Với những người dùng phổ thông sẽ không chú ý tới kiến trúc của GPU sẽ ra sao, tuy nhiên việc thay thế kiến trúc sẽ đem tới khả năng làm việc hiệu quả hơn, tối ưu lượng điện tiêu thụ cũng như mang tới sức mạnh lớn hơn cho GPU. Mới đây NVIDIA quyết định thay thế kiến trúc GPU Turing bằng kiến trúc mới là Ampere cũng như được cho sức mạnh sẽ cao hơn 50% so với kiến trúc trước. Hãy cùng Hoàng Hà PC tìm hiểu về thông tin này nhé.
Kiến trúc NVIDIA Ampere là gì?
Trong lĩnh vực card đồ họa, NVIDIA liên tục cải tiến kiến trúc GPU nhằm nâng cao hiệu năng, chất lượng hình ảnh và khả năng tối ưu điện năng. Từ Maxwell, Pascal cho đến Turing, mỗi thế hệ đều đánh dấu những bước tiến đáng chú ý về công nghệ và sức mạnh xử lý.
Đặc biệt, kiến trúc Turing đã tạo ra bước ngoặt khi đưa Ray Tracing thời gian thực và DLSS (Deep Learning Super Sampling) đến gần hơn với game thủ. Tiếp nối nền tảng đó, NVIDIA phát triển kiến trúc Ampere với mục tiêu gia tăng hiệu năng xử lý, cải thiện khả năng Ray Tracing và AI, đồng thời tối ưu hiệu suất trên mỗi watt. Đây cũng là nền tảng quan trọng cho thế hệ GPU NVIDIA tiếp theo, hướng đến cả nhu cầu chơi game lẫn xử lý đồ họa và tính toán hiệu năng cao.
==> Xem thêm: Card Màn Hình Máy Tính PC Chính Hãng, Giá Rẻ Chuyên Đào Coin Tại Hoàng Hà PC
Cải tiến và ưu điểm của kiến trúc Ampere
Một trong những điểm đáng chú ý nhất của kiến trúc NVIDIA Ampere nằm ở những cải tiến toàn diện về hiệu năng xử lý, Ray Tracing, AI và hiệu suất năng lượng so với thế hệ Turing.
Hiệu năng tăng mạnh so với Turing
NVIDIA Ampere mang đến bước nhảy đáng kể về hiệu năng so với kiến trúc Turing. Thay vì cố định ở con số “cao hơn 50%”, mức cải thiện thực tế còn phụ thuộc vào từng GPU và tác vụ. Khi giới thiệu GeForce RTX 30 Series, NVIDIA công bố các GPU Ampere có thể đạt hiệu năng cao hơn tới 2 lần so với thế hệ Turing trong một số trường hợp.
Một trong những thay đổi quan trọng nằm ở thiết kế Streaming Multiprocessor (SM), với khả năng xử lý FP32 được nâng cao đáng kể. Ampere cũng trang bị RT Core thế hệ thứ hai để tăng tốc Ray Tracing và Tensor Core thế hệ thứ ba phục vụ các tác vụ AI như DLSS. Trên GA102, NVIDIA cho biết mỗi SM có thể thực hiện số phép toán FP32 mỗi chu kỳ gấp đôi so với SM của Turing.
Nhờ những cải tiến này, Ampere không chỉ nâng cao hiệu năng chơi game truyền thống mà còn cải thiện đáng kể khả năng xử lý Ray Tracing, AI và các tác vụ tính toán song song.
Hiệu suất năng lượng được cải thiện đáng kể
Thay vì mô tả Ampere là “tiết kiệm điện gấp đôi”, chính xác hơn nên nói kiến trúc này có hiệu suất trên mỗi watt (performance per watt) cao hơn Turing. Theo NVIDIA, ở cùng một mức hiệu năng, GPU Ampere có thể đạt hiệu quả năng lượng cao hơn tới 1,9 lần so với Turing.
Ampere được sản xuất trên nhiều tiến trình khác nhau tùy dòng GPU. GA100 dành cho trung tâm dữ liệu sử dụng tiến trình TSMC 7nm N7, trong khi GA102 và các GPU GeForce RTX 30 Series sử dụng tiến trình Samsung 8nm 8N tùy biến cho NVIDIA. Vì vậy, không nên gọi toàn bộ kiến trúc Ampere là “GPU NVIDIA Ampere 7nm”.
