18 февраля 2013 года компания NVIDIA представила новую флагманскую видеокарту NVIDIA GeForce GTX TITAN. Как видим, в отличие от флагманских решений предыдущих лет – NVIDIA GeForce GTX 580 и NVIDIA GeForce GTX 680 – новинка не получила цифровой индекс. Слово Титан (др.-греч. Τιτ?ν) встречается нам не только в древнегреческой мифологии, химии но и последнее время достаточно часто используется для наименования каких-либо значимых продуктов компаний производителей, к примеру вспоминается флагманский смартфон 2012 года от компании HTC. Также аналогичное название носит и компьютер компании Cray Inc, занявший первую строку в ноябрьском рейтинге TOP500 суперкомпьютеров мира по производительности на тесте Linpack. Как вы могли догадаться, между мощнейшим компьютером и новой видеокартой есть определенная связь. В составе Cray XK7 Titan, помимо 16-ядерных процессоров AMD Opteron 6274 используется 18 688 ускорителей NVIDIA Tesla K20X, основанных на чипе GK110 (архитектура Kepler) который и является, по сути, сердцем новинки NVIDIA GeForce GTX TITAN.
NVIDIA GK104
NVIDIA GK110
Как видим, NVIDIA GK110 состоит из 15 потоковых мультипроцессоров, которые, как вы знаете, называются SMX. Поскольку один блок у новинки отключен, то мы имеем 14 активных SMX, 2688 ядер CUDA и 224 текстурных модуля. Напомним, что NVIDIA GK104 состоит из 1536 ядер CUDA и 128 текстурных модулей.
SMX GK104
SMX GK110
Потоковый мультипроцессор NVIDIA GK110 сохранил все черты архитектуры Kepler, за одним важным исключением. SMX новинки содержит 192 ядра CUDA, 32 блока Load/Store и 32 блока специальных функций (SFU) и, в отличие от GK104, 64 ядра двойной точности (FP64). Всего в TITAN получается 896 активных ядер с поддержкой FP64. Подобное изменение призвано исправить недостаток NVIDIA GeForce GTX 680 – вычислительный потенциал в операциях с плавающей запятой. В составе NVIDIA GK104, в каждом SMX также есть ядра FP64 в количестве 8 штук. Соответственно, в связи с соотношением между 8 ядрами FP64 и 192 ядрами CUDA, поддерживающими исключительно FP32, равным 1 к 24, теоретическая производительность GK104 в задачах с двойной точностью составляет 1/24 от задач с одинарной точностью, что по сравнению с флагманским GPU от AMD (на момент написания статьи) Tahiti очень мало. Напомним, что видеокарты на основе данного GPU от AMD способны обрабатывать FP64 со скоростью 1/2 от FP32.
В новинке же, теоретическая производительность в задачах с двойной точностью может составить 1/3 от скорости FP32, поскольку мы имеем в одном SMX количество ядер FP64 и FP32 равное 64 и 192, что и дает нам соотношение 1 к 3. Однако не обошлось без некоторых нюансов, в частности 64 ядра двойной точности в номинальном режиме работают на 1/8 от их максимальной частоты, соответственно на пониженной частоте мы получаем аналогичную GK104 производительность равную 1/24. Но, у пользователя остается возможность задействовать ядра двойной точности на полной «скорости», для чего необходимо будет активировать соответствующую функцию в панели управления драйвера, однако, в случае активации функции «CUDA – Double precision» понизится производительность видеокарты во всех приложениях, в том числе и в играх не поддерживающих CUDA. Подобное ограничение связано с борьбой компании NVIDIA за приемлемый уровень тепловыделения чипа.
