Cette nouvelle génération de cartes graphiques sera donc portée dans un premier temps par un fer de lance : la GeForce GTX 1080. Une carte qui va être proposée parallèlement sous deux formes : des modèles personnalisés par les partenaires habituels de NVIDIA, et un modèle dont le design aura été entièrement conçu en interne par la marque, et baptisé Founder Edition. C’est cette dernière carte que nous avons pu évaluer.

Et pour commencer, arrêtons-nous sur un détail qui a fait l’objet d’une légère incompréhension lors de son introduction auprès des journalistes présents à Austin : qu’est-ce qui se cache derrière le terme Founder Edition ? La réponse est assez simple : ce design est en fait celui que l’on nommait auparavant « design de référence ». Généralement, celui-ci était commercialisé les premières semaines de l’arrivée d’une nouvelle carte, après quoi il laissait la place aux modèles personnalisés des partenaires (Asus, MSI, Gigabyte ou Zotac) intégrant des systèmes de refroidissement maison, voire, des PCB revus. Cette fois, cette carte de référence sera commercialisée en parallèle des autres modèles et à un prix conseillé de lancement supérieur.

Qu’est-ce qui a poussé NVIDIA à procéder à ce changement d’appellation, et à modifier sa stratégie de distribution ? Difficile à dire. De même qu’il sera difficile de dire pour l’instant si le surcoût demandé pour cette Founder Edition se justifie d’un point de vue performances de refroidissement ou silence (il faudrait pour cela la comparer aux autres cartes qui vont arriver sur le marché chez Asus, MSI, ou EVGA, chose que nous ne pouvons pas faire actuellement). Dans un premier temps, il conviendra donc plutôt de considérer cette Founder Edition comme une édition Collector : pas nécessairement plus performante que ces consœurs personnalisées, mais offrant un design unique, propre à NVIDIA, et à même de satisfaire les aficionados de la marque.

Ceci étant précisé, voyons maintenant dans le détail la structure de cette GTX 1080 Founder Edition. Pour commencer, son PCB a été en grande partie remanié, par rapport au précédent fer de lance de la marque, la GTX 980 Ti. La nouvelle GTX 1080 dispose ainsi d’un étage d’alimentation sur 5+1 phases, tandis que celui de GTX 980 Ti comprenait 6+2 phases. Du côté de l’alimentation externe, la 1080 revient sur un simple connecteur 8 broches, là où la 980 Ti nécessitaient le branchement de 2 PCI-E 6+8 broches. Côté sorties, enfin, on reste sur du très classique : 3 DisplayPort (1.2, 1.3/1.4 Ready), 1 HDMI (2.0b, avec support HDCP 2.2), et 1 dual-link DVI. A ce propos, on notera que la GTX 1080 est compatible avec la nouvelle version (3.0) du standard de protection de contenus développé par Microsoft, et baptisé PlayReady.

Et bien sûr, au cœur de ce PCB, on trouve la nouvelle puce GP104, dont les caractéristiques principales traduisent largement le passage à une finesse de gravure inférieure : la densité de transistors fait ainsi un net bond en avant, avec 7,2 milliards de ces composants primaires sur 314 mm². Au niveau de l’architecture, le GP104 reste structuré autour de 4 GPC (Graphics Processing Clusters), comme pour le GM204. Toutefois, chacun de ses groupes se voit offrir 5 Streaming Multiprocessors, pour un total de 20 SM donc, là où le GM204 n’en disposait que de 16. Pour rappel, les SM sont, dans l’architecture NVIDIA, des blocs fondamentaux constitués des unités de calculs CUDA et des unités de texturing. Résultat des courses : le nombre de cœurs CUDA disponibles grimpe à 2560, à comparer avec les 2048 cœurs du GM 204 (GTX 980) tandis que le nombre total d’unités de texturing passe à 160, pour 128 précédemment. Au-delà de ce travail de densification, on notera que le Polymorph Engine, qui est associé à chaque SM et qui prend en charge les traitements géométriques ou de tessalation, par exemple, se voit doté d’un nouveau type d’unité : les Simultaneous Multi-Projection units. Et ces unités vont être à la base de l’une des principales nouveautés apportées par cette génération de cartes Pascal.

