Ada Lovelace, appelée également Lovelace, est le nom de code d'une microarchitecture de processeur graphique (GPU) développée par Nvidia pour succéder à l'architecture Ampere, annoncée officiellement le . Elle est nommée d'après la mathématicienne anglaise Ada Lovelace qui est souvent considérée comme la première programmeuse d'ordinateur et est la première architecture de Nvidia à comprendre le nom et le prénom de l'éponyme. Nvidia a annoncé l'architecture en même temps que les nouveaux GPU grand public GeForce 40 series et les cartes graphiques pour stations de travail RTX 6000 Ada Generation. Les nouveaux GPU utilisent le nouveau procédé 5 nm "4N" de TSMC qui offre une meilleure efficacité par rapport aux procédés précédents Samsung 8 nm et TSMC N7 utilisés par Nvidia sur sa précédente génération d'architecture, Ampere. right|thumb|Daguerreotype d'Ada Lovelace, éponyme de l'architecture

Historique L'architecture Ada Lovelace succède à l'architecture Ampere qui avait été introduite en 2020. L'architecture Ada Lovelace a été annoncée par le CEO de Nvidia Jensen Huang lors d'une "keynote" au GTC 2022 le , architecture équipant les futurs GPU Nvidia pour les cartes graphiques pour jeux vidéo, les stations de travail et les centres de données.

Détails architecturaux Les améliorations architecturales de l'architecture Ada Lovelace sont les suivantes : CUDA Compute Capability 8.9 Procédé TSMC 4N (conçu spécialement pour NVIDIA) - à ne pas confondre avec le procédé standard N4 de TSMC Cœurs Tensor de génération supportant les formats FP8, FP16, bfloat16, TensorFloat-32 (TF32) et l'accélération du traitement des matrices creuses Cœurs Ray Tracing de génération, avec ray tracing concurrent, ombrage et calcul Shader Execution Reordering (SER) Codeur/décodeur vidéo Nvidia (NVENC/NVDEC) avec codage matériel à fonction fixe de AV1 en 8K 10-bit 60 FPS Pas de support de NVLink

Streaming multiprocessors (SMs) Cœurs CUDA 128 cœurs CUDA sont présents dans chaque SM. L'architecture en elle-même ne change pas par rapport à la génération Ampère. Nous avons 4 clusters SIMD16 à double voie (FP32 et/ou INT32) et 4 autres SIMD16 à unique voie (INT32). Rajoutons les 4 clusters SIMD4 pour les opérations spéciales (SFU). Les calculs en double précision (FP64) sont assurés par une ALU unique à chaque SM.

Cœurs RT Ada Lovelace possède des cœurs RT de génération. La carte RTX 4090 possède 128 cœurs RT, à comparer aux 84 de la génération précédente RTX 3090 Ti. Ces 128 cœurs RT peuvent fournir une puissance de calcul allant jusqu'à 191 TFLOPS, avec 1,49 TFLOPS par cœur RT. Un nouvel étage dans le pipeline de ray tracing appelé Shader Execution Reordering (SER) est ajouté dans l'architecture Lovelace, pour lequel Nvidia revendique une augmentation de la performance d'un facteur deux dans les taches de ray tracing.

Cœurs Tensor La génération de cœurs Tensor de Lovelace supporte la technologie IA utilisée dans les techniques de génération d'images DLSS 3. Tout comme Ampere, chaque SM contient 4 cœurs Tensor mais au total Lovelace contient un plus grand nombre de cœurs Tensor, étant donné son nombre plus important de SM.

Fréquence d'horloge Il y a une augmentation significative des fréquences d'horloge avec l'architecture Ada Lovelace, la fréquence d'horloge de base de la RTX 4090 étant plus élevée que la fréquence d'horloge Boost de la RTX 3090 Ti. RTX 2080 Ti RTX 3090 Ti RTX 4090 Architecture Turing Ampere Ada Lovelace Fréquence horloge de base (MHz) 1350 1560 2235 Fréquence horloge Boost (MHz) 1635 1860 2520

Sous-système mémoire et mémoire cache RTX 2080 Ti RTX 3090 Ti RTX 4090 Architecture Turing Ampere Ada Lovelace Cache de données L1 6.375 Mo (96 ko par SM) 10.5 Mo (128 ko par SM) 16 Mo (128 ko par SM) Cache L2 5.5 Mo 6 Mo 72 Mo La puce AD102 Lovelace pleinement fonctionnelle possède 96 Mo de cache L2, une augmentation d'un facteur 16 par rapport aux 6 Mo dans la puce GA102 basée sur Ampere. Le GPU ayant accès à une grande quantité de cache L2, cela avantage les opérations complexes comme le ray tracing comparé à un GPU recherchant ses données dans la mémoire vidéo GDDR qui est plus lente. Reposant moins sur des accès mémoire pour stocker des données volumineuses et fréquemment accédées signifie qu'un bus mémoire plus étroit peut être utilisé en tandem avec un grand cache L2.

