Speciale Le novità di NVIDIA

Alla GPU Technology Conference, la casa di Santa Clara ci spiega le novità del 2014.

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Nel marzo del 1996 3dfx lanciò sul mercato l’acceleratore grafico Voodoo 1, il primo chip interamente dedicato alla grafica tridimensionale nei videogiochi. Solo tre anni più tardi, con l’arrivo delle GeForce 256, dotate di hardware Transform and Lighting, tutto cambiò, ponendo le basi per lo sviluppo delle GPU presenti oggi nei PC. Da allora ne è passata di acqua sotto i ponti: la tecnologia sviluppata da 3dfx è stata assorbita da NVIDIA, che nel frattempo è cresciuta in modo esponenziale, mentre molte altre aziende, come Matrox, S3, o Immagination Technologies, hanno preferito abbandonare il campo di battaglia, sconfitte. Fortunatamente, la guerra a colpi di benchmark con la rivale storica ATI, ora AMD, ha consentito un incessante progresso tecnologico, che ha portato a sviluppare soluzioni sempre più performanti e più parsimoniose nei consumi. Nessuno è in grado di prevedere cosa avverrà da qui a qualche anno ma le novità che si prospettano sembrano presagire un futuro roseo per le GPU, che col tempo sono riuscite a diversificare i propri campi di utilizzo. Un’ottima occasione per dare uno sguardo a ciò che ci aspetta è stata fornita NVIDIA, che ha organizzato pochi giorni fa la GPU Technology Conference, nella città di San Jose, in California.

Potenza da vendere

Quando Jen-Hsun Huang, CEO di NVIDIA, fa il suo ingresso in scena, la sala conferenze che ospita la manifestazione è gremita da oltre 3000 persone, tra giornalisti, operatori del settore e ospiti. Eventi di questo tipo sono spesso impostati secondo rigidi protocolli, per non lasciare nulla al caso. Il boss di NVIDIA però decide che sia meglio fare due passi prima di iniziare, concedendosi qualche minuto per salutare di persona i presenti all’evento, scambiando anche qualche parola col pubblico. L’atteggiamento rilassato di Jen-Hsun Huang lascia trasparire un’enorme sicurezza, sicurezza messa ben in mostra una volta salito sul palco, dove inizia a spiegare l’NVIDIA che verrà. Il primo nome grosso a fare il suo debutto è quello di Pascal, la generazione di GPU che avrà il compito di succedere a Maxwell. Messo da parte il nome Volta, che in precedenti occasioni era stato usato per identificare i prossimi chip della casa di Santa Clara, NVIDIA ha mostrato alcune delle peculiarità che caratterizzeranno questa nuova architettura. Innanzitutto, Jen-Hsun Huang ha chiarito fin dal primo momento che un grosso limite allo sviluppo delle prossime GPU è dato dalla ridotta ampiezza di banda tra il chip video e la CPU. In parole povere, gli attuali bus PCI-Express non sono in grado di gestire la mole di informazioni che sarà sprigionata dalle future schede video.

Per ovviare a questo limite, NVIDIA ha creato NVLink, un nuovo tipo di connessione tra CPU-GPU, ma anche tra più GPU in parallelo, che consentirà prestazioni tra le 5 e le 12 volte superiori rispetto ai bus attualmente disponibili. Prima di correre a cambiare scheda madre, è bene precisare che NVIDIA non intende abbandonare il supporto all’attuale standard PCI-Express: NVLink è infatti una tecnologia sviluppata in collaborazione con IBM ed è destinata esclusivamente ad utilizzi in ambito industriale o per la realizzazione di super computer. Pascal integrerà anche le tecnologie 3D Memory e 3D Packaging, che consentiranno un aumento ulteriore del bandwidth disponibile, permettendo inoltre un consumo energetico inferiore rispetto al passato. I grafici mostrati durante l’evento sembrano indicare che questa generazione di GPU offrirà prestazioni drasticamente più alte rispetto a quelle attuali, tuttavia è ancora troppo presto per fare delle considerazioni in questo senso. L’unica cosa certa è che il debutto della famiglia di GPU Pascal è previsto per il 2016, data che sembra confermare l’arrivo di soluzioni High-End basate su Maxwell per la fine dell’anno, se non addirittura per l’inizio del 2015.
Altro punto molto importante dell’evento è stata la presentazione della GeForce GTX Titan Z, una scheda video ultra pompata dal costo di 2999$, tasse escluse. Si tratta ovviamente di una soluzione indirizzata all’utilizzo professionale, per applicazioni come la computer grafica o il calcolo computazionale complesso. Per ottenere un tale livello prestazionale, NVIDIA ha unito la potenza di due chip GK110, gli stessi presenti sulla 780 Ti, coadiuvati da 6 GB di RAM GDDR5 per ogni GPU, per un totale di 12 GB; Titan Z integra la bellezza di 5760 CUDA Cores, che gli consentono di sprigionare 8 Teraflops di pura potenza. Come si è visto fino a questo momento, la maggior parte delle novità presentate è dedicata al settore professionale; sempre su questa strada è l’annuncio dell’arrivo sul mercato di IRAY VCA, uno chassis rack in grado di ospitare fino a otto GPU della famiglia Kepler, ciascuna delle quali fornita di ben 12 Gb di memoria video, per un massimo di 23040 CUDA Cores per ogni rack.

Architettura unificata?

