컴퓨팅을 완벽하게 구현한 AMD의 경쟁 GCN 기반 그래픽 카드와 달리,[46][47] 엔비디아는 소프트웨어 큐와 소프트웨어 배포자를 드라이버에 의존하여 비동기 작업을 올바른 장치로 분배할 수 있는 하드웨어 스케줄러로 전달할 계획이었다.[48] 따라서 맥스웰에서 비동기 컴퓨팅을 사용하려면 이 기능을 활성화하기 위해 게임과 GPU 드라이버가 모두 맥스웰에서 비동기 컴퓨팅에 맞게 특별히 코딩되어야 한다.[49] 3DMark Time Spy 벤치마크는 비동기 컴퓨팅을 활성화하거나 비활성화했을 때 눈에 띄는 성능 차이를 보여주지 않는다.[49] 맥스웰의 경우 드라이버에서 비동기 컴퓨팅을 비활성화한다.[49]

옥사이드는 엔비디아가 900 시리즈가 하드웨어에서 비동기 컴퓨팅을 구현하는 AMD 제품에 비해 불리해지는 것을 막기 위해 벤치마크에 비동기 컴퓨팅 기능을 아예 포함하지 않도록 압력을 가했다고 주장한다.[43]

맥스웰은 비동기 컴퓨팅을 위해 GPU를 정적으로 분할하여 작업을 동시에 실행할 수 있도록 해야 한다.[50] 각 파티션은 하드웨어 큐에 할당된다. 파티션에 할당된 큐가 비어 있거나 어떤 이유로든 작업을 제출할 수 없는 경우 (예: 큐의 작업이 해저드가 해결될 때까지 지연되어야 함), 해당 파티션과 해당 큐에 예약된 해당 파티션의 모든 리소스가 유휴 상태가 된다.[50] 따라서 비동기 컴퓨팅은 맥스웰의 정적 스케줄러와 함께 작동하도록 코딩되지 않은 경우 성능에 쉽게 부정적인 영향을 미칠 수 있다.[50] 또한 그래픽 작업은 컴퓨팅에 훨씬 더 비중을 두는 AMD의 GCN 기반 GPU보다 엔비디아 GPU를 훨씬 더 쉽게 포화시키기 때문에 엔비디아 GPU는 비동기 컴퓨팅으로 채울 수 있는 스케줄링 구멍이 AMD보다 적다.[50] 이러한 이유로 드라이버는 맥스웰 GPU가 모든 작업을 하나의 큐에 배치하고 각 작업을 직렬로 실행하도록 강제하며, 각 작업이 GPU를 포화시킬 수 있는지 여부에 관계없이 각 작업에 GPU의 분할되지 않은 리소스를 제공한다.[50]

3. 제품

엔비디아는 데스크톱용 지포스 900 시리즈 외에도 노트북용 지포스 900M 시리즈를 출시했다. 지포스 900M 시리즈는 910M부터 GTX 980M까지 다양한 모델을 포함한다.

모바일 칩의 경우, 일부 구현은 다른 사양을 사용할 수 있다.

지포스 900M 시리즈의 주요 특징은 다음과 같다:


  • 다양한 성능: 보급형 모델인 910M부터 고성능 모델인 GTX 980M까지 다양한 성능의 제품군을 제공하여 사용자의 요구에 맞는 선택지를 제공한다.
  • API 지원: DirectX 12, OpenGL 4.6, OpenCL 1.2, Vulkan 1.1 등 최신 API를 지원하여 다양한 게임 및 애플리케이션과의 호환성을 확보했다. (910M, 920M, 920MX, 930M, 930MX, 940M, 940MX, 945M, GTX950M, GTX960M 모델은 OpenCL 1.1, Vulkan은 미지원)
  • GDDR5 및 DDR3 메모리 지원: 일부 모델은 GDDR5 메모리를 지원하여 더 높은 대역폭과 성능을 제공하며, 일부 모델은 DDR3 메모리를 지원하여 가격 대비 성능을 높였다.


분류:엔비디아 지포스 그래픽 카드

3. 1. 지포스 900 (9xx) 시리즈

모델출시일코드명공정 (nm)트랜지스터 (10억)다이 크기 (mm2)버스 인터페이스코어 구성클럭 속도필레이트메모리처리 성능 (GFLOPS)TDP (W)SLI 지원출시 가격 (USD)
기본 (MHz)부스트 (MHz)메모리 (MT/s)픽셀 (GP/s)텍스처 (GT/s)크기 (GB)대역폭 (GB/s)버스 유형버스 너비 (비트)단정밀도배정밀도
지포스 GTX 950[88]2015년 8월 20일GM206-250TSMC
28HP		2.94227PCIe 3.0 x16768:48:3210241188660032.749.12105.7GDDR51281572.849.1902-way SLI$159
지포스 GTX 950 (OEM)[90]GM2062.942271024:64:32935500029.959.8280.01281914.959.8
지포스 GTX 960[91]2015년 1월 22일GM206-3002.942271024:64:3211271178700036.072.12 / 4112.11282308.072.1120$199
지포스 GTX 960 (OEM)[93]GM2045.23981280:80:48924500044.373.93120.01922365.473.9
지포스 GTX 970[94]2014년 9월 18일GM204-2005.23981664:104:5610501178700058.8109.23.5 + 0.5196.3 + 28.0224 + 323494.4109.21454-way SLI$329
지포스 GTX 980[96]2014년 9월 18일GM204-4005.23982048:128:6411261216700072.0144.14224.32564612.0144.1165$549
지포스 GTX 980 Ti[97]2015년 6월 1일GM200-31086012816:176:9610001075700096.0176.06336.53845632.0176.0250$649
지포스 GTX TITAN X[98]2015년 3월 17일GM200-40086013072:192:9610001075700096.0192.012336.53846144.0192.0250$999