Bên cạnh tiến trình sản xuất, NVIDIA còn tối ưu thiết kế vi kiến trúc, mạch điện, bộ nhớ, hệ thống cấp nguồn, tản nhiệt và phần mềm. Những cải tiến này giúp Ampere cung cấp nhiều hiệu năng hơn trên mỗi watt, đặc biệt quan trọng đối với gaming, đồ họa chuyên nghiệp, AI và HPC.
==> Xem thêm: Bo Mạch Chủ, Bo Mạch Chủ cho PC Văn Phòng, Game Thủ, Máy Trạm, Giá Rẻ
Ứng dụng công nghệ và tích hợp Ray Tracing
Bên cạnh việc nâng cao hiệu năng xử lý truyền thống, kiến trúc NVIDIA Ampere còn tập trung mạnh vào Ray Tracing và AI, hai công nghệ đóng vai trò quan trọng trên dòng GeForce RTX 30 Series.
Ray Tracing với RT Core thế hệ thứ hai
Ampere được trang bị RT Core thế hệ thứ hai, cải thiện khả năng xử lý các phép tính liên quan đến Ray Tracing so với RT Core thế hệ đầu tiên trên Turing. Nhờ đó, GPU có thể tái tạo ánh sáng, phản xạ và bóng đổ chân thực hơn trong những tựa game hỗ trợ Ray Tracing mà vẫn duy trì hiệu năng tốt hơn.
Đáng chú ý, RT Core thế hệ thứ hai còn bổ sung khả năng tăng tốc Ray-Triangle Intersection và xử lý Motion Blur, giúp Ampere thích hợp không chỉ cho gaming mà còn cho các tác vụ dựng hình và render sử dụng Ray Tracing.
Tensor Core thế hệ thứ ba và DLSS
Ampere tiếp tục khai thác sức mạnh của AI thông qua Tensor Core thế hệ thứ ba. Trên GeForce RTX 30 Series, các Tensor Core này đóng vai trò quan trọng trong việc tăng tốc những thuật toán AI, nổi bật nhất là NVIDIA DLSS.
Ở thời điểm Ampere ra mắt, DLSS 2.0 sử dụng mô hình deep learning để dựng lại hình ảnh ở độ phân giải cao từ khung hình được render ở độ phân giải thấp hơn. Nhờ đó, GPU có thể tăng FPS đáng kể, đặc biệt khi bật Ray Tracing hoặc chơi ở độ phân giải cao, trong khi vẫn hướng tới duy trì chất lượng hình ảnh tốt.
Ngoài gaming, Tensor Core còn có thể được khai thác trong nhiều workload liên quan đến AI, sáng tạo nội dung và tính toán tăng tốc, tùy thuộc vào phần mềm và framework hỗ trợ.
RTX 3080 so với RTX 2080 Ti
Sự khác biệt giữa Turing và Ampere thể hiện khá rõ khi đặt GeForce RTX 3080 cạnh RTX 2080 Ti. RTX 2080 Ti từng là GPU gaming đầu bảng của thế hệ Turing, trong khi RTX 3080 thuộc thế hệ Ampere mới hơn và được NVIDIA định vị ở phân khúc thấp hơn RTX 3090.
RTX 3080 sở hữu kiến trúc SM mới, RT Core thế hệ thứ hai, Tensor Core thế hệ thứ ba và bộ nhớ GDDR6X, qua đó mang lại bước tiến đáng kể về hiệu năng gaming và Ray Tracing so với RTX 2080 Ti trong nhiều tựa game.
Tuy nhiên, không nên khẳng định RTX 3080 “tiết kiệm điện hơn” RTX 2080 Ti. RTX 3080 Founders Edition có Total Graphics Power 320W, cao hơn mức 260W của RTX 2080 Ti Founders Edition. Điểm mạnh của Ampere nằm ở hiệu năng đạt được trên mỗi watt được cải thiện, chứ không đồng nghĩa GPU luôn tiêu thụ ít điện hơn.
