В марте 2015 года публике была представлена новая флагманская видеокарта от NVIDIA. Игровая видеокарта Nvidia Titan X является одночиповой, а в основу ее архитектуры заложен алгоритм Pascal (для GPU GP102), запатентованный производителем. На момент презентации Geforce GTX Titan X по праву считался наиболее мощным игровым видеоадаптером.
Графический процессор. GPU имеет 3584 ядра CUDA с базовой частотой в 1417 МГц. При этом тактовая частота с ускорением будет на уровне 1531 МГц.
Память. Флагман был представлен с объемом в 12 Gb, однако позже была выпущена версия с уменьшенным объемом в 2 раза. Быстродействие памяти доходит до 10 Гбит/с. Полосу пропускания в шине памяти выполнили 384-битную, что дает возможность иметь пропускную способность памяти в 480 Гбит/с. Используются чипы памяти GDDR5X, так что даже с конфигурацией в 6 Gb производительность будет высокой.
Другие характеристики Titan X. Число ALU 3584, ROP равно 96, а количество блоков наложенных текстур – 192. Также у карты поддержка разрешений до 7680×4320, набор разъемов новых стандартов DP 1.4, HDMI 2.0b, DL-DVI, а также HDCP версии 2.2.
Видеокарта работает со слотом (шиной) PCIe 3.0. Для обеспечения полного питания необходимо иметь дополнительные разъемы 8-pin и 6-pin на блоке питания. Карта займет два слота на материнской плате (SLI возможен на 2, 3 и 4 карты).
Высота видеокарты — 4.376″, а длина — 10.5″. Рекомендуется использовать блоки питания с мощностью от 600 Вт.
Обзор видеокарты
Основной упор производителей был сделан на улучшение графики для VR, а также для полноценной поддержки DirectX 12. Производительность видеокарты в играх можно немного поднять, разогнав показатели карты GTX Titan X 12 Gb.
Технология Pascal нацелена на игры в виртуальном шлеме. При использовании сверхскоростной технологии FinFET достигается максимальное сглаживание при использовании шлема. Модель Geforce Titan X Pascal полноценно совместима с VRWorks, что дает эффект полного погружения с возможностью прочувствовать физику и тактильные ощущения от игры.
Вместо тепловых медных трубок здесь используется испарительная камера. Максимальная температура – 94 градуса (с сайта производителя), однако в тестах средний показатель температуры – 83-85 градусов. При подъеме до такой температуры турбина охладителя ускоряется. Если ускорения недостаточно, то снижается тактовая частота графического чипа. Шум от турбины довольно различим, так что если это для пользователя значимый показатель, то лучше использовать водное охлаждение. Решения для этой модели уже есть.
Улучшение производительности для майнинга
Компания сделала упор на игровую производительность. В сравнении с и видеокартой, Geforce GTX Titan X 12 Gb майнинг не улучшает, а расход при этом больше. Все видеокарты серии Titan отличаются своей производительностью в вычислениях с двойной точностью FP32 и INT8. Это позволяет считать серию карт ускорителями профессиональных классов. Однако модель с чипом GM200 таковой не является, так как множество тестов показывает снижение производительности в вычислении хешей и прочих операциях. Производительность для добычи криптовалют всего лишь 37.45 МХэш/с.
Не рекомендуем использовать модель Х для добычи криптографических валют. Даже настройка Nvidia Titan X для производительности не даст такого результата, как Radeon Vega (если брать из той же ценовой категории), не говоря уже про Tesla.
Новая карта от этого же производителя дает показатели больше в 2,5 раза. В разогнанном состоянии Titan V дала показатель в 82.07 МХэш/с.
Результаты тестов в играх
Если сравнивать видеокарту Titan X Pascal с другими, то она на 20-25% лучше, чем видеокарта того же производителя , а также почти в два раза преобладает по показателям перед конкурентом Radeon R9 FuryX, которая также является одночиповой.
Во всех играх в 4K и UltraHD наблюдаем плавную картинку. Также высоких результатов достигли в тестах при использовании SLI режима.
Сравнение видеокарт от разных производителей
Цена видеокарты Titan X 12 Gb начинается от 1200$ и зависит от производителя и объема памяти.
Предлагаем ознакомится с сравнительной характеристикой товаров от разных производителей (* – аналогично):
Продукт | Palit GeForce GTX TITAN X | MSI GeForce GTX TITAN X | ASUS GeForce GTX TITAN X |
---|---|---|---|
Первичный список характеристик | |||
Тип видеокарты | игровая | * | |
Наименование GPU | NVIDIA GeForce GTX TITAN X | * | |
Код от производителя | NE5XTIX015KB-PG600F | * | |
Кодовое имя GPU | GM 200 | * | |
Тех.процесс | 28нм | * | |
Поддерживается мониторов | четыре | * | |
Разрешение GM200 (максимальное) | 5120 на 3200 | * | |
Список технических характеристик | |||
Частота GPU | 1000Mhz | * | |
Объем памяти | 12288Mb | * | |
Тип памяти | GDDR5 | * | |
Частота памяти | 7000 Mhz | 7010 Mhz | 7010 Mhz |
Разрядность шины памяти | 384 bit | * | |
Частота RAMDAC | 400 Mhz | * | |
Поддержка режима CrossFire /SLI | возможна | * | |
Поддержка Quad SLI | возможна | * * | |
Список характеристик по подключению | |||
Разъемы | поддержка HDC, HDMI, DisplayPort x3 | * | |
Версия HDMI | 2.0 | * | |
Математический блок | |||
Кол-во универсальных процессоров | 3072 | * | |
Версия шейдеров | 5.0 | * | |
Кол-во текстурных блоков | 192 | * | |
Кол-во блоков растеризации | 96 | * | |
Дополнительный характеристики | |||
Размеры | 267×112 мм | 280×111 мм | 267×111 мм |
Количество занимаемых слотов | 2 | * | |
Цена | 74300 р. | 75000 р. | 75400 р. |
Исходя из сравнительной таблицы, можно заметить, что различные производители соблюдают стандартизацию. Отличие в характеристиках незначительно: разная частота видеопамяти и размеры адаптеров.
Сейчас в продаже нет этой модели ни от одного производителя. В январе 2018 года миру была представлена , которая в производительности в играх и в майнинге крипвалют выигрывает у аналогов в несколько раз.
Предыдущая версия элитной видеокарты NVIDIA GeForce GTX TITAN X 12 Гбайт была выпущена в марте 2015 года и основывалась на графическом процессоре GM200 архитектуры Maxwell 2.0. В то время новинка отличалась колоссальным для игровых видеокарт объёмом видеопамяти, очень высокой производительностью и стоимостью ($999). Тем не менее, залихватская удаль GeForce GTX TITAN X поугасла уже спустя три месяца, когда публике была представлена столь же быстрая в играх GeForce GTX 980 Ti по куда более приемлемой стоимости ($649).Похоже, что NVIDIA решила повторить этот путь анонсов в линейке топовых графических решений, который можно выразить последовательностью «GeForce GTX 980 –> GeForce TITAN X –> GeForce GTX 980 Ti», только теперь видеокарты основаны на ядрах GP104/102 архитектуры Pascal и выпускаются по 16-нм техпроцессу. C первой видеокартой – NVIDIA GeForce GTX 1080 – мы уже познакомились , как и с её оригинальными версиями . Теперь пришло время изучить самую новую и феноменально производительную видеокарту NVIDIA TITAN X .
