Nvidia GeForce 900-serien: Et Dybdegående Blik

Nvidia GeForce 900-serien, der blev lanceret som efterfølgeren til GeForce 700-serien, markerede et vigtigt skridt for Nvidia med introduktionen af den nye Maxwell-mikroarkitektur. Opkaldt efter den berømte fysiker James Clerk Maxwell, blev denne serie produceret med TSMC's 28 nm proces og lovede markante forbedringer inden for grafikkapacitet, programmeringsforenkling og især energieffektivitet sammenlignet med sine forgængere, GeForce 700- og 600-serierne.

Maxwell-arkitekturen blev annonceret allerede i september 2010, men de første forbrugerprodukter baseret på denne teknologi blev først frigivet i starten af 2014. Dette ventede tidspunkt vidnede om Nvidias engagement i at finjustere arkitekturen for at levere de lovede fordele. Men hvad gjorde Maxwell så speciel, og hvordan har 900-serien klaret sig over tid, især med hensyn til dens levetid og understøttelse?

Maxwell-arkitekturen: Effektivitet i Centrum

Med Maxwell ønskede Nvidia at revolutionere den måde, grafikkort behandlede data på, med et stærkt fokus på effektivitet. Dette blev opdelt i to hovedgenerationer:

Første Generation Maxwell (GM10x)

De første Maxwell-baserede chips, GM107 og GM108, blev lanceret som GeForce GTX 745, GTX 750/750 Ti og GTX 850M/860M (GM107) samt GT 830M/840M (GM108). Selvom disse chips ikke introducerede mange nye forbrugerrettede funktioner, var Nvidias primære mål at optimere strømforbruget. En af de mest bemærkelsesværdige ændringer var en markant forøgelse af L2-cachen fra 256 KiB på GK107 til 2 MiB på GM107. Dette reducerede behovet for hukommelsesbåndbredde, hvilket tillod Nvidia at skære hukommelsesbussen fra 192 bit på GK106 til 128 bit på GM107, hvilket yderligere sparede strøm.

En anden fundamental ændring var redesignet af Streaming Multiprocessoren (SM), som nu blev kaldt SMM (Streaming Multiprocessor Maxwell), i modsætning til Keplers SMX. Mens Keplers SMX-enheder havde delte ressourcepuljer, som krævede en tværforbindelse, der forbrugte strøm, opdelte SMM-designet ressourcerne i finere korn. Hver af de fire warp-schedulere i en SMM kontrollerede nu en specifik gruppe af 32 FP32 CUDA-kerner, 8 load/store-enheder og 8 specialfunktionsenheder. Dette fjernede behovet for tværforbindelsen og muliggjorde en mere præcis allokering af ressourcer, hvilket sparede strøm, især når arbejdsbyrden ikke var optimal for delte ressourcer. Nvidia hævdede, at en 128 CUDA-kerne SMM kunne levere 86% af ydeevnen fra en 192 CUDA-kerne SMX, hvilket understregede den forbedrede effektivitet.

GM107 understøttede CUDA Compute Capability 5.0, en forbedring fra tidligere generationer, og inkluderede funktioner som Dynamic Parallelism og HyperQ, der tidligere kun var tilgængelige på high-end Kepler-GPU'er. Maxwell introducerede også native shared memory atomic operations for 32-bit heltal og compare-and-swap (CAS) operationer, hvilket var vigtigt for avanceret parallel programmering.

NVENC og PureVideo forbedringer

Maxwell-baserede GPU'er indeholdt også NVENC SIP-blokken, Nvidias videoencoder, der allerede blev introduceret med Kepler. På Maxwell-kort var NVENC 1,5 til 2 gange hurtigere end på Kepler-baserede GPU'er, hvilket betød, at den kunne kode video 6 til 8 gange afspilningshastigheden. PureVideo, Nvidias videodekoder, oplevede også en 8 til 10 gange ydeevneforbedring i Feature Set E takket være en videodekoder-cache og øget hukommelseseffektivitet. Det er dog vigtigt at bemærke, at fuld hardwaredekodning af H.265 (HEVC) ikke var understøttet i første generation Maxwell; den var afhængig af en blanding af hardware- og softwaredekodning. En ny lavstrømstilstand, "GC5", blev introduceret for at spare strøm under videodekodning.

