Serie GeForce 900

La primera generación de Maxwell GM107/GM108 se lanzó como GeForce GTX 745, GTX 750/750 Ti y GTX 850M/860M (GM107) y GT 830M/840M (GM108). Estos nuevos chips ofrecen pocas características adicionales orientadas al consumidor; Nvidia se centró en cambio en la eficiencia energética. Nvidia aumentó la cantidad de caché L2 de 256  KiB en GK107 a 2  MiB en GM107, reduciendo el ancho de banda de memoria necesario. En consecuencia, Nvidia redujo el bus de memoria de 192 bits en GK106 a 128 bits en GM107, ahorrando aún más energía. ^{[ 11 ]} Nvidia también cambió el diseño del multiprocesador de flujo del de Kepler (SMX), denominándolo SMM. La estructura del planificador de warp se hereda de Kepler, lo que permite que cada planificador emita hasta dos instrucciones independientes entre sí y en orden desde el mismo warp. La disposición de las unidades SMM está particionada de manera que cada uno de los 4 planificadores de warp en un SMM controla 1 conjunto de 32 núcleos FP32 CUDA, 1 conjunto de 8 unidades de carga/almacenamiento y 1 conjunto de 8 unidades de funciones especiales. Esto contrasta con Kepler, donde cada SMX tiene 4 planificadores que programan en un grupo compartido de 6 conjuntos de 32 núcleos FP32 CUDA, 2 conjuntos de 16 unidades de carga/almacenamiento y 2 conjuntos de 16 unidades de funciones especiales. ^{[ 12 ]} Estas unidades están conectadas por una matriz de conmutación que utiliza energía para permitir que los recursos se compartan. ^{[ 12 ]} Esta matriz de conmutación se elimina en Maxwell. ^{[ 12 ]} Las unidades de textura y los núcleos FP64 CUDA todavía se comparten. ^{[ 11 ]} SMM permite una asignación de recursos más precisa que SMX, ahorrando energía cuando la carga de trabajo no es óptima para recursos compartidos. Nvidia afirma que un  SMM de 128 núcleos CUDA tiene el 86 % del rendimiento de un  SMX de 192 núcleos CUDA. ^{[ 11 ]} Además, cada clúster de procesamiento gráfico (GPC) contiene hasta 4 unidades SMX en Kepler y hasta 5 unidades SMM en la primera generación de Maxwell. ^{[ 11 ]}

GM107 admite la capacidad de cómputo CUDA 5.0, en comparación con la 3.5 de las GPU GK110/GK208 y la 3.0 de las GPU GK10x. El paralelismo dinámico y HyperQ, dos características de las GPU GK110/GK208, también son compatibles con toda la línea de productos Maxwell.

Maxwell proporciona operaciones atómicas nativas de memoria compartida para enteros de 32 bits y operaciones nativas de comparación e intercambio (CAS) de 32 y 64 bits en memoria compartida, que pueden utilizarse para implementar otras funciones atómicas.

Aunque antes se pensaba que Maxwell utilizaba rasterización en modo inmediato basada en mosaicos , ^{[ 13 ]} Nvidia corrigió esto en la GDC 2017 diciendo que Maxwell en cambio utiliza almacenamiento en caché de mosaicos. ^{[ 14 ]}

La segunda generación de Maxwell introdujo varias tecnologías nuevas: Dynamic Super Resolution, ^{[ 15 ]} Third Generation Delta Color Compression, ^{[ 16 ]} Multi-Pixel Programming Sampling, ^{[ 17 ]} Nvidia VXGI (Real-Time-Voxel- Global Illumination ), ^{[ 18 ]} VR Direct, ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} Multi-Projection Acceleration, ^{[ 16 ]} y Multi-Frame Sampled Anti-Aliasing (MFAA) ^{[ 22 ]} (sin embargo, se eliminó la compatibilidad con Coverage-Sampling Anti-Aliasing (CSAA)). ^{[ 23 ]} También se agregó compatibilidad con HDMI 2.0. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

La segunda generación de Maxwell también cambió la relación ROP a controlador de memoria de 8:1 a 16:1. ^{[ 26 ]} Sin embargo, algunas de las ROP generalmente están inactivas en la GTX 970 porque no hay suficientes SMM habilitados para darles trabajo y, por lo tanto, reduce su tasa de llenado máxima. ^{[ 27 ]}

NVENC de segunda generación mejorado que admite codificación HEVC y agrega soporte para resoluciones de codificación H.264 a 1440p/60FPS y 4K/60FPS en comparación con NVENC en las GPU Maxwell GM10x de primera generación que solo admitían codificación H.264 1080p/60FPS. ^{[ 21 ]} La GPU Maxwell GM206 admite decodificación de hardware HEVC de función fija completa. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

Aunque la serie Maxwell se comercializó como totalmente compatible con DirectX 12, ^{[ 2 ] [ 30 ] [ 31 ]} Oxide Games, desarrollador de Ashes of the Singularity , descubrió que las tarjetas basadas en Maxwell no funcionan bien cuando se utiliza computación asíncrona. ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 30 ]}