Новинка стала стоить на 200 долларов дороже своей предшественницы – $1200, и, разумеется, по-прежнему позиционируется, как профессиональная видеокарта для исследований и глубинного обучения. Но, как вы наверняка понимаете, нас в первую очередь интересует её производительность в игровых приложениях и графических бенчмарках, поскольку все геймеры с нетерпением ждут анонса GeForce GTX 1080 Ti, последние признаки которого уже лишили сна особо явных адептов компании. Тем не менее, сегодня мы проверим NVIDIA TITAN X и в отдельных вычислительных бенчмарках, чтобы убедиться в её состоятельности в качестве профессиональной видеокарты.
1. Обзор супервидеокарты NVIDIA TITAN X 12 Гбайт
технические характеристики видеокарты и рекомендованная стоимостьТехнические характеристики и стоимость видеокарты NVIDIA TITAN X приведены в таблице в сравнении с эталонными NVIDIA GeForce GTX 1080 и старой версией GeForce GTX TITAN X.
упаковка и комплектация
Выпуск TITAN X компания NVIDIA оставила строго за собой, поэтому упаковка видеокарты стандартная: компактная коробка, открывающаяся вверх, и вставленная в её центр видеокарта в антистатическом пакете.
В комплекте поставки ничего нет, хотя один дополнительный отсек внутри есть. Напомним, что рекомендованная стоимость NVIDIA TITAN X составляет 1200 долларов США.
дизайн и особенности печатной платы
Дизайн новой NVIDIA TITAN X стал более дерзким или даже можно сказать агрессивным, нежели дизайн GeForce GTX TITAN X. Кожух системы охлаждения с лицевой стороны видеокарты наделили дополнительными гранями, бликующими под лучами света, а заднюю часть текстолита закрыли рифлёной крышкой, выполненной из металла.
Вкупе с хромированным ротором вентилятора и такой же надписью на лицевой стороне, выглядит видеокарта действительно стильно и привлекательно. Отметим, что на верхнем торце NVIDIA TITAN X оставлены светящиеся символы «GEFORCE GTX», хотя в самом названии видеокарты их уже нет.
Длина эталонной видеокарты составляет стандартные 268 мм, высота – 102 мм, а толщина – 37 мм.
Видеовыходы на дополнительно перфорированной треугольными отверстиями панели, следующие: DVI-D, три DisplayPort версии 1.4 и один HDMI версии 2.0b.
В этом плане у новинки никаких изменений в сравнении с GeForce GTX 1080 нет.
Для создания разнообразных SLI-конфигураций на видеокарте предусмотрены два разъёма. Поддерживаются 2-way, 3-way и 4-way SLI варианты объединения видеокарт с использованием как новых жёстких соединительных мостиков, так и старых гибких.
Если эталонная GeForce GTX 1080 имеет только один восьмиконтактный разъём для дополнительного питания, то TITAN X получила в дополнение ещё и шестиконтактный разъём, что не удивительно, ведь заявленный уровень энергопотребления видеокарты составляет 250 ватт, как и у предшествующей ей модели GeForce GTX TITAN X. Мощность рекомендованного блока питания для системы с одной такой видеокартой должна составлять не менее 600 ватт.
Эталонная печатная плата NVIDIA TITAN X намного сложнее чем плата GeForce GTX 1080 , что вполне логично, учитывая возросшие требования по питанию, увеличенный объём видеопамяти и более широкую шину обмена с ней.
Система питания графического процессора пятифазная с использованием силовых элементов Dr.MOS и тантал-полимерных конденсаторов. Ещё две фазы питания отведены на видеопамять.
За управление питанием графического процессора отвечает контроллер uP9511P производства uPI Semiconductor.
Обеспечение функций мониторинга осуществляет контроллер INA3221 производства Texas Instruments.
Выполненный по 16-нм нормам, кристалл графического процессора GP102 имеет площадь 471 мм2, выпущен на 21-й неделе 2016 года (конец мая) и относится к ревизии А1.
Не считая архитектурных улучшений линейки GPU Pascal, в сравнении с графическим процессором GM200 видеокарты NVIDIA GeForce GTX TITAN X в новом GP102 содержатся на 16,7% больше универсальных шейдерных процессоров, а их общее количество равно 3584. Преимущество по этому показателю над GP104 видеокарты GeForce GTX 1080 составляет впечатляющие 40%. Такой же расклад и по числу текстурных блоков, которых у нового TITAN X 224 штуки. Дополняют количественные показатели GP102 96 блоков растровых операций (ROPs).
Частоты графического процессора также выросли. Если у GeForce GTX TITAN X базовая частота GPU в 3D-режиме составляла 1000 МГц и могла форсироваться до 1076 МГц, то у новой TITAN X базовая частота равна 1418 МГц (+41,8%), а заявленная boost-частота – 1531 МГц. На деле, по данным мониторинга, частота графического процессора кратковременно возрастала до 1823 МГц, а в среднем составила 1823 МГц. Это очень серьёзный прирост в сравнении с предшественником. Добавим, что при переходе в 2D-режим частота графического процессора снижается до 139 МГц с одновременным снижением напряжения с 1,050 В до 0,781 В.
NVIDIA TITAN X оснащается 12 Гбайт памяти стандарта GDDR5X, набранными двенадцатью микросхемами производства компании Micron (маркировка 6KA77 D9TXS), распаянными только на лицевой стороне печатной платы.
В сравнении с предшествующей GeForce GTX TITAN X на GM200, частота памяти новой TITAN X на GP102 составляет 10008 МГц, то есть на 42,7% выше. Таким образом при не изменившейся ширине шины обмена с памятью, составляющей 384 бит, пропускная способность памяти TITAN X достигает внушительных 480,4 Гбайт/с, что лишь чуть меньше нынешнего рекордсмена в этой области – AMD Radeon R9 Fury X с её высокоскоростной HBM и 512 Гбайт/с. В 2D-режиме частота памяти снижается до 810 эффективных мегагерц.
Итог обзору аппаратной части новой видеокарты подведёт информация из утилиты GPU-Z.
Выкладываем мы и BIOS видеокарты , считанный и сохранённый с помощью этой же утилиты.
система охлаждения – эффективность и уровень шума
Система охлаждения NVIDIA TITAN X идентична кулеру NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition.
В её основе лежит никелированный алюминиевый радиатор с медной испарительной камерой в основании, который отвечает за охлаждение графического процессора.
По площади этот радиатор небольшой, а межрёберное расстояние не превышает двух миллиметров.
Таким образом не трудно предположить, что эффективность охлаждения графического процессора этим радиатором будет серьёзно зависима от скорости вращения вентилятора (что, собственно, и подтвердилось далее).
На охлаждение микросхем памяти и элементов силовых цепей отведена металлическая пластина с термопрокладками.
Для проверки температурного режима работы видеокарты в качестве нагрузки мы использовали девятнадцать циклов стресс-теста Fire Strike Ultra из пакета 3DMark.
Для мониторинга температур и всех прочих параметров применялась программа MSI Afterburner версии 4.3.0 Beta 14 и новее, а также и утилита GPU-Z версии 1.12.0. Тесты проводились в закрытом корпусе системного блока , конфигурацию которого вы сможете увидеть в следующем разделе статьи, при комнатной температуре 23,5~23,9 градусов Цельсия.
Прежде всего мы проверили эффективность охлаждения NVIDIA TITAN X и её температурный режим при полностью автоматической регулировке скорости вентилятора.