Chaque contrôleur mémoire utilise une connexion 32 bits, avec un nombre maximum de 12 contrôleurs, donnant une largeur de bus mémoire combinée de 384 bits. L'architecture Lovelace peut utiliser soit la mémoire GDDR6, soit la GDDR6X. La mémoire GDDR6X est présente dans les modèles GeForce RTX 40 series (ordinateurs fixes) tandis que la mémoire GDDR6 plus sobre en énergie est utilisée dans les versions correspondantes pour portables et dans les GPU pour stations de travail RTX A6000.

Efficacité énergétique et procédé de fabrication L'architecture Ada Lovelace peut utiliser des tensions d'alimentation plus faibles que son prédécesseur. Nvidia revendique une augmentation de performance d'un facteur deux pour la carte RTX 4090 au même niveau de puissance 450 W, par rapport au vaisseau amiral de la génération précédente RTX 3090 Ti.

La meilleure efficacité énergétique peut être attribuée en partie au procédé de fabrication ("process node") plus fin utilisé par l'architecture Lovelace. L'architecture Ada Lovelace est fabriquée avec le procédé de pointe 4N de TSMC, un procédé customisé pour Nvidia. L'architecture de la génération précédente Ampere utilisait le procédé 8N de Samsung datant de 2018, qui était déjà âgée de deux ans lors du lancement d'Ampere. La puce AD102 avec ses 76,3 milliards de transistors a une densité de transistors de 125,5 millions par mm2, une augmentation de 178 % de la densité par rapport aux 45,1 millions par mm2 du GA102.

Moteur multimédia L'architecture Lovelace utilise le nouveau codeur vidéo de 8ème génération de Nvidia et le décodeur vidéo de 7ème génération NVDEC introduit par Ampere.

Le codage matériel de AV1 supportant jusqu'à une résolution 8K à 60 FPS en couleur 10 bits a été rajouté dans NVENC, permettant une meilleure qualité vidéo avec un débit binaire plus faible comparé aux codecs H.264 et H.265. Nvidia estime que son codeur de AV1 dans NVENC intégré dans l'architecture Lovelace est 40 % plus efficace que le codeur H.264 de l'architecture Ampere.

L'architecture Lovelace a été critiquée pour ne pas supporter la connexion DisplayPort 2.0 qui permet une bande passante plus élevée et utilise à la place la version plus ancienne DisplayPort 1.4a qui est limitée à une bande passante maximale de 32 Gbps. En conséquence, les GPU Lovelace pourraient être limités par le débit maximal de DisplayPort 1.4a malgré la capacité du GPU à supporter des débits plus élevés. Les GPU Intel Arc qui sont également sortis en supportent DisplayPort 2.0. L'architecture RDNA 3 concurrente d'AMD sortie juste deux mois plus tard que Lovelace supporte DisplayPort 2.1.

Puces Ada Lovelace +Comparison des puces Ada Lovelace Puce AD102 AD103 AD104 AD106 AD107 Taille de puce (mm) 609 379 294 188 159 Nb. transistors (G) 76.3 45.9 35.8 22.9 18.9 Densité de transistors(MTr/mm) 125.3 121.1 121.8 121.8 118.9 Nb. Graphics processingclusters (GPC) 12 7 5 3 2 Nb. Streamingmultiprocessors (SM) 144 80 60 36 24 Nb. cœurs CUDA 18432 10240 7680 4608 3072 Nb. TMU 576 320 240 144 96 Nb. ROP 192 112 80 64 32 Nb. cœurs tenseur 576 320 240 144 96 Nb. cœurs RT 144 80 60 36 24 Cache L1 18 Mo 10 Mo 7,5 Mo 4,5 Mo 3 Mo 128 ko par SM Cache L2 (Mo) 96 64 48 32