Помимо графического ядра, NVIDIA GeForce TITAN выделяется на фоне других видеокарт компании поддержкой GPU Boost версии 2.0. По своей сути, технология GPU Boost отвечает за корректировку производительности видеокарты в автоматическом режиме в зависимости от текущих потребностей. В отличие от первой версии данной технологии, алгоритм работы GPU Boost 2.0 больше не привязан к лимиту мощности (Power Target), а основывается на предельно допустимой температуре графического чипа. В случае с GPU Boost 1.0 частота GPU переставала увеличиваться после достижения видеокартой определенного лимита энергопотребления, даже, несмотря на то, что главный критерий, который сказывается на долговечности работы графического ядра – его температура оставался на приемлемом уровне. GPU Boost 2.0 в свою очередь позволяет частоте и напряжению автоматически увеличиваться до тех пор, пока температура GPU не достигнет определенного значения (в случае с NVIDIA GeForce GTX TITAN значением, установленное по умолчанию, является 80 градусов). Соответственно при желании пользователя вручную разогнать NVIDIA GeForce GTX TITAN, ему будет достаточно увеличить уровень предельно допустимой температуры.
Еще одной особенностью GPU Boost 2.0 является функция OverVoltage, которая по умолчанию отключена. В связи с тем, что работа технологии GPU Boost 2.0, в первую очередь, основана на температуре, напряжение по умолчанию не может возрасти до такой степени, чтоб температура GPU поднялась до критических значений и негативно сказалась на его долговечности и работоспособности. Если GPU Boost 2.0 «решает», что температура GPU позволяет поднять частоту, то соответственно повышается и напряжение необходимое для достижения повышенных частот. Активация функции OverVoltage увеличивает допустимый максимальный порог напряжения, что поможет достичь более высоких результатов, однако может негативно повлиять на работоспособность GPU и срок его работы, так что активация данной функции будет востребована, пожалуй, только для оверклокеров, использующих альтернативные методы охлаждения GPU.
Помимо разгона самой видеокарты, технология GPU Boost 2.0 обладает возможностью «разгонять» и мониторы. Необходимость наличия данной функции вызвана тем, что если вы активируете в настройках игры вертикальную синхронизацию (VSync), то частота смены кадров в игре ограничивается частотой обновления монитора (60 Гц для большинства современных мониторов), соответственно невозможно получить больше 60 кадров в секунду даже на самых мощных игровых ПК. GPU Boost 2.0 на NVIDIA GeForce GTX TITAN позволяет увеличить частоту обновления монитора до 80 Гц, а соответственно и увеличить частоту смены кадров до аналогичного значения.
Предлагаем перейти непосредственно к обзору ZOTAC GeForce GTX TITAN и на ее примере ознакомиться со всеми конструктивными особенностями новой видеокарты.
| Модель |
ZOTAC GeForce GTX TITAN (ZT-70101-10P) |
| Графическое ядро |
NVIDIA GK110 (Kepler) |
| Количество универсальных шейдерных процессоров |
2688 |
| Поддерживаемые API |
DirectX 11 (Shader Model 5.0), OpenGL 4.2 |
| Поддержка фирменных технологий |
NVIDIA GPU Boost 2.0, NVIDIA TXAA technology, NVIDIA FXAA technology, NVIDIA Adaptive Vertical Sync, NVIDIA Surround technology, NVIDIA PhysX technology, NVIDIA 3D Vision, 3-way NVIDIA SLI, NVIDIA CUDA, PCI Express 3.0 |
| Частота графического ядра, МГц |
837 (876 МГц с учетом использования технологии GPU Boost 2.0) |
| Частота памяти (эффективная), МГц |
1502 (6008) |
| Объём памяти, ГБ |
6 |
| Тип памяти |
GDDR5 |
| Ширина шины памяти, бит |
384 |
| Тип шины |
PCI Express 3.0 x16 |
| Максимальное разрешение |
Цифровое – до 2560×1600 Аналоговое – до 2048×1536 |
| Интерфейсы вывода изображения |
DVI-D DVI-I HDMI DisplayPort |
| Поддержка HDCP и декодирования HD-видео |
Есть |
| Минимальные требования к блоку питания, Вт |
600 |
| Размеры, мм |
267 х 129 |
| Драйверы |
Свежие драйверы можно скачать с сайта компании ZOTAC или сайта производителя GPU. |
| Сайт производителя |
www.zotac.com |
Внешний вид, частотная формула и элементная база видеокарты ZOTAC GeForce GTX TITAN полностью соответствует эталонному решению от NVIDIA и, по сути, является «референсным» устройством, выпущенным под брендом ZOTAC.