Автоматический режим (1500~3640 об/мин)
Как видим по графику мониторинга, температура графического процессора видеокарты NVIDIA TITAN X очень быстро добралась до отметки 88-89 градусов Цельсия, а затем, благодаря сравнительно резкому повышению скорости вентилятора с 1500 до 3500 об/мин, стабилизировалась на отметке 86 градусов Цельсия. Далее по ходу теста скорость вращения вентилятора ещё увеличилась до 3640 об/мин. Вряд ли кто из нас с вами ожидал от эталонной видеокарты с тепловым пакетом 250 ватт иных температурных показателей, которые практически не отличаются от GeForce GTX TITAN X.
При максимальной скорости вентилятора температура графического процессора видеокарты NVIDIA TIAN X снижается на 12-13 градусов Цельсия в сравнении с режимом автоматической регулировки.
Максимальная скорость (~4830 об/мин)
В обоих режимах работы вентилятора NVIDIA TITAN X является очень шумной видеокартой. К слову, NVIDIA не лишает владельцев этой модели видеокарты гарантии при замене эталонного кулера на альтернативные варианты.
оверклокерский потенциал
При проверке оверклокерского потенциала NVIDIA TITAN X мы увеличили предел по питанию на максимально возможные 120%, температурный предел повысили до 90 градусов Цельсия, а скорость вентилятора вручную зафиксировали на 88% мощности или 4260 об/мин. Спустя несколько часов тестов, удалось выяснить, что без потери стабильности и появления дефектов изображения базовую частоту графического процессора можно увеличить на 225 МГц (+15,9%), а эффективную частоту видеопамяти – на 1240 МГц (+12,4%).
В результате частоты разогнанной NVIDIA TITAN X в 3D-режиме составили 1643-1756/11248 МГц .
Ввиду значительного разброса частот GPU во время теста температурного режима разогнанной видеокарты, тест из пакета 3DMark вновь рапортовал о нестабильности TITAN X.
Несмотря на данный факт, все 19 циклов этого теста, а также все игры тестового набора были успешно пройдены, а по данным мониторинга частота ядра разогнанной видеокарты увеличивалась вплоть до 1987 МГц.
88% мощности (~4260 об/мин)
С учётом разгона эталонной NVIDIA TITAN X можно предположить, что оригинальные GeForce GTX 1080 Ti будут разгоняться ещё лучше. Впрочем, время покажет.
2. Тестовая конфигурация, инструментарий и методика тестирования
Тестирование видеокарт было проведено на системе следующей конфигурации:
системная плата: ASUS X99-A II (Intel X99 Express, LGA2011-v3, BIOS 1201 от 11.10.2016);
центральный процессор: Intel Core i7-6900K (14 нм, Broadwell-E, R0, 3,2 ГГц, 1,1 В, 8 x 256 Kбайт L2, 20 Мбайт L3);
система охлаждения CPU: Phanteks PH-TC14PЕ (2 Corsair AF140, ~900 об/мин);
термоинтерфейс: ARCTIC MX-4 (8,5 Вт/(м*К));
оперативная память: DDR4 4 x 4 Гбайт Corsair Vengeance LPX 2800 МГц (CMK16GX4M4A2800C16) (XMP 2800 МГц/16-18-18-36_2T/1,2 В или 3000 МГц/16-18-18-36_2T/1,35 В);
видеокарты:
NVIDIA TITAN X 12 Гбайт 1418-1531(1848)/10008 МГц и с разгоном до 1643-1756(1987)/11248 МГц;
Gigabyte GeForce GTX 1080 G1 Gaming 8 Гбайт 1607-1746(1898)/10008 МГц и с разгоном до 1791-1930(2050)/11312 МГц;
NVIDIA GeForce GTX 980 Ti 6 Гбайт 1000-1076(1189)/7012 МГц и с разгоном до 1250-1326(1437)/8112 МГц;
диск для системы и игр: Intel SSD 730 480GB (SATA-III, BIOS vL2010400);
диск для бенчмарков: Western Digital VelociRaptor (SATA-II, 300 Гбайт, 10000 об/мин, 16 Мбайт, NCQ);
архивный диск: Samsung Ecogreen F4 HD204UI (SATA-II, 2 Тбайт, 5400 об/мин, 32 Мбайт, NCQ);
звуковая карта: Auzen X-Fi HomeTheater HD;
корпус: Thermaltake Core X71 (четыре be quiet! Silent Wings 2 (BL063) на 900 об/мин);
панель управления и мониторинга: Zalman ZM-MFC3;
блок питания: Corsair AX1500i Digital ATX (1500 Вт, 80 Plus Titanium), 140-мм вентилятор;
монитор: 27-дюймовый Samsung S27A850D (DVI, 2560 х 1440, 60 Гц).
Разумеется, прежних версий видеокарты TITAN X у нас остаться не могло, поэтому сравнивать новинку мы будем с двумя другими видеокартами, но вовсе не медленными. Первой из них будет оригинальная Gigabyte GeForce GTX 1080 G1 Gaming, которую мы протестировали на частотах эталонной NVIDIA GeForce GTX 1080, а также при разгоне до 1791-1930/11312 МГц.
Отметим, что пиковая частота графического процессора этой видеокарты при разгоне достигала отметки 2050 МГц.
Второй видеокартой тестирования является эталонная NVIDIA GeForce GTX 980 Ti, производительность которой мы протестировали как на номинальных частотах, так и при разгоне до 1250-1326(1437)/8112 МГц.
Поскольку при своём выходе GeForce GTX 980 Ti в играх продемонстрировала производительность, равную прежней GeForce GTX TITAN X , то такое сравнение вполне можно считать сравнением двух разных TITAN X. Добавим, что пределы по питанию и температуре на всех видеокартах были увеличены до максимально возможных, а в драйверах GeForce был выставлен приоритет максимальной производительности.
Для снижения зависимости производительности видеокарт от скорости платформы 14-нм восьмиядерный процессор при множителе 40, опорной частоте 100 МГц и активированной на третий уровень функции Load-Line Calibration был разогнан до 4,0 ГГц при повышении напряжения в BIOS материнской платы до 1,2095 В.
При этом 16 гигабайт оперативной памяти функционировали на частоте 3,2 ГГц с таймингами 16-16-16-28 CR1 при напряжении 1,35 В.
Тестирование, начатое 20 октября 2016 года, было проведено под управлением операционной системы Microsoft Windows 10 Professional со всеми обновлениями на указанную дату и с установкой следующих драйверов:
чипсет материнской платы Intel Chipset Drivers – 10.1.1.38 WHQL от 12.10.2016 ;
Intel Management Engine Interface (MEI) – 11.6.0.1025 WHQL от 14.10.2016 ;
драйверы видеокарт на графических процессорах NVIDIA – GeForce 375.57 WHQL от 20.10.2016 .
Поскольку видеокарты в сегодняшнем тестировании весьма производительные, то от тестов в разрешении 1920 х 1080 пикселей было решено отказаться и использовалось только разрешение 2560 х 1440 пикселей. Разрешения ещё выше, к сожалению, имеющийся монитор не поддерживает. Впрочем, учитывая результаты в последних новинках, сожалеть о недоступности более высоких разрешений не приходится. Для тестов использовались два режима качества графики: Quality + AF16x – качество текстур в драйверах по умолчанию с включением анизотропной фильтрации уровня 16х и Quality + AF16x + MSAA 4х(8х) с включением анизотропной фильтрации уровня 16х и полноэкранного сглаживания степени 4x или 8x, в случаях, когда среднее число кадров в секунду оставалось достаточно высоким для комфортной игры. В отдельных играх, в силу специфики их игровых движков, были использованы иные алгоритмы сглаживания, что будет указано далее в методике и на диаграммах. Включение анизотропной фильтрации и полноэкранного сглаживания выполнялось непосредственно в настройках игр. Если же данные настройки в играх отсутствовали, то параметры изменялись в панели управления драйверов GeForce. Там же была принудительно отключена вертикальная синхронизация (V-Sync). Кроме указанного, никаких дополнительных изменений в настройки драйверов не вносилось.
