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Nvidia Turing: Neue GPU-Generation enthüllt, mit bis zu 48 GByte für bis zu 10.000 US-Dollar

Bis zu 48 GByte Speicher, 4608 Kerne und hohe Raytracing-Leistung: Nvidia zeigte erste Turing-Grafikkarten auf der Siggraph: Quadro RTX 5000, 6000 und 8000.

Nvidia Turing: Neue GPU-Generation enthüllt, Karten mit bis zu 48 GByte RAM

Nvidia-Chef Huang stemmt eine neue Turing-Grafikkarte in die Luft.

(Bild: Siggraph Keynote)

Nvidia hat erste Grafikkarten mit GPUs der Generation Turing vorgestellt. Dabei handelt es sich um Profi-Grafikkarten, die unter der Bezeichnung Quadro RTX laufen. Nvidia-Chef Jensen Huang unterstrich die besondere Eignung für Raytracing-Berechnungen aufgrund neuer RT-Kerne sowie der mit der Volta-Generation eingeführten und nun verbesserten Tensor Cores. Angekündigt wurden drei Varianten: Quadro RTX 5000, Quadro RTX 6000 und Quadro RTX 8000. Sie sollen im vierten Quartal des Jahres in den Handel kommen.

Nvidia Turing

(Bild: Siggraph Keynote, Nvidia)

Die Turing-GPU besteht aus 18,6 Milliarden Transistoren und hat eine Chipfläche von 754 mm². Nvidia vergleicht den Chip mit Pascal aus dem Jahr 2016, um Fortschritte diesbezüglich zu dokumentieren (Pascal: 11,8 Milliarden Transistoren, 471 mm²). Doch zieht man die im Jahr 2017 vorgestellte Volta-Generation zum Vergleich, dreht sich das Bild: Volta bringt auf 815 mm² 21 Milliarden Transistoren unter und enthält ebenfalls schon Tensor Cores – mit bis zu 640 Stück sogar mehr als Turing.

Die Tensor Cores wurden bei Turing allerdings verbessert – sie unterstützen nun nicht mehr nur Half Precision (FP16), sondern auch die Formate Int8 und Int4, was die Rechengeschwindigkeit verdoppelt beziehungsweise vervierfacht. Bei FP16-Berechnungen scheinen die Tensor Cores zum derzeitigen Kenntnisstand allerdings so leistungsfähig zu sein wie die Volta-Ableger – die von Nvidia veröffentlichten Werte beziehen sich auf die INT4-Leistung. In Zusammenspiel mit den neuen RT-Kernen, über die noch keine handfesten Details bekannt sind, soll die Raytracing-Leistung insgesamt deutlich ansteigen. Die Streaming-Multiprozessoren sollen bei Fused Multiplay Add (FMA) leistungsfähiger sein und eine höhere Geometrie-Leistung bieten, die enthaltenen Shader-Kerne wiederum unterstützen nun Variable Rate Shading.

Drei neue Quadro-Grafikkarten mit Turing-GPU.

(Bild: Siggraph-Keynote, Nvidia)

Die Quadro RTX 5000 enthält 3072 Kerne und 384 Tensor Cores. 16 GByte Speicher – erstmals GDDR6 – sind über 256 Datenleitungen mit der GPU verbunden. Dazu gibt Nvidia eine Raytracing-Leistung von 6 GigaRays/s an – diese ist abhängig von der Anzahl der verbauten Tensor Cores. Die Quadro RTX 5000 soll 2300 US-Dollar kosten.

Wesentlich mehr Leistung entfachen die Varianten Quadro RTX 6000 und Quadro RTX 8000. Beide werden von der gleichen GPU angetrieben – diese enthält 4608 Shader-Rechenkerne und 576 Tensor Cores. Die Rechenleistung gibt Nvidia mit 16 TFlops bei einfacher Genauigkeit sowie 10 GRays/s an. Der Hauptunterschied zwischen beiden Karten ist die Menge des verbauten Speichers: Die 6300 US-Dollar teure Quadro RTX 6000 bietet 24 GByte GDDR6-Speicher, die 10.000 US-Dollar teure Quadro RTX 8000 sogar 48 GByte. Dieser ist über 384 Leitungen angebunden und erreicht eine Transferrate von bis zu 672 GByte/s. Zur Leistungsaufnahme der neuen Quadro-Grafikkarten hat Nvidia noch keine Angaben gemacht.

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(Raytracing)

Mit Raytracing lassen sich fotorealistische 3D-Szenen erstellen – allerdings benötigt Raytracing im Vergleich zum etablierten Rasterizing-Verfahren eine um ein Vielfaches höhere Rechenleistung. Das Raytracing-Verfahren folgt der natürlichen Ausbreitung des Lichts nach den Gesetzen der Strahlenoptik – allerdings in umgekehrter Richtung: Ausgehend vom Auge eines virtuellen Betrachters schickt es für jeden Bildpunkt einen "Sehstrahl" in die darzustellende Szene und berechnet, auf welches Objekt der Strahl zuerst trifft. Dieses Objekt ist also an dieser Stelle des Bildes sichtbar. Im Gegensatz zu Rasterization projizieren Raytracer somit das Bildschirmraster auf die 3D-Szene.

Über NVLink lassen sich jeweils zwei Karten zusammenschalten. Alle Karten führen Bildsignale über vier DisplayPort-1.4-Anschlüsse aus und bieten überdies noch eine VirtualLink-kompatible USB-C-Buchse. Dell, HPE und Lenovo haben bereits angekündigt, Workstations mit den Turing-basierten Quadro-RTX-Grafikkarten anbieten zu wollen.

GeForce-Grafikkarten mit dem neuen Turing-Chip will Nvidia nach derzeitigem Kenntnisstand im Rahmen der Gamescom ankündigen. Die Turing-Architektur zielt dabei vor allem auf das Hybrid-Rendering, also der Kombination eines Rasterizing-Verfahrens mit Raytracing-Elementen. Spieleentwickler können so bestimmte Effekte durch Raytracing aufhübschen – etwa Area Shadows, Glossy Reflections und die Umgebungsverdeckung (Ambient Occlusion). Die Berechnungen lassen sich über Nvidias Raytracing-Schnittstelle RTX und Microsoft DXR durchführen. Dies unterstützen bereits die 3D-Engines, Unity, Frostbite, Unreal Engine und allegortithmic, außerdem sollen die Spielefirmen EA, Remedy und 4A Games Spiele mit entsprechenden Raytracing-Erweiterungen planen. Normale DirectX-11/12-Spiele profitieren von den Raytracing-Zusatzeinheiten allerdings nicht. (mfi)

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