Ứng dụng thực tiễn của kiến trúc NVIDIA Ampere
Không chỉ phục vụ gaming, kiến trúc NVIDIA Ampere còn được triển khai trên nhiều dòng sản phẩm dành cho trung tâm dữ liệu, AI, đồ họa chuyên nghiệp và nền tảng điện toán trên phương tiện.
Ampere chính thức xuất hiện từ năm 2020
Thay vì chỉ dừng ở những thông tin dự đoán, NVIDIA đã chính thức giới thiệu kiến trúc Ampere vào năm 2020. GPU NVIDIA A100 dành cho trung tâm dữ liệu được công bố vào tháng 5/2020, đánh dấu sự xuất hiện của Ampere trên thị trường. Sau đó, dòng GeForce RTX 30 Series dựa trên Ampere được NVIDIA giới thiệu vào tháng 9/2020.
Trong phân khúc gaming, những sản phẩm tiêu biểu ban đầu gồm GeForce RTX 3070, RTX 3080 và RTX 3090, mang đến những cải tiến đáng kể về hiệu năng rasterization, Ray Tracing và xử lý AI so với thế hệ Turing.
Ứng dụng từ gaming đến AI và trung tâm dữ liệu
Ampere không chỉ xuất hiện trên card đồ họa GeForce. NVIDIA còn triển khai kiến trúc này trên các GPU dành cho trung tâm dữ liệu, AI, HPC và workstation, tiêu biểu như NVIDIA A100 và các dòng RTX chuyên nghiệp.
Kiến trúc GPU Ampere cũng được sử dụng trong NVIDIA DRIVE Orin, nền tảng SoC dành cho ô tô và các hệ thống tự hành. DRIVE Orin kết hợp CPU Arm với GPU kiến trúc Ampere cùng nhiều bộ tăng tốc chuyên dụng để xử lý các workload liên quan đến AI, nhận diện môi trường và hệ thống hỗ trợ lái xe.
Nhờ phạm vi ứng dụng rộng, Ampere không đơn thuần là kiến trúc dành cho card đồ họa gaming mà còn trở thành một nền tảng quan trọng trong chiến lược điện toán tăng tốc của NVIDIA.
Ampere tạo bước chuyển quan trọng cho NVIDIA
Sự xuất hiện của Ampere đánh dấu một bước chuyển lớn so với Turing khi NVIDIA tiếp tục mở rộng khả năng xử lý Ray Tracing và AI, đồng thời nâng cao hiệu năng tính toán trên nhiều phân khúc sản phẩm.
Ở thị trường gaming, Ampere và GeForce RTX 30 Series cạnh tranh trực tiếp với thế hệ AMD Radeon RX 6000 sử dụng kiến trúc RDNA 2. Trong khi đó, ở lĩnh vực AI và trung tâm dữ liệu, những GPU như NVIDIA A100 cho thấy Ampere còn được thiết kế để đáp ứng các workload tính toán quy mô lớn, thay vì chỉ tập trung vào đồ họa.
Kết luận
NVIDIA Ampere đánh dấu một bước tiến quan trọng về kiến trúc GPU khi mang đến những cải thiện đáng kể về hiệu năng, khả năng xử lý Ray Tracing, AI và hiệu suất trên mỗi watt so với thế hệ Turing. Với RT Core thế hệ thứ hai và Tensor Core thế hệ thứ ba, Ampere đã tạo nền tảng cho những GPU mạnh mẽ hơn trong cả gaming, sáng tạo nội dung lẫn điện toán tăng tốc.
Không chỉ xuất hiện trên GeForce RTX 30 Series, Ampere còn được NVIDIA triển khai trên các sản phẩm dành cho workstation, trung tâm dữ liệu và AI. Điều này cho thấy Ampere không đơn thuần là một thế hệ GPU gaming mà còn là kiến trúc có phạm vi ứng dụng rộng trong hệ sinh thái điện toán của NVIDIA.
Nếu bạn đang quan tâm đến card đồ họa NVIDIA hoặc cần xây dựng một cấu hình PC phù hợp cho gaming, đồ họa và công việc chuyên nghiệp, Hoàng Hà PC là địa chỉ bạn có thể tham khảo để lựa chọn phần cứng phù hợp với nhu cầu và ngân sách.