Видеокарты были протестированы в одном графическом тесте, одном VR-тесте и пятнадцати играх, обновлённых до последних версий на дату начала подготовки материала. В сравнении с нашим предыдущим тестом видеокарт из тестового набора исключены старые и не ресурсоёмкие Thief и Sniper Elite III, но включены новые Total War: WARHAMMER и Gears of War 4 с поддержкой API DirectX 12 (теперь таких игр в наборе пять). Кроме того, в следующих статьях о видеокартах в списке появится ещё одна новая игра с поддержкой API DirectX 12. Так что, теперь список тестовых приложений выглядит следующим образом (игры и далее результаты тестирования в них расположены в порядке их официального выхода):
3DMark (DirectX 9/11) – версия 2.1.2973, тестирование в сценах Fire Strike, Fire Strike Extreme, Fire Strike Ultra и Time Spy (на диаграмме приведён графический балл);
SteamVR – тест на поддержку «виртуальной реальности», за результат принималось число протестированных кадров за время теста;
Crysis 3 (DirectX 11) – версия 1.3.0.0, все настройки качества графики на максимум, степень размытости средняя, блики включены, режимы с FXAA и с MSAA 4x, двойной последовательный проход заскриптованной сцены из начала миссии Swamp продолжительностью 105 секунд;
Metro: Last Light (DirectX 11) – версия 1.0.0.15, использовался встроенный в игру тест, настройки качества графики и тесселяция на уровне Very High, технология Advanced PhysX в двух режимах тестирования, тесты с SSAA и без сглаживания, двойной последовательный прогон сцены D6;
Battlefield 4 (DirectX 11) – версия 1.2.0.1, все настройки качества графики на Ultra, двойной последовательный прогон заскриптованной сцены из начала миссии TASHGAR продолжительностью 110 секунд;
Grand Theft Auto V (DirectX 11) – build 877, настройки качества на уровне Very High, игнорирование предложенных ограничений включено, V-Synс отключена, FXAA активировано, NVIDIA TXAA выключено, MSAA для отражений выключено, мягкие тени NVIDIA;
DiRT Rally (DirectX 11) – версия 1.22, использовался встроенный в игру тест на трассе Okutama, настройки качества графики на максимальный уровень по всем пунктам, Advanced Blending – On; тесты с MSAA 8x и без сглаживания;
Batman: Arkham Knight (DirectX 11) – версия 1.6.2.0, настройки качества на уровне High, Texture Resolutioin normal, Anti-Аliasing on, V-Synс отключена, тесты в двух режимах – с активацией двух последних опций NVIDIA GameWorks и без них, двойной последовательный прогон встроенного в игру теста;
(DirectX 11) – версия 4.3, настройки качества текстур на уровне Very High, Texture Filtering – Anisotropic 16X и прочие максимальные настройки качества, тесты с MSAA 4x и без сглаживания, двойной последовательный прогон встроенного в игру теста.
Rise of the Tomb Raider (DirectX 12) – версия 1.0 build 753.2_64, все параметры на уровень Very High, Dynamic Foliage – High, Ambient Occlusion – HBAO+, тесселяция и прочие методики улучшения качества активированы, по два цикла теста встроенного бенчмарка (сцена Geothermal Valley) без сглаживания и с активацией SSAA 4.0;
Far Cry Primal (DirectX 11) – версия 1.3.3, максимальный уровень качества, текстуры высокого разрешения, объёмный туман и тени на максимум, встроенный тест производительности без сглаживания и с активацией SMAA;
Tom Clancy’s The Division (DirectX 11) – версия 1.4, максимальный уровень качества, все параметры улучшения картинки активированы, Temporal AA – Supersampling, режимы тестирования без сглаживания и с активацией SMAA 1X Ultra, встроенный тест производительности, но фиксация результатов FRAPS;
Hitman (DirectX 12) – версия 1.5.3, встроенный тест при настройках качества графики на уровне «Ультра», SSAO включено, качество теней «Ультра», защита памяти отключена;
Deus Ex: Mankind Divided (DirectX 12) – версия 1.10 build 592.1, все настройки качества вручную выставлены на максимальный уровень, тесселяция и глубина резкости активированы, не менее двух последовательных прогонов встроенного в игру бенчмарка;
Total War: WARHAMMER (DirectX 12) – версия 1.4.0 build 11973.949822, все настройки качества графики на максимальный уровень, отражения включены, неограниченная видеопамять и SSAO активированы, двойной последовательный прогон встроенного в игру бенчмарка;
Gears of War 4 (DirectX 12) – версия 9.3.2.2, настройки качества на уровне Ultra, V-Synс отключён, все эффекты активированы, вместо не поддерживаемого игрой сглаживания использовалось масштабирование разрешения на 150% (до 3840 х 2160), двойной последовательный прогон встроенного в игру бенчмарка.
Если в играх реализована возможность фиксации минимального числа кадров в секунду, то оно также отражалось на диаграммах. Каждый тест проводился дважды, за окончательный результат принималось лучшее из двух полученных значений, но только в случае, если разница между ними не превышала 1%. Если отклонения прогонов тестов превышали 1%, то тестирование повторялось ещё как минимум один раз, чтобы получить достоверный результат.
3. Результаты тестов производительности
На диаграммах результаты тестирования видеокарт без разгона выделены зелёной заливкой, а при разгоне – тёмно-бирюзовым цветом. Поскольку все результаты на диаграммах имеют общую закономерность, то каждую из них отдельно мы комментировать не будем, а анализ проведём по сводным диаграммам в следующем разделе статьи.3DMark
SteamVR
Crysis 3
Metro: Last Light
Battlefield 4
Grand Theft Auto V
DiRT Rally
Batman: Arkham Knight
Tom Clancy"s Rainbow Six: Siege
Rise of the Tomb Raider
Far Cry Primal
Tom Clancy’s The Division
Hitman
Deus Ex: Mankind Divided
Total War: WARHAMMER
Так как Total War: WARHAMMER мы тестируем впервые, то приведём настройки, при которых данная игра будет тестироваться сегодня и в последующих наших статьях про видеокарты.
И далее результаты.
Gears of War 4
Также приведём и настройки новой игры Gears of War 4, впервые включённой в тестовый набор.
Результаты получились следующие.
Дополним построенные диаграммы итоговой таблицей с результатами тестов с выведенными средним и минимальным значением числа кадров в секунду по каждой видеокарте.
На очереди – сводные диаграммы и анализ результатов.