Anden Generation Maxwell (GM20x)

Den anden generation af Maxwell, som drev high-end GeForce 900-serien (som GTX 970, 980, 980 Ti og Titan X), introducerede en række nye og spændende teknologier:

• Dynamic Super Resolution (DSR): Tillod rendering af spil ved højere opløsninger og nedskalering til skærmens native opløsning for at opnå skarpere billeder.
• Third Generation Delta Color Compression: Forbedret farvekomprimering for at spare båndbredde.
• Multi-Pixel Programming Sampling: En optimering til teksturbehandling.
• Nvidia VXGI (Real-Time-Voxel-Global Illumination): En avanceret belysningsteknik for mere realistiske spilmiljøer.
• VR Direct: Forbedringer rettet mod virtual reality-ydeevne.
• Multi-Projection Acceleration: Optimeret til multi-display opsætninger.
• Multi-Frame Sampled Anti-Aliasing (MFAA): En ny anti-aliasing metode designet til at give billedkvalitet tæt på 4xMSAA med ydeevne tæt på 2xMSAA.

Derudover blev HDMI 2.0-understøttelse tilføjet, hvilket muliggjorde 4K-opløsninger ved 60Hz. Den anden generation Maxwell ændrede også ROP til hukommelsescontroller-forholdet fra 8:1 til 16:1. NVENC blev også opgraderet til at understøtte HEVC-kodning og H.264-kodning ved 1440p/60FPS og 4K/60FPS, en betydelig forbedring fra den første generation Maxwells 1080p/60FPS H.264-begrænsning. GM206-GPU'en understøttede fuld fastfunktions HEVC hardwaredekodning.

Kontroversen om Asynkron Beregning

Selvom Maxwell-serien blev markedsført som fuldt DirectX 12-kompatibel, opdagede spiludvikleren Oxide Games (udvikler af Ashes of the Singularity), at Maxwell-baserede kort ikke præsterede godt, når asynkron beregning (async compute) blev udnyttet fuldt ud. Det viste sig, at selvom denne kernefunktion var eksponeret af driveren, havde Nvidia kun delvist implementeret den via et driver-baseret shim, hvilket medførte en betydelig ydeevneomkostning. I modsætning til AMD's konkurrerende GCN-baserede grafikkort, der inkluderede en fuld hardware-baseret implementering af asynkron beregning, var Nvidia afhængig af driveren til at implementere en softwarekø og en softwarefordeler for at videresende asynkrone opgaver til hardwareschedulere.

Dette betød, at asynkron beregning på Maxwell krævede, at både et spil og GPU-driveren var specifikt kodet til asynkron beregning på Maxwell for at aktivere denne funktion effektivt. 3DMark Time Spy-benchmark viste ingen mærkbar forskel i ydeevne mellem aktiveret eller deaktiveret asynkron beregning, og driveren deaktiverede den faktisk for Maxwell-kort. Oxide Games hævdede endda, at dette førte til, at Nvidia pressede dem til ikke at inkludere funktionen i deres benchmark for at undgå at sætte 900-serien i en ufordelagtig position over for AMD's produkter.

Maxwell kræver, at GPU'en statisk partitioneres for asynkron beregning for at tillade opgaver at køre samtidig. Hvis en af køerne til en partition tømmes eller ikke kan udføre arbejde, vil partitionen og alle ressourcer, der er reserveret til den kø, gå i dvale. Asynkron beregning kunne derfor let skade ydeevnen på Maxwell, hvis den ikke var kodet til at fungere med Maxwells statiske scheduler. Af disse grunde tvang driveren et Maxwell-GPU til at placere alle opgaver i én kø og udføre hver opgave serielt, hvilket gav hver opgave GPU'ens udelte ressourcer, uanset om hver opgave kunne mætte GPU'en eller ej.