Nei settori desktop ed enterprise le proposte NVIDIA sembrano raccogliere il favore degli utenti e delle imprese, ma la stessa cosa non si può certo dire per gli ambiti mobile, dove la famiglia Tegra non è riuscita ancora a convincere appieno. Quella che sembrava una buona occasione per scoprire la disponibilità di prodotti basati sul nuovo Tegra K1 si è rivelata invece un’ottima opportunità per comprendere il “grande disegno” messo a punto dall’azienda di Santa Clara. La roadmap mostrata riporta infatti un nome nuovo, Erista, il successore di K1. Jen-Hsun Huang non ha rivelato molti dettagli a riguardo: gli unici elementi certi sono l’architettura su cui sarà basato, Maxwell, e l’arrivo sul mercato, fissato per il 2015. Dopo Kepler dunque, anche l’ultimo chip sviluppata da NVIDIA per il settore desktop approderà in ambito mobile. Le parole di Jen-Hsun Huang hanno consentito di dare uno sguardo ancora più avanti nel tempo, lasciando intendere che anche Pascal subirà la stessa sorte. Appare chiaro ormai che il confine tra GPU desktop e mobile è destinato a diventare sempre meno marcato, consentendo vantaggi sia prestazionali che economici, per entrambi i campi di utilizzo. Da un lato, i costi di sviluppo si abbassano, puntando su tecnologie utilizzabili in più settori; dall’altro, le necessità energetiche delle soluzioni mobile impongono un’attenta riflessione sul rapporto performance-watt, portando enormi benefici che si riflettono sulle soluzioni desktop. A questo punto, parlare di architettura unificata non sembra più un’utopia, almeno in ottica futura.
Tornando al Tegra K1, l’evento è servito a mostrare un nuovo prodotto destinato agli sviluppatori, il Jetson TK1. Si tratta di una motherboard che integra al suo interno un SoC K1, dotato di quattro core Cortex A15, più uno per il risparmio energetico, oltre ovviamente a 192 CUDA Cores e a 2 Gb di memoria RAM per il sistema. Sono presenti inoltre tutte le classiche connessioni di input-output, tra cui prese USB 3.0, HDMI, Ethernet e Mini PCI-Express. Jetson TK1 potrà essere utilizzato in vari ambiti, dalla robotica alla medicina, consentendo la realizzazione di apparecchiature complesse al costo di 192$, in pratica un dollaro per ogni CUDA Cores.
Nel corso della manifestazione molta enfasi è stata posta sulle partnership strette da NVIDIA con vari rami dell’industria. Tra queste, alcune delle più importanti riguardano il settore automobilistico, con brand del calibro di AUDI e BMW, che integreranno nei loro prossimi modelli una soluzione appositamente sviluppata, il Tegra K1 VCM. VCM è l’acronimo di Vehicle Computing Module, un sistema che utilizza una serie di videocamere e di sensori in grado di riconoscere le situazioni di pericolo che si possono incontrare lungo strada. Tutte le informazioni vengono elaborate dal SoC NVIDIA, che definisce le risposte automatiche del veicolo in caso di problemi: ad esempio, il sistema è in grado di rilevare la presenza di ostacoli lungo la strada, attivando i freni se il pericolo non viene visto dal guidatore, o può agire sulla trazione dell’auto in caso di poca aderenza al manto stradale. Le applicazioni in questi ambiti sono davvero molte e l’interesse dell’industria automobilistica a riguardo lascia chiaramente intendere che nei prossimi anni i sistemi di sicurezza automatizzati diventeranno centrali per lo sviluppo del settore.
Parte della manifestazione è stata anche dedicata a NVIDIA SHIELD, la console portatile della casa di Santa Clara. Erano in molti ad aspettare l’annuncio sulla prossima versione della console, che tuttavia non è stata mostrata. In compenso, Jen-Hsun Huang ha colto l’occasione per ufficializzare l’arrivo di Portal, il pluripremiato titolo sviluppato da Valve. Il porting consentirà di accrescere la lista dei titoli esclusivi per la console, che non ha avuto il successo sperato fino a questo momento. Nonostante questo, NVIDIA sembra voler puntare su questo progetto, che mostra ancora ampi margini di miglioramento.

NVIDIA Chiusa questa GPU Technology Conference, il futuro di NVIDIA appare più chiaro. Da un lato le novità per il settore consumer sono state poche, come se l’azienda di Santa Clara volesse tenere celati i propri piani ancora per un po’. Dall’altro, la presenza di numerosi annunci dedicati al mercato enterprise lascia capire come l’intero settore si sia evoluto verso utilizzi più diversificati, consentendo a NVIDIA di avere a disposizione una base di vendita molto più ampia a cui proporre i propri prodotti. Pascal ha sicuramente attirato l’attenzione degli addetti ai lavori, tuttavia qualche parola sulle nuove soluzioni basate su Maxwell avrebbe chiarito meglio lo stato di sviluppo di questa architettura. Diverso è invece il discorso in ambito mobile, dove la strategia per il futuro appare ormai chiara, prevedendo una convergenza sempre più marcata tra soluzioni desktop e portatili. La presentazione della GTX TITAN Z è stata sicuramente impressionante, ma l’altissimo costo di questa soluzione non lascia dubbi sul fatto che si tratti di una scheda sviluppata per i professionisti e non per l’uso casalingo. Sempre che non si vogliano spendere 2999$ per giocare a Battlefield 4.