Parece que, si bien esta característica principal está expuesta por el controlador, ^{[ 35 ]} Nvidia la implementó parcialmente a través de un shim basado en el controlador , lo que conlleva un alto costo de rendimiento. ^{[ 34 ]} A diferencia de las tarjetas gráficas de AMD basadas en GCN de la competencia , que incluyen una implementación completa de computación asíncrona basada en hardware, ^{[ 36 ] [ 37 ]} Nvidia planeaba depender del controlador para implementar una cola de software y un distribuidor de software para reenviar tareas asíncronas a los planificadores de hardware, capaces de distribuir la carga de trabajo a las unidades correctas. ^{[ 38 ]} Por lo tanto, la computación asíncrona en Maxwell requiere que tanto un juego como el controlador de GPU estén específicamente codificados para la computación asíncrona en Maxwell para habilitar esta capacidad. ^{[ 39 ]} El benchmark 3DMark Time Spy no muestra ninguna diferencia de rendimiento notable entre la computación asíncrona habilitada o deshabilitada. ^{[ 39 ]} La computación asíncrona está deshabilitada por el controlador para Maxwell. ^{[ 39 ]}

Oxide afirma que esto llevó a que Nvidia los presionara para que no incluyeran la función de computación asíncrona en su prueba de rendimiento, de modo que la serie 900 no estuviera en desventaja frente a los productos de AMD que implementan la computación asíncrona en hardware. ^{[ 33 ]}

Maxwell requiere que la GPU se particione estáticamente para la computación asíncrona para permitir que las tareas se ejecuten concurrentemente. ^{[ 40 ]} Cada partición se asigna a una cola de hardware. Si alguna de las colas asignadas a una partición se vacía o no puede enviar trabajo por alguna razón (por ejemplo, una tarea en la cola debe retrasarse hasta que se resuelva un peligro ), la partición y todos los recursos en esa partición reservados para esa cola quedarán inactivos. ^{[ 40 ]} Por lo tanto, la computación asíncrona podría perjudicar fácilmente el rendimiento en Maxwell si no está codificada para funcionar con el planificador estático de Maxwell. ^{[ 40 ]} Además, las tareas gráficas saturan las GPU de Nvidia mucho más fácilmente que las GPU basadas en GCN de AMD, que están mucho más orientadas a la computación, por lo que las GPU de Nvidia tienen menos huecos de planificación que podrían llenarse con computación asíncrona que las de AMD. ^{[ 40 ]} Por estas razones, el controlador obliga a una GPU Maxwell a colocar todas las tareas en una cola y ejecutar cada tarea en serie, y otorgar a cada tarea los recursos indivisos de la GPU, independientemente de si cada tarea puede saturar la GPU o no. ^{[ 40 ]}

Algunas implementaciones pueden utilizar especificaciones diferentes.

Los problemas con las especificaciones de la GeForce GTX 970 fueron reportados inicialmente por los usuarios al descubrir que las tarjetas, a pesar de contar con 4  GB de memoria, rara vez accedían a memoria por encima del  límite de 3,5 GB. Pruebas e investigaciones adicionales llevaron finalmente a Nvidia a emitir un comunicado en el que afirmaba que las especificaciones anunciadas inicialmente de la tarjeta habían sido alteradas sin previo aviso antes de su lanzamiento comercial, y que el rendimiento de la tarjeta se veía afectado una vez que  se utilizaba memoria por encima del límite de 3,5 GB. ^{[ 89 ] [ 90 ] [ 91 ]}

Las especificaciones de hardware de back-end de la tarjeta, anunciadas inicialmente como idénticas a las de la GeForce GTX 980, diferían en la cantidad de caché L2 (1,75  MB frente a 2  MB en la GeForce GTX 980) y el número de ROPs (56 frente a 64 en la 980). Además, se reveló que la tarjeta estaba diseñada para acceder a su memoria como una  sección de 3,5 GB, más  una de 0,5 GB, siendo el acceso a esta última 7 veces más lento que a la primera. ^{[ 92 ]} La compañía luego prometió una modificación específica del controlador para aliviar los problemas de rendimiento producidos por los recortes sufridos por la tarjeta. ^{[ 93 ]} Sin embargo, Nvidia aclaró más tarde que la promesa había sido un malentendido y que no habría una actualización específica del controlador para la GTX 970. ^{[ 94 ]} Nvidia afirmó que ayudaría a los clientes que quisieran reembolsos a obtenerlos. ^{[ 95 ]} El 26 de febrero de 2015, el CEO de Nvidia, Jen-Hsun Huang, publicó una disculpa pública en el blog oficial de Nvidia por el incidente. ^{[ 96 ]} En febrero de 2015 se presentó una demanda colectiva por publicidad engañosa contra Nvidia y Gigabyte Technology en el Tribunal de Distrito de los Estados Unidos para el Norte de California. ^{[ 97 ] [ 98 ]}

Nvidia reveló que puede deshabilitar unidades individuales, cada una con 256 KB de caché L2 y 8 ROPs, sin deshabilitar controladores de memoria completos. ^{[ 99 ]} Esto implica dividir el bus de memoria en segmentos de alta y baja velocidad que no pueden ser accedidos simultáneamente a menos que un segmento esté leyendo mientras el otro escribe, ya que la unidad L2/ROP que gestiona ambos controladores GDDR5 comparte el canal de retorno de lectura y el bus de datos de escritura entre los dos controladores GDDR5 y ella misma. ^{[ 99 ]} Esto se utiliza en la GeForce GTX 970, que, por lo tanto, puede describirse como con 3,5 GB en su segmento de alta velocidad en un bus de 224 bits y 0,5 GB en un segmento de baja velocidad en un bus de 32 bits. ^{[ 99 ]}

El 27 de julio de 2016, Nvidia acordó un acuerdo preliminar en la demanda colectiva estadounidense, ^{[ 97 ]} ofreciendo un reembolso de 30 dólares por la compra de la GTX 970. El reembolso acordado representa la parte del costo de las capacidades de almacenamiento y rendimiento que los consumidores asumieron que obtendrían al comprar la tarjeta. ^{[ 100 ]}