Упаковка и комплектация
Видеокарта ZOTAC GeForce GTX TITAN поставляется в достаточно крупной коробке с ярким дизайном и оформлением, выполненным в фирменных для компании ZOTAC цветах. На лицевой стороне коробки, помимо стандартной информации, такой как наименование видеокарты и компании производителя, отметках об объеме и типе используемой видеопамяти, поддержке DirectX 11 и NVIDIA PhysX мы видим две немаловажных наклейки. Первая сообщает нам о том, что на видеокарту распространяется расширенная, пятилетняя гарантия, а на второй наклейке отмечено, что в комплект поставки включены три игры из серии Assassin’s Creed. К сожалению, последняя выпущенная игра данной серии – Assassin’s Creed III в комплект поставки не входит.
На обратной стороне упаковки мы обнаружили краткое рекламное описание технологий NVIDIA, которые поддерживает продукт, находящийся внутри коробки, а также краткий список ключевых особенностей видеокарты на 15 языках, включая русский.
Отдельно отметим интересное оформление откидывающейся вверх крышки, на обратной стороне которой на оранжевом фоне нанесена надпись: «Время играть».
Список системных требований к компьютеру, в который планируется установка ZOTAC GeForce GTX TITAN, расположен на обратной стороне коробки. Исходя из этих рекомендаций, блок питания в таком ПК должен обладать мощностью не менее 600 Вт и способен выдавать не менее 42 А по линии питания 12 В, а также быть оснащенным одним шестиконтактным и одним восьмиконтактным разъемами питания PCI-Express.
В коробке с видеокартой мы обнаружили следующий комплект поставки: диск с драйверами и утилитами, два переходника для питания видеокарты, руководство пользователя, переходник с DVI на VGA и приятный бонус в виде трех игр серии Assassin’s Creed.
Для вывода изображения на видеокарте ZOTAC GeForce GTX TITAN предусмотрен следующий набор интерфейсов:
- 1 х DVI-I;
- 1 х DVI-D;
- 1 х HDMI;
- 1 х DisplayPort.
Принимая во внимание, что при желании подключить аналоговый монитор, пользователь может воспользоваться комплектным переходником DVI-VGA, подобную конфигурацию видеовыходов смело можно назвать оптимальной.
Поддерживаются следующие разрешения:
- Цифровое – до 4096×2160;
- Аналоговое – до 2048×1536.
Внешний вид и элементная база
Как мы уже упоминали выше, дизайн и размеры печатной платы видеокарты ZOTAC GeForce GTX TITAN соответствуют эталонному образцу от NVIDIA.
Система стабилизации питания видеокарты выполнена по схеме 6+2 фазы (для GPU и чипов памяти соответственно). Нелишним будет напомнить, что на предыдущей флагманской «эталонной» видеокарте NVIDIA GeForce GTX 680 применялась более простая схема питания, которая включала в себя 4 фазы питания GPU и 2 фазы питания видеопамяти. Подобное усиление в новинке, скорее всего, связанно с возросшим энергопотреблением и наличием иного алгоритма работы GPU Boost, который, благодаря функции OverVoltage, позволяет существенно увеличить напряжение на основных компонентах видеокарты.
В качестве ШИМ-контроллера используется микросхема NCP4206 от компании ON Semiconductor. К сожалению, информация о данном контроллере отсутствует даже на сайте ON Semiconductor. Единственное, что можно сказать, что его модификация нам уже встречалась на видеокарте ZOTAC GeForce GTX 690 и никаких претензий к его работе у нас не возникло.
TDP видеокарты равен 250 Вт и, соответственно, помимо слота PCI-Express, который способен обеспечить не более 75 Вт, питание подается через два дополнительных разъема на боковой стороне. Один выполнен в шестиконтактном исполнении, тогда как второй в восьмиконтактном.