Produits basés sur Ada Lovelace Cartes graphiques pour jeux vidéo GeForce 40 series GeForce RTX 4050 (mobile) (AD107) GeForce RTX 4060 (mobile) (AD107) GeForce RTX 4060 Ti (AD106) GeForce RTX 4070 (mobile) (AD106) GeForce RTX 4070 (AD104) GeForce RTX 4070 Ti (AD104) GeForce RTX 4080 (mobile) (AD104) GeForce RTX 4080 (AD103) GeForce RTX 4090 (mobile) (AD103) GeForce RTX 4090 (AD102)

Domaine professionnel Stations de travail de bureau

Modèle Date de lancement Prix de lancement (USD) Nom de codeTransistors (milliards) Taille de puce (mm) Configurationdes cœurs Nombre de SM Cache Fréq. horloge Fillrate Mémoire Puissance de calcul (TFLOPS) TDP (W) L1 (Mo) L2 (Mo) Cœurs (MHz) Mémoire (Gb/s) Pixel (GPx/s) Texture (GTex/s) Type Taille (Go) Bande passante (Go/s) Largeur de bus (bits) Demi-précision(boost) Simple précision(boost) Double précision(boost) Calcultensoriel[sparse] 21 mars 2023 1250 AD104-400 35.8 294.5 6144 192:80:48:192 48 6 48 1290 (1565) 16 103.2 (125.2) 247.68 (300.48) GDDR6 20 320 160 (19.2) 153.4 [306.8] 70 20 janvier 2023 6799 AD102-300 76.3 608.4 18176 568:192:142:568 142 17.75 96 915 (2505) 20 175.68 (480.96) 519.72 (1422.84) 48 960 384 (91.1) 728.5 [1457.0] 300

Stations de travail portables Modèle Date de lancement Nom de codeTransistors (milliards) Taillede puce (mm) Configuration des cœurs Nombre de SM Cache Fréq. horloge Fillrate Mémoire Puissance de calcul (TFLOPS) TGP (W) L1 (Mo) L2 (Mo) Cœurs (MHz) Mémoire (Gb/s) Pixel (GPx/s) Texture (GTex/s) Type Taille (Go) Bande passante (GB/s) Largeurde bus (bits) Demi-précision(boost) Simple précision(boost) Double précision(boost) Calcultensoriel[sparse] 21 mars 2023 AD107 146 3072 96:32:24:96 24 3 12 930 (1455) 14 29.76 (46.56) 89.28 (139.68) GDDR6 8 224 128 35 1635 (2115) 16 52.32 (67.68) 156.96 (203.04) 256 (14.5) 115.8 [231.6] 35–140 AD106 22.9 190 4608 144:48:36:144 36 4.5 32 1395 (1695) 66.96 (81.36) 200.88 (244.08) (19.9) 159.3 [318.6] AD104 35.8 294.5 5120 160:64:40:160 40 5 48 1290 (1665) 18 82.56 (106.56) 206.4 (266.4) 12 432 192 (23.0) 184.3 [368.6] 60–140 7424 232:80:58:232 58 7.25 1290 (1665) 103.2 (133.2) 299.28 (386.28) (33.6) 269.0 [538.0] 80–175 AD103 45.9 378.6 9728 304:112:76:304 76 9.5 64 1335 (1695) 149.52 (189.84) 405.84 (515.28) 16 576 256 (42.6) 340.9 [681.8]

Centre de données Modèle Date de lancement Prix delancement (USD) Nom de codeTransistors (milliards) Taille depuce (mm) Configurationdes cœurs Nombre de SM Cache Fréq. horloge Fillrate Mémoire Puissance de calcul (TFLOPS) TBP (W) L1 (Mo) L2 (Mo) Cœurs (MHz) Mémoire (MHz) Pixel (GPx/s) Texture (GTex/s) Type Taille (Go) Bande passante (GB/s) Largeurde bus (bits) Demi-précision(boost) Simple précision(boost) Double précision(boost) Calcultensoriel[sparse] 21 mars 2023 $ AD104-???-A1 35.8 295 7680 240:80:60:240 60 7.5 48 795 (2040) 1313 63.6 (163.2) 190.8 (489.6) GDDR6X 24 504.2 192 285 13 octobre 2022 $ AD102-895-A1 76.3 608.4 18176 568:192:142:568 142 17.75 96 735 (2490) 2250 58.8 (199.2) 176.4 (597.6) GDDR6 48 864 384 300 $ AD102-???-A1 48 1005 (2475) 80.4 (198.0) 241.2 (594.0) 24 $ AD102-???-A1

Références

Catégorie:Processeur graphique Catégorie:Microarchitecture Nvidia Catégorie:2022 en informatique