GTX 970 Hukommelseskontroversen

En af de mest omtalte kontroverser i 900-serien omhandlede GeForce GTX 970. Brugere opdagede, at selvom kortet blev markedsført med 4 GB hukommelse, sjældent brugte mere end 3,5 GB. Yderligere test afslørede, at kortets oprindeligt annoncerede specifikationer var blevet ændret uden varsel, før kortet blev kommercielt tilgængeligt.

Nvidia måtte erkende, at kortets back-end hardware specifikationer, der oprindeligt blev annonceret som identiske med GeForce GTX 980, faktisk adskilte sig. GTX 970 havde 1,75 MB L2-cache mod 2 MB i GTX 980 og 56 ROPs mod 64 i 980. Desuden blev det afsløret, at kortet var designet til at tilgå sin hukommelse som en 3,5 GB sektion plus en langsommere 0,5 GB sektion, hvor adgangen til sidstnævnte var op til 7 gange langsommere end den første.

Nvidia forklarede, at de var i stand til at deaktivere individuelle enheder, hver med 256KB L2-cache og 8 ROPs, uden at deaktivere hele hukommelsescontrollere. Dette resulterede i, at hukommelsesbussen blev opdelt i hurtige og langsomme segmenter, der ikke kunne tilgås samtidigt, medmindre det ene segment læste, mens det andet skrev. Dette var præcis, hvad der skete i GTX 970, som derfor havde 3,5 GB i sit højhastighedssegment på en 224-bit bus og 0,5 GB i et lavhastighedssegment på en 32-bit bus. Virksomheden lovede oprindeligt en specifik driverændring for at afhjælpe ydeevneproblemerne, men trak senere dette tilbage og forklarede det som en misforståelse. Nvidia tilbød dog at hjælpe kunder, der ønskede refusion.

I februar 2015 undskyldte Nvidias CEO, Jen-Hsun Huang, officielt for hændelsen. Dette førte til et gruppesøgsmål i USA, der anklagede Nvidia og Gigabyte Technology for falsk reklame. Den 27. juli 2016 indgik Nvidia et foreløbigt forlig og tilbød en refusion på 30 dollars for GTX 970-køb, som repræsenterede den del af omkostningerne til lager- og ydeevnefunktionerne, som forbrugerne antog, de fik, da de købte kortet.

Sammenligning af GTX 970 og GTX 980 Specifikationer

Er Nvidia 900-serien stadig en god GPU?

Ved sin lancering var 900-serien, især de anden generation Maxwell-kort, Nvidias topmodel og tilbød markant forbedret ydeevne sammenlignet med 700-serien og drastisk forbedret ydeevne i forhold til 600-serien. Disse GPU'er nød godt af et øget antal CUDA-kerner, forbedrede shader-modeller og en højere texture fill rate, blandt mange andre forbedringer. For spillere på det tidspunkt var 900-serien et fremragende valg, der leverede en imponerende balance mellem ydeevne og energieffektivitet. Dens introduktion af teknologier som DSR og MFAA var også fremsynede og forbedrede spiloplevelsen.

I dag, mange år efter dens udgivelse, er situationen dog en anden. Selvom 900-serien stadig kan køre mange ældre spil og nogle nyere titler ved lavere indstillinger, er den overhalet af nyere generationer af grafikkort. Den mangler understøttelse for nyere API'er og hardwarefunktioner, der er blevet standard, såsom fuld hardware ray tracing og DLSS. For de fleste moderne spil og applikationer vil en GPU fra en nyere serie give en betydeligt bedre oplevelse.

Afskaffet Support og Fremtidsperspektiver

Et afgørende spørgsmål for ejere af ældre hardware er, hvor længe producenten vil fortsætte med at understøtte den. For Nvidia GeForce 900-serien er svaret klart: Supporten er gradvist blevet udfaset og er nu stort set afsluttet.