ZOTAC GeForce GTX TITAN обладает поддержкой технологии NVIDIA SLI и, вполне логично, что на плате присутствуют два коннектора для соответствующих мостиков, которые позволяют объединять до трех видеокарт для совместного расчета графических эффектов.
Обратная сторона платы примечательна, разве что, наличием на ней двенадцати из двадцати четырех чипов видеопамяти.
В основе ZOTAC GeForce GTX TITAN лежит графический чип NVIDIA GK110 (Kepler), произведенный по 28 нм техпроцессу. Как мы уже знаем, он содержит 2688 универсальных шейдерных конвейера (или ядер CUDA по терминологии NVIDIA) и 32 блока растеризации. Частота работы графического ядра, как мы уже упоминали, соответствует рекомендованной NVIDIA и составляет 837 МГц. Благодаря поддержке рассматриваемым продуктом технологии GPU Boost 2.0, в турборежиме частота графического ядра может достигать 876 МГц. Обмен данными между графическим ядром и памятью осуществляется через 384-битную шину.
Память видеокарты ZOTAC GeForce GTX TITAN, общий объем которой составляет внушительные 6 ГБ, набрана с помощью 24-х чипов емкостью 2 Гбит производства компании Samsung. Чипы имеют маркировку K4G20325FD-FC03 и согласно документации их номинальная частота равна 6 ГГц. Благодаря 384-битной шине пропускная способность достигает 288,4 Гбайт/с.
Система охлаждения
Система охлаждения ZOTAC GeForce GTX TITAN аналогична решению, предложенному инженерами NVIDIA. Практичиски на всех представленных (на момент написания обзора) версиях NVIDIA GeForce GTX TITAN применяется одна и та же «референсная» версия системы охлаждения, которая состоит из одного небольшого радиатора с испарительной камерой в основании и небольшого вентилятора. Кожух кулера состоит из двух частей: рамки вентилятора, а также накладки из алюминия и оргстекла, через которую можно рассмотреть рёбра радиатора.
В основе системы охлаждения находится массивная металлическая крепежная пластина, которая также выступает в роли охладителя для чипов памяти и элементов системы питания, которые контактируют с ней при помощи специальных термопрокладок.
По своей сути перед нами система охлаждения турбинного типа, соответственно ее конструкция подразумевает выброс нагретого воздуха за пределы системного блока через специальные вентиляционные отверстия рядом с видеовыходами. Часть воздуха забирается через специальный вырез в задней части кожуха.
Предлагаем приступить непосредственно к тестированию системы охлаждения видеокарты ZOTAC GeForce GTX TITAN.
При автоматическом регулировании скорости вращения вентилятора, в режиме максимальной нагрузки графическое ядро нагрелись до 80 градусов, а кулер, судя по показаниям мониторинга, работал при этом всего на 59% своей мощности. Система охлаждения в подобном режиме работает практически бесшумно и абсолютно не выделяется на фоне других компонентов ПК.
В режиме максимальной скорости вращения вентилятора температура GPU снизилась на 20 градусов. Шум, издаваемый системой охлаждения на близких к максимальным оборотам вентилятора можно охарактеризовать как «высокий».
При отсутствии нагрузки частоты графического ядра и памяти автоматически понижаются, что приводит к меньшему энергопотреблению и тепловыделению. Кулер в таком режиме работает практически бесшумно, а температура графического ядра не превышает отметку в 29 градусов.
В итоге стоит отметить, что продемонстрированный при близких к максимальным оборотам вентилятора результат в 60 градусов теоретически говорит нам о хорошем разгонном потенциале, который, как мы знаем, напрямую зависит от температуры и алгоритмов работы GPU Boost 2.0, описанных нами ранее.
