A grafikus processzorok teljesítménye évről évre növekszik, ám a játékosok és a professzionális szintű felhasználók egyre nagyobb és nagyobb teljesítményre tartanak igényt, amit egy bizonyos idő után elég nehéz lesz biztosítani, hiszen több korlát is nehezíti a helyzetet. A 4k-s monitorok, illetve a 4k-s monitorokból álló megjelenítő-rendszerek terjedésével egyre nehezebb dolguk van a videokártya gyártóknak – főleg, ha több 4k-s monitort egy videokártyával szeretne használni az adott vásárló –, így a jelenlegi GPU architektúra rendszerek helyett ideje újakat, ütőképesebbeket keresni, amelyek kellő mozgásteret nyújtanak.
Az Nvidia szakemberei két amerikai egyetem, illetve a Barcelonában található szuperszámítógép központ kutatóival karöltve új ötletek után kutatnak, amelyek segítenek a fenti kihívás leküzdésében. Mivel a jelenlegi GPU felépítés esetében már nincsenek messze a technológiai korlátok, így mindenképpen érdemes új alternatívák után nézni, hiszen az SM tömbök növelése csak ideig-óráig nyújt megoldást – és mellesleg minél bonyolultabb egy GPU, annál nehezebb és költségesebb hibátlan darabokat gyártani belőle. Az Nvidia szerint a jelenlegi kilátások alapján valahol 128 SM tömbnél lehet a fizikai és technológiai határ, azaz ennél bonyolultabb GPU-t az aktuális technológiákkal nem lehet legyártani.
Megoldás lehet, ha egy nyomtatott áramköri lapra kettő vagy több GPU-t helyeznek, erre már voltak is példák, ám ez a megoldás nem túl hatékony. Egy probléma a sok közül, hogy nem egyszerű elosztani a terhelést a rendelkezésre álló grafikus processzorok között, így a programozóknak rengeteg munkájukba kerül, hogy a hardverben rejlő lehetőségeket minél hatékonyabban ki lehessen aknázni. És helykihasználás terén sem feltétlenül jó ez az út.
Sokkal ígéretesebbnek tűnik az úgynevezett MCM, azaz Multi-Chip-Module kivitel, amelynél egyetlen tokozáson belül több lapka is elhelyezkedik – itt több grafikus processzorra, valamint a hozzájuk tartozó fedélzeti memóriára kell gondolni. A több GPU-s felépítés jóvoltából kevésbé bonyolult grafikus processzorok is megfelelnek a célnak, amelyeket egyszerűbb és olcsóbb hibátlanul legyártani, a közöttük zajló kommunikációt pedig következő generációs, nagy adatátviteli sávszélességű összekötőkkel lehet biztosítani.
A kutatók az Nvidia saját GPU szimulátorát használva több képzeletbeli MCM modult, illetve Multi-GPU alapú kétutas rendszert is összeállítottak. Az összehasonlítás alapját, azaz a 100%-os teljesítményt egy 2 x 128 SM tömbbel rendelkező, optimalizálatlan Multi-GPU rendszer adta, ami a jelenlegi technológiákkal megépíthető. Az optimalizált változatban ehhez képest GPU oldali hardveres gyorsítótárazást alkalmaznak a távoli GPU memória esetében, ami érezhető gyorsulást hoz.
Az Optimized Multi-GPU oszlopban tehát két darab 128 SM tömbbel ellátott GPU működik együtt, optimalizált formában, vagyis itt klasszikus két GPU-s rendszerről van szó, amelyek 26,8%-kal gyorsabbak az optimalizálatlan rendszernél. Amennyiben a 256 SM tömböt négy kisebb GPU-t tartalmazó MCM formájában foghatja munkára a rendszer, akkor már 45,5%-os előny mutatkozik. Ha a modulok között több TB/s-os adatátviteli sávszélességet tudnának biztosítani, akkor az előny a 60%-ot is meghaladná, de erre egyelőre nincs mód. Mint ahogy arra sincs, hogy a 256 SM tömböt egyetlen nagy grafikus processzorba építsék, pedig ugye ez lenne a legjobb megoldás, csak kivitelezhetetlen.
Egyszóval az MCM GPU technológia ígéretesnek tűnik, igaz, azt sem szabad elfelejteni, hogy ezek csak egyszerű szimulációk, amelyek a később érkező technológiák lehetőségeit mutatják be. A korábbi pletykák alapján az AMD is hasonló úton indult el a következő generációs Navi grafikus processzor esetében, így az MCM-GPU koncepcióval várhatóan az ő térfelükön is találkozhatunk majd. A mérnökök tehát már dolgoznak a következő generációs kihívások leküzdésén – néha jó ebbe betekintést nyerni. Aki a teljes kutatási anyagra is kíváncsi, itt megtalálja PDF formátumban.