4. Сводные диаграммы и анализ результатов
На первой паре сводных диаграмм мы предлагаем сравнить производительность новой NVIDIA TITAN X 12 Гбайт на номинальных частотах и эталонной NVIDIA GeForce GTX 980 Ti 6 Гбайт также на номинальных частотах. Результаты последней видеокарты приняты за начальную точку отсчёта, а средний FPS видеокарты NVIDIA TITAN X отложен в процентах от неё. Преимущество новой видеокарты, вне всяких сомнений, впечатляет.В наших тестовых условиях и настройках NVIDIA TITAN X быстрее NVIDIA GeForce GTX 980 Ti, как минимум, на 48%, а максимальные значения её превосходства достигают ошеломляющих 85%! Учитывая, что GeForce GTX 980 Ti в играх была фактически равна прежнему GeForce TITAN X, то можно сказать, что NVIDIA TITAN X на столько же быстрее своего предшественника. Прогресс полноценного графического процессора Pascal невероятен, жаль, что пока всё это весьма дорого, но уже мерцающие на горизонте GeForce GTX 1080 Ti будут заметно доступнее (вопрос только в том, что именно в них урежут?). Итак, в среднем по всем играм в разрешении 2560 х 1440 пикселей NVIDIA TITAN X быстрее NVIDIA GeForce GTX 980 Ti на 64,7% в режимах без использования сглаживания и на 70,4% при активации различных алгоритмов сглаживания.
Теперь оценим на сколько NVIDIA TITAN X на номинальных частотах опережает Gigabyte GeForce GTX 1080 G1 Gaming с частотной формулой, приведённой под уровень эталонных версий GeForce GTX 1080.
И вновь очень приличный прирост производительности! Как минимум, новинка быстрее GeForce GTX 1080 на 19%, а в Rise of Tomb Raider её преимущество достигает внушительных 45,5%. В среднем по всем играм NVIDIA TITAN X быстрее на 27,0% в режимах без сглаживания и на 32,7% при его активации.
Теперь давайте помечтаем, что NVIDIA при выпуске GeForce GTX 1080 Ti не станет урезать топовый Pascal по числу блоков и количеству шейдерных процессоров, и одновременно её партнёры выпустят оригинальные версии с повышенными частотами. На сколько в таком случае ещё вырастет производительность флагмана? Ответ на следующей сводной диаграмме.
Разгон NVIDIA TITAN X на 15,9% по ядру и на 12,4% по видеопамяти ускоряет и без того умопомрачительно быструю видеокарту на 12,9% в режимах без сглаживания и на 13,4% при активации АА. Если вернуться к первой сводной диаграмме, то несложно предположить, что оригинальные GeForce GTX 1080 Ti могут оказаться вдвое быстрее эталонных GeForce GTX 980 Ti или GeForce GTX TITAN X. Конечно, такое сравнение не объективно, ведь все знают, что оригинальные GeForce GTX 980 Ti зачастую способны разгоняться до 1,45-1,50 ГГц по ядру, а значит преимущество потенциальных GeForce GTX 1080 Ti не будет столь высоким. Тем не менее, даже 60-70% прироста производительности к флагману предыдущего поколения не могут не впечатлять. Где у нас с вами подобный прирост в центральных процессорах или оперативной памяти? Нет там ничего подобного, даже в топовом сегменте. А у NVIDIA такие возможности уже есть!
5. Вычисления на GPU
Сначала производительность новой видеокарты NVIDIA TITAN X мы протестируем в тесте CompuBench CL версии 1.5.8. Первые два теста – это распознавание лиц, основанное на алгоритме Виолы–Джонса, и базирующийся на вычислении вектора движения TV-L1 Optical Flow.И вновь производительность NVIDIA TITAN X впечатляет. В номинальном режиме работы новинка опережает эталонную GeForce GTX 980 Ti на 66,6% в тесте Face Detection и на 90,4% в бенчмарке TV-L1 Optical Flow. Преимущество над GeForce GTX 1080 также довольно заметное, а разгон нового «Титана» ускоряет эту видеокарту ещё на 8,1-12,1%. Впрочем, примерно такой же прирост производительности и у двух других видеокарт тестирования при повышении частот.
Далее у нас на очереди тест прорисовки движения волн водной поверхности по быстрому дискретному преобразованию Фурье – Ocean Surface Simulation, а также тест физической симуляции частиц Particle Simulation.
Отличительной особенностью этой пары тестов стала относительная близость результатов GeForce GTX 980 Ti и GeForce GTX 1080, похоже, что ядро Maxwell легко сдаваться не собирается. А вот перед новой TITAN X обе эти видеокарты пасуют, проигрывая от 42,6 до 54,4%.
Намного плотнее результаты в тесте Video Composition.
Разогнанная Gigabyte GeForce GTX 1080 G1 Gaming даже умудряется догнать номинальную NVIDIA TITAN X, хотя последняя демонстрирует двадцатипроцентное преимущество над GeForce GTX 980 Ti.
Зато в симуляции майнинга криптовалюты Bitcoin мы вновь видим колоссальное преимущество NVIDIA TITAN X.
Новинка опережает GeForce GTX 980 Ti почти вдвое и на 30,4% быстрее Gigabyte GeForce GTX 1080 G1 Gaming на частотах эталонной NVIDIA GeForce GTX 1080. Такими темпами прироста производительности у NVIDIA и до видеокарт на графических процессорах AMD останется совсем чуть-чуть.
Далее у нас на очереди GPGPU тест из утилиты AIDA64 Extreme версии 5.75.3981 Beta. Из полученных результатов мы построили диаграммы по операциям с плавающей запятой с одинарной и двойной точностью.
Если ранее NVIDIA GeForce GTX TITAN X опережала в этих тестах первую версию GeForce GTX TITAN на 62% , то новая TITAN X на ядре Pascal превосходит предшественницу сразу на 97,5%! За любыми другими результатами теста AIDA64 GPGPU вы можете обращаться в тему обсуждения статьи в нашей конференции.
В завершении протестируем наиболее сложную сцену последнего LuxMark 3.1 – Hotel Lobby.
Отметим, что старенькая GeForce GTX 980 Ti «не даёт спуску» Gigabyte GeForce GTX 1080 G1 Gaming в этом тесте, но TITAN X опережает её сразу на 58,5%. Феноменальная производительность! Всё же жаль, что NVIDIA пока задерживает выпуск GeForce GTX 1080 Ti, и особо жаль, что её в этом никто пока не подгоняет.
6. Энергопотребление
Измерение уровня энергопотребления проводилось с помощью блока питания Corsair AX1500i через интерфейс Corsair Link и одноимённую программу версии 4.3.0.154. Измерялось энергопотребление всей системы в целом без учёта монитора. Измерение было проведено в 2D-режиме при обычной работе в Microsoft Word или интернет-сёрфинге, а также в 3D-режиме. В последнем случае нагрузка создавалась с помощью четырёх последовательных циклов вступительной сцены уровня Swamp из игры Crysis 3 в разрешении 2560 х 1440 пикселей при максимальных настройках качества графики с использованием MSAA 4Х. Энергосберегающие технологии центрального процессора отключены.Давайте сравним уровень энергопотребления систем с протестированными сегодня видеокартами на диаграмме.
Несмотря на колоссальный прирост производительности везде и всюду, компании NVIDIA удалось удержать тепловой пакет новой TITAN X с ядром Pascal в тех же пределах, что и у прежней версии TITAN X – 250 ватт, поэтому уровень энергопотребления систем с этими видеокартами отличается несущественно. Так, в номинальном режиме работы конфигурация с NVIDIA TITAN X потребляет на 41 ватт больше, чем с видеокартой NVIDIA GeForce GTX 980 Ti, а при разгоне обеих видеокарт эта разница сокращается до 23 ватт. Вместе с тем, отметим, что система с Gigabyte GeForce GTX 1080 G1 Gaming экономичнее обеих версий TITAN X, а на частотах эталонной GeForce GTX 1080 едва не укладывается в предел 400 ватт, и это с учётом того, что в конфигурации присутствует прилично разогнанный восьмиядерный процессор. Экономичнее новинка и в 2D-режиме.