Тестирование
При тестировании использовался Стенд для тестирования Видеокарт №4.
| Процессор | Intel Core i7-3770К (LGA1155, 3,5 ГГц, L3 8 Мб) @4,49 ГГц |
| Материнская плата | GIGABYTE G1.Sniper 3 (LGA1155, Intel Z77 Express, DDR3, ATX) |
| Кулер | Scythe Mugen 3 Rev. B PCGH Edition (LGA 1155, 40,17 CFM, 6 мм, 10,7 дБ) |
| Оперативная память | 2x DDR3- 2400 8 ГБ G.Skill TridentX F3-2400C10D-16GTX |
| Накопители | HDD Western Digital Caviar Green 3 ТБ (WD30EZRX), HDD Western Digital VelociRaptor 1 ТБ (WD1000DHTZ) |
| Блоки питания | Seasonic X-1050 Gold (SS-1050XM Active PFC) |
| Корпус | CHIEFTEC LF-01B (Middle Tower) |
| Монитор | 3x Dell UltraSharp U2212HM Black (E-IPS, Full HD) |
| Операционная система | Microsoft Windows 7 64-bit SP1 |
| Мышь + коврик и клавиатура | Razer Imperator 2012 + Razer Goliathus Speed Edition, Razer BlackWidow |
Производительность ZOTAC GeForce GTX TITAN, мягко говоря, нас впечатлила, как видим ни AMD Radeon HD 7970, ни NVIDIA GeForce GTX 680 не смогли составить конкуренцию новинке. В среднем производительность ZOTAC GeForce GTX TITAN превосходит решение от AMD на 42% и на 36% NVIDIA GeForce GTX 680. Перед нами действительно настоящий Титан, без всяких оговорок. По сути это единственная видеокарта с одним GPU, которая позволит вам поиграть в любые игры при максимальных настройках графики на трех мониторах.
Если говорить о сравнении ZOTAC GeForce GTX TITAN с NVIDIA GeForce GTX 690, то новинка уступает ей в синтетических тестах в среднем на 12%.
Конечно же, конфигурация из двух видеокарт уровня NVIDIA GeForce GTX 680 будет более производительной, чем TITAN, однако вместе с тем вы получите проблемы в виде оптимизации драйверов и игр под подобные конфигурации, а также возросшее энергопотребление. А так, система с ZOTAC GeForce GTX TITAN при максимальной нагрузке потребляет до 392 Вт, в то время как конфигурация, к примеру, из двух AMD Radeon HD 7970 под максимальной нагрузкой потребует практически в два раза больше при равной с ZOTAC GeForce GTX TITAN производительности.
Разгон
После поднятия Power Limit, который напрямую связан с Target Temperature, с помощью утилиты MSI Afterburner 3.0.0 Beta 5 нам удалось разогнать GPU до значения в 984 МГц (прирост 18% относительно рекомендуемой частоты), а с учётом работы технологии GPU Boost 2.0 частота составила 1023 МГц. Видеопамять при этом удалось ускорить до частоты 6928 МГц (прирост 15%).
При этом стоит отметить, что из-за особенностей работы GPU Boost 2.0 с динамически изменяющейся частотой GPU говорить о значении в 1023 МГц как о максимально возможном нельзя. Как видно по скриншоту выше, нами была зафиксирована и более высокая частота во время максимальной нагрузки на GPU, а именно 1097 МГц.
Оценить прирост производительности вследствие ручного разгона можно в таблице ниже:
|
Тестовый пакет |
Стандартные частоты |
Разогнанная видеокарта |
Прирост производительности, % |
|
|
Futuremark 3DMark Vantage |
Performance Score |
41722 |
43240 |
3,6 |
|
GPU Score |
46544 |
49219 |
5,7 |
|
|
Futuremark 3DMark 11 |
Performance Score |
12602 |
13458 |
6,8 |
|
Unigine |
1920×1080 |
59,7 |
68,2 |
14,2 |
|
Borderlands 2 Benchmark, DirectX 11, Maximum Quality, AF16x, Fps |
1920×1080 |
290 |
295 |
1,7 |
|
Crysis 2 v1.9 Benchmark, DirectX 11, AA4x, Extreme Quality, fps |
1920×1080 |
98,8 |
108,7 |
10,0 |
|
5760×1080, Multi monitor |
36,3 |
41,3 |
13,8 |
|
|
Batman Arkham City Benchmark, DirectX 11, FXAA-Hi, Tesselation-Hi, Extreme Quality, fps |
1920×1080 |
165 |
168 |
1,8 |
|
5760×1080, Multi monitor |
84 |
91 |
8,3 |
|
|
Colin McRae: DiRT 3, DirectX 11, Very High Quality, MSAA8x, fps |
1920×1080 |
233 |
241,1 |
3,5 |
|
Metro 2033 Benchmark, DirectX 11, Maximum Quality, AA4x / AF4x, fps |
5760×1080, Multi monitor |
32 |
35 |
9,4 |
Прирост и без того высокой производительности благодаря разгону составил в среднем 7%. Если внимательно взглянуть на представленную выше таблицу, то видно, что наибольшее увеличение производительности мы получим в действительно тяжелых режимах, таких как игра на конфигурации с тремя мониторами.