지포스 GTX 970은 메모리 접근 방식 때문에 논란이 있었다. 4GB 메모리 중 3.5GB는 196GB/s의 속도로 접근 가능했지만, 나머지 0.5GB는 28GB/s의 속도로 접근하여 전체 메모리 공간 속도의 7분의 1에 불과했다.[95] 이로 인해 성능 저하 문제가 발생했으며, 엔비디아는 이에 대해 사과하고 환불을 원하는 고객에게 지원을 약속했다.[34][35]

3. 2. 지포스 900M (9xxM) 시리즈

일부 구현체들은 다른 사양을 사용할 수 있다.

모델런칭암호명팹 (nm)트랜지스터 (100만)다이 크기 (mm2)버스 인터페이스코어 구성클럭 속도필레이트메모리API 지원 (버전)처리 능력 (GFLOPS)TDP (와트)SLI 지원
기본 코어 클럭 (MHz)부스트 코어 클럭 (MHz)메모리 (MT/s)픽셀 (GP/s)텍스처 (GT/s)크기 (MiB)대역폭 (GB/s)버스 유형버스 폭 (비트)DirectXOpenGLOpenCL벌컨단정밀도배정밀도
GeForce 910M[129][130][131]2015년 8월 18일GF11728585116PCIe 3.0 x896:16:8775155018003.112.4102414.4DDR36412.0 (11_0)[113][114]4.61.1No297.6SP의 1/1233No
2015년 3월 15일GK20887384:16:85755755.139.220481.21.0441.618.4
GeForce 920M[132][133][134]2015년 3월 13일GF11758511696:16:877515503.112.410241.1No297.6SP의 1/12
GK20887384:32:169549547.630.520481.21.0732.722.9
GeForce 920MX[135][136]2016년 3월GM1081870148256:24:8107211768.5825.72048DDR3/GDDR5549SP의 1/3216
GeForce 930M[137][138]2015년 3월 13일384:24:89289417.422.32048DDR3712.722.333
GeForce 930MX[139][140]2016년 3월 1일DDR3/GDDR5
GeForce 940M[141][142][143]2015년 3월 13일GM107281870148PCIe 3.0 x16640:40:1610291100200216.541.2204816 - 80.2GDDR5/DDR31281.21.0131741.175No
GM108PCIe 3.0 x8384:16:88.216.564790.324.733
GeForce 940MX[144]2016년 3월 10일1870148384:16:8112212428.9826.932048/409616.02 (DDR3)
40.1 (GDDR5)		861.723
GeForce 945M[145][146][147]2015년GM107640:40:1610291085rowspan=216.4641.2rowspan=2rowspan=2DDR3/GDDR51281,317.1rowspan=275rowspan=2
GM108PCIe 3.0 x8384:24:8112212428.9826.9364861.723
GeForce GT 945A[148][149]2015년 3월 13일384:24:81072117618008.5825.73204814.4DDR333
GeForce GTX 950M[150][151]2015년 3월 13일GM1071870148PCIe 3.0 x16640:40:169141085501214.636.680DDR3/GDDR51281.2[115]1.0117036.5675No
GeForce GTX 960M[152][153]640:40:161029108516.541.2GDDR5131741.1665
GeForce GTX 965M[154][155]2015년 1월 5일GM20452003981024:64:32924950500030.260.412.0 (12_1)[113][114]194560.7860[156]Yes
GeForce GTX 970M[157]2014년 10월 7일1280:80:48924993501237.073.93072/6144120192[158]236573.975
GeForce GTX 980M[159]1536:96:641038112749.899.64096/8192160256[158]318999.6100
GeForce GTX 980 (노트북)[160]2015년 9월 22일2048:128:6410641216701072.11442242564612144145


4. 미래

맥스웰 다음 세대 아키텍처의 코드명은 파스칼이다.[161][162] 엔비디아는 파스칼 GPU에 스택형 DRAM, 통합 메모리, NVLink가 탑재될 것이라고 발표했다.[161][162] 파스칼 아키텍처 기반 최초의 GPU인 지포스 GTX 1080은 2016년 5월 27일에 출시되었다.[163]

5. 지원이 중단된 드라이버



368.81 드라이버는 윈도우 XP 및 윈도우 XP 64비트를 지원하는 마지막 드라이버이다.

32비트 운영 체제용 32비트 드라이버는 2018년 3월 391.35 드라이버 출시 이후 지원이 중단되었다.[99]

케플러 아키텍처 기반 노트북 GPU는 2019년 4월에 레거시 지원으로 전환되었으며, 2020년 4월 이후 중요한 보안 업데이트를 더 이상 받지 못하게 되었다.[100][101] 9xxM GPU 제품군 중 엔비디아 지포스 910M 및 920M이 이에 해당한다.

엔비디아는 470 드라이버 출시 이후, 윈도우 7 및 윈도우 8.1 운영 체제에 대한 드라이버 지원을 레거시 상태로 전환하고, 2024년 9월까지 해당 운영 체제에 대한 중요한 보안 업데이트를 계속 제공할 것이라고 발표했다.[102]

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