Заключение
Поскольку на сегодняшний день видеокарты NVIDIA в лице GeForce GTX 1080 и GTX 1070 занимают единоличное лидерство по производительности в верхнем ценовом сегменте, то выпуск ещё более производительной TITAN X мы вполне можем считать самой что ни на есть демонстрацией своего технологического превосходства над единственным конкурентом. Причём, демонстрация эта в полной мере удалась, ведь, находясь в том же тепловом пакете, преимущество новинки над флагманской видеокартой NVIDIA предыдущего поколения в игровых тестах порой достигает 85%, а в среднем составляет около 70%! Не менее впечатляющим выглядит прирост производительности и в вычислениях, что, как мы знаем, первостепенно для видеокарт NVIDIA серии TITAN.Разница в производительности с GeForce GTX 1080 немного скромнее и составляет 27-33%, зато прирост производительности от разгона у TITAN X выше (около 13% против 10% у GeForce GTX 1080), а значит при появлении GeForce GTX 1080 Ti на основе того же GP102 мы вправе рассчитывать на ещё более высокие частоты и, как следствие, прирост производительности. Отрицательным моментом в анонсе TITAN X является двухсотдолларовое повышение рекомендованной стоимости, однако, на наш взгляд, у потенциальных потребителей таких видеокарт 20-процентный рост стоимости не вызовет серьёзных проблем. Ну, а геймеры поскромнее с нетерпением ждут появления GeForce GTX 1080 Ti, как и её «красного» конкурента.
Кроме того, отметим, что, несмотря на ошеломляющую производительность в играх, сама NVIDIA позиционирует TITAN X, в первую очередь, как эффективный инструмент для обучения нейросетей и решения задач, связанных с алгоритмами Deep Learning (глубинное обучение). Эти алгоритмы сегодня активно используются в самых разных областях: распознавание речи, изображений, видео, составление гидрометеорологических прогнозов, постановка более точных медицинских диагнозов, составление высокоточных карт, робототехника, самоуправляемые автомобили и так далее. Поэтому можно сказать, что возможности новой видеокарты NVIDIA TITAN X безграничны и удовлетворят любых пользователей.
Благодарим компанию NVIDIA и лично Ирину Шеховцову
за предоставленную на тестирование видеокарту
.
Весна - это время не только просыпающейся природы, но и время для традиционного анонса флагманской однокристальной видеокарты линейки Titan. И хотя первая демонстрация NVIDIA GeForce GTX Titan X прошла неожиданно, этот анонс был обставлен рядом слухов. Пару дней назад прошла официальная презентация этой видеокарты, в течение нескольких дней у нас была возможность ее детального изучения. Чем же она может похвастаться, посмотрим далее.
NVIDIA GeForce GTX Titan X стала четвертой в линейке и третьим «титаном» на однокристальной системе. Напомню, обособленно стоит GeForce GTX Titan Z с двумя GPU. Конечно, мы понимаем, что подобные системы нельзя назвать «народными», но даже при отсутствии 1000-1300 долларов, этот обзор может быть интересен для ознакомления с архитектурой Maxwell в ее максимальной на сегодня реализации. Как и ожидалось, в основе лежит ядро GM200, второе поколение этой архитектуры. Идет оно с движком PolyMorph Engine 3.0 с поддержкой функций feature level Direct3D 12 и аппаратного ускорения технологии глобального освещения. Может, это и будет тот прорыв в реализме и графике, которого так долго ждут в игровой индустрии?
GM200 содержит 8 миллиардов транзисторов, 256 ROP, 3072 CUDA и 384-битную шину памяти. Все это вооружение нацелено на поддержку 4K-разрешения и улучшение работы в 3D-режиме. Базовая частота ядра составляет: 1000 МГц, Boost Clock - 1076 МГц. Память функционирует на частоте 7012 МГц. На борту 12 Гбайт графической памяти, до выхода Titan X этот объем был недоступен для видеокарт, нацеленных на геймеров.
Видео обзор NVIDIA GeForce GTX Titan X
Внешний вид
NVIDIA GeForce GTX Titan X не стала революцией в дизайне топовых видеокарт, внешний вид изменился слабо. Используется система воздушного охлаждения, которая внешне повторяет то, что мы видели ранее.
Правки тут небольшие, ограничены они изменением окраски корпуса. Теперь он практически полностью окрашен в черный цвет.
Видеокарта лишена усиливающей платы на обратной стороне печатной плате. Напомню, в GeForce GTX 980 в референсном дизайне она была.
На заднюю панель выведены: три DisplayPort, HDMI и DVI. В режиме общего рабочего пространства могут работать три разъема, но подключить можно и все 5 разъемов одновременно. Такой же подход применен во всей линейке 900.
На боковой грани светящий логотип NVIDIA GeForce GTX. К сожалению, эффектные изображения светящегося вентилятора остались только фотографиями.
Охлаждение
Конструкция установленной системы охлаждения повторяет ту, которая использовалась в GeForce GTX 780 Ti.
Используется испарительная камера, показавшая с себя с сильной стороны при отводе большого объема тепла на радиатор.
Система разборная, так можно полностью убрать теплорассеиватель, пригодиться это может для установки системы водяного охлаждения.
Начинка
Перекочевала и система питания, несмотря на упоминания по изменению, при осмотре это все те же конденсаторы и дроссели. Даже ШИМ-контроллер нам знаком - NCP4206.Но не буду драматизировать, у нас самих даже в длительных нагрузках не удалось найти шум и писк, о которых упоминали в комментариях к ряду видеокарт.
Сохранилась и планка по увеличению напряжения. В NVIDIA GeForce GTX Titan X его можно увеличить в пределах 25 Вт (TDP 250 Вт/275 Вт).
Распаяно 12 Гбайт чипов памяти SKhynix c частотой 1750 МГц, всего их тут 24.
Тестирование NVIDIA GeForce GTX Titan X
Использовался тестовый стенд.
Модель | Данные |
---|---|
Корпус | Aerocool Strike-X Air |
Материнская плата | Biostar Hi-Fi Z87X 3D |
Процессор | Intel Core i5-4670K Haswell |
Кулер для процессора | DeepCool Ice Blade Pro v2.0 |
Видеокарта | Inno3D iChill GeForce GTX 780Ti HerculeZ X3 Ultra |
Оперативная память | Corsair CMX16GX3M2A1600C11 DDR3-1600 16 Гб Kit CL11 |
Жесткий диск | ADATA XPG SX900 256 ГБ |
Жесткий диск 2 | WD Red WD20EFRX |
Блок питания | Aerocool Templarius 750W |
Wi-Fi адаптер | TP-LINK TL-WDN4800 |
Аудио | Creative Sound Blaster EVO Wireless |
Монитор | iiyama ProLite E2773HDS |
Монитор 2 | Philips 242G5DJEB |
Мышка | ROCCAT Kone XTD |
Клавиатура | Razer BlackWidow Chroma |
Стабилизатор | Sven AVR PRO LCD 10000 |
Операционная система | Microsoft Windows Ultimate 8 64-bit |
Во всех таблицах ниже данные приводятся с использованием заводских настроек, фирменное ПО производителей не устанавливается. Частоты памяти и ядра также не затрагиваются с целью исключения влияния посторонних факторов.
