Turing in je laptop
Enkele weken geleden deed AMD uitgebreid uit de doeken hoe zijn nieuwe generatie processors voor laptops en aanverwante mobiele apparaten werkt. Een van de features die het bedrijf omschreef, de dynamische allocatie van zogeheten thermal budget aan cpu en gpu, krijgt navolging van Nvidia. AMD's concurrent, in ieder geval op het vlak van grafische kaarten, heeft namelijk ook op zijn beurt uiteengezet welke vernieuwingen laptops met Nvidia-graphics aan boord met zich meebrengen. Omdat Nvidia geen processors maakt, is het voor laptops afhankelijk van fabrikanten als AMD en Intel, en vooral met die laatste werkt Nvidia van oudsher hecht samen.
Net als bij AMD kijken we ook naar de plannen die Nvidia heeft voor laptops met Turing-kaarten aan boord. Zo moeten laptops met de nieuwste Nvidia-hardware het paradepaardje van Nvidia, realtime raytracing, nog beter ondersteunen en betere prestaties leveren. Die prestaties moeten enerzijds komen van verbeterde technieken voor raytracing, en deels van krachtigere en beter geoptimaliseerde hardware.
We kijken naar beide aspecten van de nieuwe laptops. Er komen nieuwe gpu's met RTX 2070 Super en RTX 2080 Super aan boord, en daarnaast worden de bestaande kaarten vernieuwd. De nieuwste hardware is niet altijd eenvoudig te herkennen aan een nieuw typenummer van de videokaart. Laptops van 2019 en nieuwe laptops uit 2020 kunnen op het oog dezelfde GTX 1650 of RTX 2060 aan boord hebben, maar alleen de nieuwe 2020-modellen ondersteunen de nieuwste technieken.
/i/2003505886.png?f=imagenormal)
Nieuwe Max-Q-kaarten
Laptops met Nvidia-gpu worden in 2020 voorzien van een aantal nieuwe opties en nieuwe kaarten. Om met dat laatste te beginnen, Nvidia introduceert twee nieuwe laptopkaarten: de RTX 2070 Super en de RTX 2080 Super. Voorheen waren laptops enkel met reguliere 2070- en 2080-gpu's verkrijgbaar. Die reguliere 2080 wordt niet meer geproduceerd; de RTX 2070 nog wel. Daarnaast bestaat het 2020-assortiment uit de RTX 2060, die al verkrijgbaar was, en de GTX 1660 Ti, die eveneens al te koop was. De GTX 1650 Ti is nieuw voor 2020; de GTX 1050 verdwijnt uit het assortiment en wordt vervangen door de GTX 1650 op hetzelfde prijspunt. We zetten de modellen die in 2020 verkrijgbaar zijn, op een rij:
Gpu |
Cuda-cores |
Boostclock |
Geheugen |
Geheugenbus |
Geheugenbandbreedte |
TGP |
RTX 2080 Super |
3072 |
1080 - 1560MHz |
8GB gddr6 |
256bit |
tot 448GB/s |
80 - 150W |
RTX 2070 Super |
2560 |
1155 - 1380MHz |
8GB gddr6 |
256bit |
tot 448GB/s |
80 - 150W |
RTX 2070 |
2304 |
1125 - 1455MHz |
8GB gddr6 |
256bit |
tot 448GB/s |
80 - 115W |
RTX 2060 |
1920 |
1185 - 1560MHz |
6GB gddr6 |
192bit |
tot 336GB/s |
65 - 115W |
GTX 1660 Ti |
1536 |
1335 - 1590MHz |
6GB gddr6 |
192bit |
288GB/s |
60 - 80W |
GTX 1650 Ti |
1024 |
1200 - 1485MHz |
4GB gddr6 |
128bit |
tot 192GB/s |
35 - 55W |
GTX 1650 |
tot 1024 |
1125 - 1560MHz |
4GB gddr6 4GB gddr5 |
128bit |
tot 192GB/s |
30 - 50W |
Belangrijk detail voor de 2020-line-up zijn de prijzen. Volgens Nvidia moet een laptop met raytracing-ondersteuning vanaf 999 dollar te koop zijn. Hoe zich dat in euro's vertaalt, is even afwachten, maar in theorie, en volgens Nvidia, is dat hetzelfde bedrag in euro's. Edit: Nvidia laat inmiddels weten dat de euro-prijzen hoogstwaarschijnlijk eerder richting 1099 euro gaan. Voorheen kon je voor die prijs een 1660 Ti kopen, zonder speciale raytracinghardware aan boord dus, maar voor dezelfde prijs moet nu een RTX 2060 mogelijk zijn. Ook op lagere prijspunten moet je meer waar voor je geld krijgen. Waar 699 dollar, en iets meer in euro, in 2019 nog goed was voor een laptop met GTX 1050 aan boord, moet je met de nieuwe modellen een GTX 1650 kunnen kopen.