Выводы
Подводя итоги тестирования ZOTAC GeForce GTX TITAN, в первую очередь стоит отметить, что, по сути, у нас побывал «референсный» образец видеокарты NVIDIA GeFoce GTX TITAN, соответственно результаты, продемонстрированные им, являются «эталонными» и будут отличаться от модификаций данной видеокарты от других производителей исключительно в пределах погрешности тестов. Скорее всего, в случае с NVIDIA GeFoce GTX TITAN повторится ситуация с NVIDIA GeFoce GTX 690, у которой все версии от разных производителей выполнены в соответствии с эталонным образцом и оснащены аналогичными системами охлаждения. Соответственно, выбор «топовой» видеокарты на новом GPU от NVIDIA может основываться только на личных предпочтениях к тому либо иному производителю. Еще отличия, которые могут повлиять на ваш выбор, это комплект поставки и незначительная разница в стоимости, что несущественно при цене видеокарты около 1000 долл. США.
Конечно же, у NVIDIA получилась очень интересная и высокопроизводительная видеокарта, мощности которой достаточно для плавного игрового процесса на максимальных настройках качества графики даже на трех мониторах, либо в 3D режиме. Не зря верхние строки в рейтинге 3DMark занимают счастливые обладатели систем с четырьмя видеокартами NVIDIA GeFoce GTX TITAN. В данном случае стоит сделать оговорку, что сама NVIDIA отмечает, что реальный прирост производительности в играх можно получить, используя лишь три видеокарты, а 4-Way SLI может потребоваться исключительно для получения более высоких результатов в синтетических тестах. Именно по этой причине официально заявлен только режим 3-Way SLI.
Если говорить о конкурентах ZOTAC GeForce GTX TITAN, то среди видеокарт с одним GPU их по сути нет. Аналогичную с ZOTAC GeForce GTX TITAN производительность способна продемонстрировать исключительно связка из двух видеокарт уровня не ниже NVIDIA GeFoce GTX 670, а превзойти ее способна только NVIDIA GeFoce GTX 690.
В итоге, единственным препятствием на пути между видеокартой ZOTAC GeForce GTX TITAN и потенциальным покупателем является ее стоимость. Но за хорошие, «топовые» вещи надо платить, ведь наивно было ожидать новую наимощнейшую видеокарту по доступной широким массам стоимости.
Достоинства:
- Высочайший уровень производительности;
- Умеренное энергопотребление;
- Увеличенная производительность по обработке чисел с двойной точностью (но нужна настройка драйвера);
- Поддержка технологии GPU Boost 2.0;
- Отличный разгонный потенциал;
- Производительная и тихая система охлаждения;
- Удобный набор интерфейсов для вывода изображения.
Особенности:
- Высокая стоимость.
Автор: Константин Шорохов
Выражаем благодарность компании ZOTAC International (MCO) Ltd. за предоставленную для тестирования видеокарту.
Выражаем благодарность компаниям CHIEFTEC, G.Skill, GIGABYTE, Intel, Scythe, Sea Sonic, Western Digital и Razer за предоставленное для тестового стенда оборудование.
Статья переопубликована с www.EasyCOM.com.ua