1. Температурный режим работы видеокарты
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 31/83
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 29/44
- GeForce GTX 980 - 34/79
- GeForce GTX 770 - 35/80
- GeForce GTX 780 - 35/77
- GeForce GTX 760 - 35/84
2. Шум
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 36/42
- GeForce GTX 980 - 34/79
3. Энергопотребление
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 405
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 260
- GeForce GTX 980 - 295
- Inno3D iChill GeForce GTX 780Ti HerculeZ X3 Ultra - 340
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 7133
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 3522
- GeForce GTX 980 - 6050
- Inno3D iChill GeForce GTX 780Ti HerculeZ X3 Ultra - 6190
Пришло время самых зрелищных тестов, замеры FPS в ресурсоёмких играх. Ряд таблиц мы сопровождаем наглядными видеороликами с записями во время игры. Данные снимаются с Full HD разрешением при Ultra настройках. Стоит учесть, что в ряде моментов в видеороликах реальные данные по FPS ниже, чем полученные во время тестовых прогонов, это связано с затратой ресурсов на видеозапись. Для этой видеокарты мы отдельно протестировали работу на разрешении 3840x2160 на Ultra настройках.
6. Crysis 3
Crysis 3 - 3840x2160 - Very High 4x AA
- 22.
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 45
- GeForce GTX 980 - 69
- Inno3D iChill GeForce GTX 780Ti HerculeZ X3 Ultra - 61
- GeForce GTX 770 - 43
- GeForce GTX 780 - 47
7. Battlefield 4
Battlefield 4 - 3840x2160 - Ultra
- 39
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 75
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 52
- GeForce GTX 980 - 91
- Inno3D iChill GeForce GTX 780Ti HerculeZ X3 Ultra - 82
8. Hitman: Absolution
Очень требовательная игра, на движке Glacier 2. Аппетиту игры способны позавидовать другие новинки года.
Hitman: Absolution - 3840x2160 - High, 2x MSAA, 16x AF
- 46
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 95
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 44/li>
- GeForce GTX 980 - 70
- Inno3D iChill GeForce GTX 780Ti HerculeZ X3 Ultra - 62
- GeForce GTX 770 - 43
- GeForce GTX 780 - 55
- GeForce GTX 760 - 41
9. Metro Last Light
Ещё одна требовательная к железу игра, использующая DirectX 11 и тесселяцию.
Metro Last Light - 3840x2160 - Very high
- 35
10. Middle Earth: Shadow Mordor
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 51
- GeForce GTX 980 - 111
11. Tomb Raider
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 156
- Palit GeForce GTX 960 Super JetStream - 64
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 68
- GeForce GTX 980 - 100
12. Watch Dogs Ultra 4x AA
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 80
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 49
- GeForce GTX 980 - 62
13. Total War: Rome II Extreme
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 79
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 41
- GeForce GTX 980 - 70
14. GRID Autosport Ultra 4x MSAA
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 154
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 80
- GeForce GTX 980 - 128
15. World of Tanks
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 124
- Palit GeForce GTX 960 Super JetStream - 71
- Inno3D iChill GeForce GTX 960 Ultra - 75
- GeForce GTX 980 - 116
16. World of Warships
Это новый раздел наших тестов, пока количество протестированных видеокарт ограничено, до конца марта будет представлен комплексный материал. Игру World of Warships сложно оценивать в плане эффективности использования графики, но в целом эти данные могут быть полезны при сборке системы целенаправленно под игры Wargaming.
- NVIDIA GeForce GTX Titan X - 72
- Inno3D iChill GeForce GTX 780Ti - 72
- Palit GeForce GTX 960 Super JetStream - 59
- Radeon R9 280x - 70
- Radeon R9 280x - 70
Разгон
По традиции мы не ограничиваемся тестом на штатных частотах. Для разгона используется программа MSI Afterburner последней на момент тестирования версии. Для NVIDIA GeForce GTX Titan X нам удалось достигнуть следующих результатов без повышения напряжения ядра:Для сравнения увеличения быстродействия используется синтетический тест 3D Mark FireStrike:
Есть потенциал для дальнейшего разгона при максимальном подъеме напряжения. Частоту ядра можно поднять до 1202 МГц и 7806 МГц по памяти. Здесь максимальная планка температуры повышается до 88 градусов.
Итоги по NVIDIA GeForce GTX Titan X
NVIDIA GeForce GTX Titan X продемонстрировала рост быстродействия на фоне снижения энергопотребления. При текущем раскладе сил, это максимальная производительность на однокристальной системе. Адекватных ответов со стороны AMD Radeon до текущего момента не заявлено. В качестве альтернативы можно рассматривать сохраняющую актуальность GTX 780 Ti, GTX 980 в режиме SLI, Radeon R9 290X. Интересна она будет и для рендеринга видео.NVIDIA GeForce GTX Titan X получает заслуженную награду "Золото..
Компания NVIDIA не так часто отступает от сформировавшихся годами традиций. Так и в 2015 году по сложившейся весенней традиции «зеленые» представляют нового одночипового флагмана в лице GeForce GTX TITAN X . На начало лета 2015 года это самая мощная в мире видеокарта, базирующаяся на одном графическом процессоре.
Новый графический адаптер является четвертым по счёту в модельном ряду «Титанов» и, логически, идет на смену . В основании новинки лежит графическое ядро с маркировкой GM200, созданное на микроархитектуре второго поколения. В отношении базовых характеристик, GM200 является «расширенным» в полтора раза ядром GM204, на котором основан недавний одночиповый флагман . Точнее, именно в полтора раза увеличено количество ядер CUDA, блоков ROP и TMU, а также объем кэша. Рассмотрим подробнее характеристики этих двух видеокарт.
Потребление энергии нового флагмана оказалось заметно более, чем энергопотребление GTX 980. Естественно, что это связано с более высокой производительностью TITAN X, которая в сравнении с 980-й моделью может достигать 30%. По рекомендации производителя мощность блока питания для системы должна быть не менее 600 Вт.
Здесь, пожалуй, нужно обратить внимание на систему охлаждения новинки. А именно на то, что GeForce GTX TITAN X официально будет поставляться исключительно с эталонным кулером, который должен обеспечить высокую производительность при невысоком уровне шума.
*Максимально возможное качество графики
Вполне очевидно, что новинка поддерживает все существующие ныне технологии NVIDIA — SLI®, G-Sync™, GameStream™, ShadowPlay™, 2.0 GPU Boost™, Dynamic Super Resolution, MFAA, GameWorks™, OpenGL 4.5. Также поддерживается Microsoft DirectX 12 API с последующим обновлением до 12.1.
Цена на рассматриваемую модель на момент старта продаж была анонсирована производителем в размере $999. Собственно, это такая же сумма, как и у «черного Титана». Но если обратить внимание на колоссально возросшую производительность новой видеокарты в сравнении с предшественницей, то здесь NVIDIA опять сделала большой и своевременный шаг вперёд.
Представляем базовый детальный материал с исследованием Nvidia Geforce GTX Titan X.
Объект исследования : Ускоритель трехмерной графики (видеокарта) Nvidia Geforce GTX Titan X 12288 МБ 384-битной GDDR5 PCI-E
Сведения о разработчике : Компания Nvidia Corporation (торговая марка Nvidia) основана в 1993 году в США. Штаб-квартира в Санта-Кларе (Калифорния). Разрабатывает графические процессоры, технологии. До 1999 года основной маркой была Riva (Riva 128/TNT/TNT2), с 1999 года и по настоящее время - Geforce. В 2000 году были приобретены активы 3dfx Interactive, после чего торговые марки 3dfx/Voodoo перешли к Nvidia. Своего производства нет. Общая численность сотрудников (включая региональные офисы) около 5000 человек.