• Windows XP/Windows XP 64-bit: Driver 368.81 var den sidste driver, der understøttede disse operativsystemer.
• 32-bit operativsystemer: 32-bit drivere blev afskaffet efter frigivelsen af driver 391.35 i marts 2018.
• Kepler-baserede Notebook GPU'er i 9xxM-serien: Nvidia GeForce 910M og 920M, som var baseret på den ældre Kepler-arkitektur (ikke Maxwell), overgik til ældre support i april 2019 og stoppede med at modtage kritiske sikkerhedsopdateringer efter april 2020.
• Windows 7 og Windows 8.1: Efter frigivelsen af 470-drivergrenen overgik driverunderstøttelsen for disse operativsystemer til ældre status. Nvidia vil dog fortsætte med at levere kritiske sikkerhedsopdateringer til disse operativsystemer indtil september 2024.
• Fuld Udvikler Support Afskaffet: I maj 2025 afskaffede Nvidia fuld udviklerunderstøttelse for Maxwell-, Pascal- og Volta-arkitekturerne, hvilket inkluderer hele GeForce 900-serien. Dette betyder, at der ikke længere vil blive udviklet nye drivere med funktionelle opdateringer eller optimeringer til disse kort.
• Sidste Drivergren: Den 1. juli 2025 annoncerede Nvidia, at drivergren 580 vil være den sidste til at understøtte disse arkitekturer. Dette markerer den endelige afslutning på driverunderstøttelse for 900-serien.

Denne gradvise udfasning betyder, at mens ældre drivere stadig vil fungere, vil nye spil og applikationer muligvis ikke fungere optimalt eller slet ikke, da de er afhængige af opdaterede drivere, der udnytter de nyeste hardwarefunktioner og optimeringer. For de fleste brugere betyder dette, at 900-serien nu er en 'legacy' produktlinje med begrænset fremtidig kompatibilitet og ydeevne.

Ofte Stillede Spørgsmål om GeForce 900-serien

Hvad er Maxwell-arkitekturen?

Maxwell er en mikroarkitektur for GPU'er udviklet af Nvidia, der fokuserer på forbedret energieffektivitet, ydeevne og forenklet programmering sammenlignet med tidligere generationer som Kepler. Den blev introduceret med Nvidia GeForce 900-serien.

Understøtter Nvidia stadig GeForce 900-serien?

Nej, den fulde udviklerunderstøttelse for GeForce 900-serien (og andre Maxwell-baserede kort) blev afskaffet i maj 2025. Drivergren 580, der blev annonceret den 1. juli 2025, vil være den sidste til at understøtte disse arkitekturer, hvilket markerer enden på nye driveropdateringer.

Hvad var GTX 970-kontroversen?

GTX 970-kontroversen handlede om, at kortet blev markedsført med 4 GB VRAM, men det viste sig, at de sidste 0,5 GB var betydeligt langsommere og kun sjældent blev brugt effektivt, hvilket førte til ydeevneproblemer under visse omstændigheder. Nvidia erkendte senere, at specifikationerne var blevet ændret, og at kortet havde en unik hukommelseskonfiguration med et langsommere segment.

Er et GeForce 900-serie kort godt til moderne spil?

Ikke længere. Selvom 900-serien var fremragende ved sin lancering, mangler den understøttelse for nyere teknologier som ray tracing og DLSS, og dens rå ydeevne er overhalet af moderne GPU'er. Den kan køre ældre spil, men vil kæmpe med de fleste nye titler ved højere indstillinger.

Hvad er Async Compute, og hvorfor var det et problem for Maxwell?

Async Compute (asynkron beregning) er en funktion, der tillader GPU'en at udføre flere opgaver samtidigt, hvilket potentielt kan forbedre ydeevnen. For Maxwell-kort var det et problem, fordi Nvidia primært implementerede det via driversoftware snarere end fuld hardware, hvilket resulterede i ydeevnetab og ineffektivitet sammenlignet med konkurrerende arkitekturer, der havde en fuld hardwareimplementering.

Samlet set repræsenterede Nvidia GeForce 900-serien en vigtig milepæl i GPU-udviklingen med sin innovative Maxwell-arkitektur og fokus på energieffektivitet. Selvom den stod over for visse kontroverser, leverede den imponerende ydeevne i sin tid og cementerede Nvidias position som en førende aktør på markedet. I dag er dens relevans primært historisk, da den er blevet erstattet af nyere, mere kraftfulde og bedre understøttede generationer af grafikkort.

Hvis du vil læse andre artikler, der ligner Nvidia GeForce 900-serien: Et Dybdegående Blik, kan du besøge kategorien Teknologi.