Line-up 2020 vs. 2019
April 2020 |
Prijspunt laptops |
2019 |
RTX 2080 Super |
|
RTX 2080 |
RTX 2070 Super |
RTX 2070 |
RTX 2070 |
RTX 2060 |
RTX 2060 |
999 dollar (1099 euro?) |
GTX 1660 Ti |
GTX 1660 Ti |
|
GTX 1650 |
GTX 1650 Ti |
GTX 1650 |
699 dollar |
GTX 1050 |
Nu lijkt het of bestaande modellen gewoon hetzelfde blijven en Nvidia de gpu's uit 2019 voor 2020 een facelift heeft gegeven. Dat is niet het geval, want de nieuwe technieken die we zo direct bekijken, werken niet op de 2019-modellen, omdat ze de benodigde hardware niet aan boord hebben. De belangrijkste verandering voor de nieuwe lichting is de Max-Q-techniek, die volgens Nvidia sterk is verbeterd.
Verbeterde Max-Q
Voor wie het vergeten was, Nvidia's Max-Q-technologie doet niet voor niets denken aan de ruimtevaartindustrie. Met de term Max-Q wordt de maximale dynamische druk bij een raketlancering aangeduid. Nvidia heeft de term geleend om laptop-gpu's aan te duiden die het beste compromis vormen tussen maximale prestaties en een laag verbruik met bijbehorende, compacte koeling. Met andere woorden: een Max-Q-gpu is bedoeld om de best mogelijke prestaties uit een dunne laptop te persen zonder dikke, lawaaiige koeling en een accu die in no-time leeg is.
De nieuwe kaarten zijn voorzien van een energiezuinigere Max-Q-implementatie, waaronder diverse technieken worden geschaard. Ten eerste krijgen de 2020-gpu's een zuiniger gddr6-videogeheugen aan boord, zodat van de pakweg 80 beschikbare watts van het powerbudget meer voor de gpu beschikbaar is. Een andere grootverbruiker van de beschikbare energie is de spanningsregulator. Volgens Nvidia gaat aan de omzetting van de spanning tot wel 12W aan energie verloren door inefficiënte regulators met een rendement van slechts 85 procent. De nieuwe Max-Q-kaarten krijgen verbeterde vrm's aan boord, die het rendement verhogen en opnieuw meer powerbudget voor de gpu overlaten.
/i/2003505880.png?f=imagenormal)
Het trucje van AMD waar we het eerder over hadden, waarbij de totale koelcapaciteit van cpu en gpu dynamisch wordt verdeeld zodat vooral gpu-bound games beter kunnen presteren, heeft Nvidia ook in huis. Nvidia noemt dit Dynamic Boost en schaart het onder de noemer Max-Q. Bij Dynamic Boost wordt het zogeheten thermal budget van een laptop, bijvoorbeeld 115W, niet statisch tussen cpu en gpu verdeeld. Traditioneel werd in zo'n geval 35W voor de cpu gereserveerd en 80W voor de gpu. Met Dynamic Boost kan 15W van het cpu-budget worden afgesnoept en aan de gpu beschikbaar worden gesteld. Zo heeft een de videokaart voor een gpu-bound game dus 95W tot zijn beschikking. Volgens Nvidia wordt het budget voor elk frame bekeken, zodat altijd de optimale mix in thermals ingesteld kan worden.
/i/2003505882.png?f=imagenormal)
Met een 2080 Super heeft Nvidia in diverse games gebenchmarkt wat de prestatiewinst van Dynamic Boost is. Dat komt steeds op pakweg 8 procent hogere framerates uit. Vooralsnog is Dynamic Boost alleen in laptops met Intel-processors geïmplementeerd, maar desgevraagd gaf Nvidia aan dat de techniek op termijn ook met AMD-processors zou werken.
Over processors gesproken: Nvidia heeft aangegeven dat het fabrikanten uiteraard vrijstaat oudere processors te gebruiken, maar in beginsel worden de nieuwste laptops natuurlijk voorzien van Intels nieuwe Comet Lake-processors. Het is immers niet voor niets dat de introducties van Intel en Nvidia op hetzelfde tijdstip plaatsvinden. De Comet Lake H-laptopprocessors hebben vier tot acht hyperthreading cores aan boord en zijn primair bedoeld voor laptops voor 'content creators' en gamers. De tdp van deze tiende generatie processors bedraagt 45W.
Advanced Optimus
De laatste Max-Q-uitbreiding betreft Optimus: de techniek waarbij de integrated en dedicated gpu samenwerken. Daarbij rendert de dedicated gpu beelden als de applicatie daarom vraagt, bijvoorbeeld bij 3d-toepassingen, en geeft die door aan de geïntegreerde gpu, die ze doorgeeft aan de display. Zo kan de igpu in veel gevallen het beeld renderen met een veel lager energiegebruik dan de dgpu, die alleen wordt ingezet als dat nodig is.
/i/2003505884.png?f=imagenormal)
Met de nieuwe Advanced Optimus wordt het beeld niet langer via de igpu gestuurd, maar is een extra chip beschikbaar die dynamisch schakelt tussen dgpu en igpu. Zo worden de latencies verlaagd doordat de Nvidia-gpu niet langer beelden aan de integrated Intel-gpu hoeft te leveren. Bovendien is op deze manier gsync mogelijk en kunnen beeldschermen met een resolutie tot 4k met een verversingsfrequentie van 120Hz worden aangestuurd.
