Con la serie GeForce 500 Nvidia continuò a usare l’architettura Fermi, ma riuscì a migliorarla rivedendo ogni GPU a livello di transistor.

Il concetto di fondo era di usare transistor più lenti ma efficienti in alcune aree della GPU meno critiche per le prestazioni, e usare transistor più veloci in aree chiave che impattavano in modo netto sulle prestazioni. Questo ridusse i consumi e permise un aumento della frequenza.

Il cuore della GTX 580 era la GPU GF110. Oltre al già citato lavoro sui transistor Nvidia migliorò anche l’efficienza FP16 e Z-cull. Questi cambiamenti le permisero di abilitare tutti gli SM di GF110 (16) e realizzare una scheda video più veloce della GTX 480.