Diagrammes présentant les détails de l'architecture Pascal

Très (très) schématiquement, les unités SMP s’attacheront à améliorer le rendu d’une image 3D, que ce soit en termes de qualité ou de vitesse de traitement, lorsqu’elle est projetée sur un système d’affichage multiple. Tout cela vous paraît légèrement abscons ? Prenons l’exemple concret d’une configuration surround, comprenant 3 écrans positionnés cote à cote. Dans le cadre d’un affichage de ce type, le GPU se contentait jusqu’à présent de traiter les trois écrans comme un seul, l’image calculée étant alors la résultante de la somme des résolutions des 3 écrans. Problème : comme le montrent les schémas ci-dessous, si cette forme de projection est valable lorsque les 3 écrans sont positionnés sur le même plan, elle devient fausse lorsque les moniteurs situés de chaque côté sont orientés / inclinés de manière à offrir aux joueurs un vrai confort surround.

Description en image des problèmes de projections sur écrans multiples

C’est là qu’intervient le moteur SMP : il va autoriser le rendu d’une scène 3D sur plusieurs points de vue, de manière à obtenir plusieurs projections de la scène, chacune d’elle correspondant précisément à chacun des écrans qui vont composer le système d’affichage. Il en résultera une image plus juste d’un point de vue géométrique. Mieux encore : le traitement de ces projections multiples aurait auparavant entrainé de très lourdes pertes de performances, dans la mesure où chaque portion de l’image globale aurait dû traverser tout le pipeline avant que le GPU ne puisse s’attaquer à la portion suivante, multipliant par 3 la durée totale de rendu de l’image. Grâce au moteur SMP de Pascal, le traitement de ces projections sera assuré sur une seule passe, jusqu’à 16 projections.

Démonstration des corrections apportées par la technologie SMP

Et l’on parle de rendu sur 3 écrans, mais l’autre application évidente pour laquelle l’intégration d’unités SMP va trouver toute sa justification, c’est évidemment la VR, puisqu’outre les projections multiples, le système pourra gérer deux points de vue différents, toujours sur une simple passe (typiquement dans le cas de la VR, un œil équivaudra à un point de vue - cf schéma ci-dessus).

Evidemment, quoi qu’important dans le contexte actuel, le moteur SMP ne sera pas la seule innovation à mettre au crédit de l’architecture Pascal : NVIDIA a ainsi optimisé son design de manière à ce que le GPU puisse proposer un gain notable en matière de fréquence de fonctionnement, au-delà de ce que la gravure 16 nm FinFET aurait permis seule. Le GP104 est ainsi donné pour une fréquence de base de 1607 MHz, 1733 en mode Boost. Rappelons à toutes fins utiles, que les spécifications de fréquence GPU indiquées par NVIDIA ne sont pas des fréquences nominales de fonctionnement, mais des valeurs plus ou moins soumises à variation, en fonction de la puce dont vous allez hériter sur votre carte. Ainsi, la valeur « boost » indique la fréquence du GPU en charge, que la grande majorité des joueurs devraient atteindre sans problème (dans la pratique, on a souvent un peu plus). La valeur « de base » représente le minimum garanti par NVIDIA, quelle que soit la puce.

Côté mémoire également, NVIDIA ne s’est pas contenté des gains apportés par l’intégration de mémoire GDDR5X (8 Go pour cette GTX 1080) : ses équipes d’ingénieurs ont amélioré la gestion de la bande passante, en retravaillant les techniques de compression de données. Enfin, le constructeur a intégré des modifications au niveau de son interface SLI de manière à en optimiser le fonctionnement dans le cadre d’une configuration à deux cartes. Jusqu’à présent, les cartes NVIDIA disposaient ainsi de deux ports chacune afin de pouvoir gérer du tri, voire du quad-SLI. Cependant, pour un SLI standard, l’utilisateur n’avait besoin / ne pouvait faire une liaison que sur un connecteur. Désormais, deux cartes GeForce GTX Pascal pourront tirer parti des deux connecteurs simultanément, pour un gain de bande passante significatif. Ce nouveau mode de fonctionnement, baptisé dual link, devra passer par l’achat d’un nouveau modèle de pont, portant la mention HB (pour High Bandwith).

Et ces arguments, déjà très intéressants sur le papier, ne seront que la partie la plus générale des nouveautés introduites par Pascal. Derrière, NVIDIA a intégré à son architecture ou à son support logiciel tout un tas d’améliorations plus spécifiques, notamment à destination des joueurs PC.