Raytracing en dlss 2.0
We eindigen met Nvidia's paradepaardje, realtime raytracing en de verbeteringen daarin. Voorlopig is die techniek voorbehouden aan Nvidia, want AMD heeft er nog geen hardwarematige ondersteuning voor aan boord, terwijl Nvidia daar met zijn rt-cores in de Turing-gpu wel dedicated hardware voor heeft. We kijken naar de techniek en draaien tot slot even kort een benchmark.
RTX in het wild
Een leuk weetje: Nvidia zegt inmiddels zo'n 15 miljoen RTX-videokaarten te hebben verkocht. Die userbase, die met realtime raytracing overweg kan, zal met de komst van de PS5 en Xbox Series One naar verwachting een flinke impuls krijgen, een mooie reden voor ontwikkelaars om meer van de techniek gebruik te maken. Vooralsnog zijn ongeveer dertig games met RTX-ondersteuning uitgebracht of in ontwikkeling en wordt de techniek in alle api's en in de grootste game-engines ondersteund.
Een flinke stap om de prestaties van games met raytracing te verbeteren, is dlss 2.0. Die deep learning super sampling-techniek maakte tot deze nieuwe versie gebruik van een deeplearningnetwerk dat voor elke game apart moest worden getraind. Zo werden voor elke game profielen gemaakt waarmee de tensorcores beelden die in lage resolutie werden gerenderd, kunnen opschalen. De lage renderresolutie maakt het gemakkelijker voor de gpu om beelden met raytracing te renderen. Door die beelden vervolgens op te schalen kan de game toch op een scherm met hoge resolutie worden getoond.
De noodzaak om voor elke game een neuraal netwerk te trainen, maakt de implementatie kostbaar en relatief lastig. Bij dlss 2.0 wordt van een generiek profiel gebruikgemaakt. Ondanks de uniforme aanpak zouden games met dlss 2.0 er beter uitzien dan met de eerste versie. Bovendien is dlss voortaan beschikbaar voor alle RTX-kaarten en voor alle resoluties. De nieuwe versie moet minder artefacten vertonen, bijvoorbeeld bij snelle bewegingen, en bovendien tot een hogere beeldkwaliteit leiden dan versie 1.0.
Vooralsnog zijn er maar enkele games die dlss 2.0 ondersteunen: Control, MechWarrior 5: Mercenaries, Deliver Us To The Moon en Wolfenstein: Youngblood. Om dlss 2.0 in te kunnen schakelen, is een update van Windows naar de november 2019-versie nodig en in het geval van Control is een game-update nodig. Afhankelijk van de game en de gekozen resolutie maakt dlss 2.0 flink hogere framerates mogelijk. Nvidia laat daarbij wel enkel de prestaties van dlss 2.0 in 'Performance mode' zien, terwijl het screenshots deelt van verbeteringen in beeldkwaliteit in de 'Quality mode'. Er is nog een derde instelling voor dlss 2.0 die een mix moet vormen: 'Balanced mode'.
Prestatiewinst
Wat heb je nu aan al die verbeteringen in raytracing en dlss 2.0 voor je laptop? Aangezien laptop-gpu's veel meer geknepen worden in prestaties dan videokaarten in desktops, is elk beetje extra prestatie op je gamelaptop welkom. Met extra prestaties dankzij dlss 2.0 zou je dus eerder raytracing op je laptop kunnen inschakelen, mits Nvidia's belofte van eenvoudige implementatie voor gameontwikkelaars wordt bewaarheid.
We hebben dlss 2.0 even kort getest op de dekstop, met een RTX 2070 Super, om zelf te zien wat het verschil tussen de Performance mode en de Quality mode is. Daartoe hebben we de Lab X-benchmark van Wolfenstein: Youngblood gedraaid met RTX ingeschakeld en zetten we de prestaties van beeldverbetertechniek tsaa 8x af tegen dlss 2.0.
Hoewel het natuurlijk logisch is dat Performance mode meer prestatiewinst oplevert, valt de frameratewinst van Quality mode niet tegen. We zien op 1080p nog altijd een verbetering in framerates van bijna 28 procent in Quality mode, tegen 46 procent verbetering in Performance mode. Op hogere resoluties zijn de winsten nog een stuk hoger. Op 1440p zien we 39 versus 67 procent verbetering en op 4k 49 versus 93 procent prestatiewinst met respectievelijk Quality versus Performance mode ten opzichte van raytracingprestaties met dlss 2.0 uitgeschakeld.
Tot slot
Wat de daadwerkelijke prijzen en prestaties van deze nieuwe laptops worden, moeten we uiteraard nog afwachten. Zodra we laptops met de nieuwe hardware aan boord binnen hebben, gaan we uiteraard uitgebreid onder de motorkap kijken. En de winst die de energiebesparende maatregelen van de verbeterde Max-Q oplevert, gaan we dan uiteraard ook meten.