Часть 1: Теория и архитектура
Как вы уже знаете, ещё в середине прошлого месяца компания Nvidia выпустила новую топовую видеокарту под названием Geforce GTX Titan X, которая стала мощнейшей на рынке. У нас сразу же вышел подробный обзор по этой новинке, но он содержал лишь практические исследования, без теоретической части и синтетических тестов. Так получилось из-за разных обстоятельств, в том числе от нас не зависящих. Но сегодня мы исправляем этот недочёт и очень подробно рассмотрим мартовскую новинку - за месяц не произошло ничего такого, чтобы она потеряла актуальность.
Ещё в далёком 2013 году Nvidia выпустила первое решение новой марки видеокарт Geforce GTX Titan, названного по имени суперкомпьютера в Окриджской национальной лаборатории. Первая модель новой линейки установила новые рекорды, как по производительности, так и по цене - рекомендованная цена для рынка США была установлена в $999. Это была первая элитная видеокарта серии Titan, которая затем продолжилась не самой популярной двухчиповой Titan Z и ускоренной Titan Black, получившей полностью разблокированный графический процессор GK110 ревизии B.
И вот весной 2015 года настало время для ещё одной новинки Nvidia из «титановой» премиальной серии. Впервые GTX Titan X была показана президентом компании Дженсеном Хуангом на игровой конференции для разработчиков GDC 2015 на мероприятии по игровому движку Epic Unreal Engine. По сути, эта видеокарта в любом случае незримо участвовала на шоу, будучи установленной во многие демостенды, но Дженсен представил её официально.
До выхода Geforce GTX Titan X, быстрейшей одночиповой видеокартой являлась Geforce GTX 980 , основанная на чипе GM204 той же графической архитектуры Maxwell, представленном в сентябре прошлого года. Эта модель является весьма энергоэффективной, обеспечивая приличную вычислительную мощь при потреблении всего лишь 165 Вт энергии - то есть, она вдвое более энергоэффективна по сравнению с предыдущим поколением Geforce.
При этом GPU архитектуры Maxwell поддерживают грядущий DirectX 12 (включая Feature Level 12.1) и другие новейшие графические технологии компании: имитацию глобального освещения Nvidia Voxel Global Illumination (VXGI, о нёй мы писали в статье по GTX 980), новый метод сглаживания Multi-Frame sampled AA (MFAA), динамическое повышенное разрешение Dynamic Super Resolution (DSR) и др. Сочетание производительности, энергоэффективности и возможностей сделало чип GM204 самым лучшим продвинутым графическим процессором на момент его выхода.
Но всё когда-то меняется, и на замену GPU с 2048 вычислительными ядрами и 128 текстурными модулями пришёл новый графический процессор на основе этой же архитектуры Maxwell второго поколения (первое мы помним по чипу GM107, на котором основана видеокарта Geforce GTX 750 Ti) и теми же возможностями, но уже с 3072 вычислительными ядрами CUDA и 192 текстурными блоками - всё это упаковали уже в 8 миллиардов транзисторов. Понятное дело, Geforce GTX Titan X сразу же стал самым мощным решением.
На самом деле, топовый чип второго поколения Maxwell, который мы теперь знаем под кодовым именем GM200, был готов у Nvidia ещё какое-то время до его анонса. Просто не было особого смысла выпускать ещё одну топовую модель видеокарты, когда даже Geforce GTX 980 на основе GM204 прекрасно справлялась с задачей быстрейшей одночиповой видеокарты в мире. Компания Nvidia какое-то время ждала выхода более мощного решения от AMD на базе GPU, произведённого по тому же 28 нм техпроцессу, но так и не дождалась.
Вероятно, чтобы продукт совсем не «прокис» в отсутствие реальной конкуренции, его всё же решили выпустить, закрепив за собой звание компании, выпускающей самые мощные GPU. И действительно, ждать решения соперника смысла не было, ведь его отложили как минимум до июня - столько времени ждать просто невыгодно. Ну а в случае чего, всегда можно выпустить ещё более мощную видеокарту на основе этого же графического процессора, но работающего на более высокой частоте.
Но зачем вообще нужны столь мощные решения в эпоху распространения мультиплатформенных игр с довольно средними требованиями к мощности GPU? Во-первых, совсем скоро должны появиться первые игровые приложения, использующие возможности DirectX 12, пусть даже и мультиплатформенные - ведь ПК-версии таких приложений практически всегда предлагают более качественную графику, дополнительные эффекты и текстуры более высокого разрешения. Во-вторых, уже сейчас вышли DirectX 11 игры, которые могут использовать все возможности мощнейших GPU - вроде Grand Theft Auto V, про которую мы подробнее расскажем ниже.
Важно, что графические решения архитектуры Maxwell от Nvidia полностью поддерживают так называемый уровень возможностей Feature Level 12.1 из DirectX 12 - максимальный из известных на данный момент. Компания Nvidia уже давно предоставляла игровым разработчикам драйверы с поддержкой будущей версии DirectX, а теперь они стали доступны и пользователям, установившим Microsoft Windows 10 Technical Preview. Неудивительно, что именно видеокарты Geforce GTX Titan X использовались для демонстрации возможностей DirectX 12 на игровой конференции разработчиков Game Developers Conference, где модель и была впервые показана.
Так как рассматриваемая модель видеокарты от компании Nvidia основана на топовом графическом процессоре архитектуры «Maxwell» второго поколения, которую мы уже рассматривали и которая в деталях схожа с предыдущей архитектурой «Kepler», то перед прочтением данного материала полезно ознакомиться с более ранними статьями о видеокартах компании Nvidia:
- Nvidia Geforce GTX 970 - Неплохая замена GTX 770
- Nvidia Geforce GTX 980 - Последователь Geforce GTX 680, обгоняющий даже GTX 780 Ti
- Nvidia Geforce GTX 750 Ti - Maxwell начинает с малого... несмотря на Maxwell
- Nvidia Geforce GTX 680 - новый однопроцессорный лидер 3D-графики
Итак, давайте рассмотрим подробные характеристики видеоплаты Geforce GTX Titan X, основанной на графическом процессоре GM200.
Графический ускоритель Geforce GTX Titan X | |
---|---|
Параметр | Значение |
Кодовое имя чипа | GM200 |
Технология производства | 28 нм |
Количество транзисторов | около 8 млрд. |
Площадь ядра | около 600 мм 2 |
Архитектура | Унифицированная, с массивом общих процессоров для потоковой обработки многочисленных видов данных: вершин, пикселей и др. |
Аппаратная поддержка DirectX | DirectX 12, с поддержкой уровня возможностей Feature Level 12.1 |
Шина памяти | 384-битная: шесть независимых контроллеров памяти шириной по 64 бита с поддержкой GDDR5-памяти |
Частота графического процессора | 1000 (1075) МГц |
Вычислительные блоки | 24 потоковых мультипроцессора, включающих 3072 скалярных ALU для расчетов с плавающей запятой одинарной и двойной точности (с темпом 1/32 от FP32) в рамках стандарта IEEE 754-2008; |
Блоки текстурирования | 192 блока текстурной адресации и фильтрации с поддержкой FP16- и FP32-компонент в текстурах и поддержкой трилинейной и анизотропной фильтрации для всех текстурных форматов |
Блоки растеризации (ROP) | 6 широких блоков ROP (96 пикселей) с поддержкой различных режимов сглаживания, в том числе программируемых и при FP16- или FP32-формате буфера кадра. Блоки состоят из массива конфигурируемых ALU и отвечают за генерацию и сравнение глубины, мультисэмплинг и блендинг |
Поддержка мониторов | Интегрированная поддержка до четырех мониторов, подключенных по интерфейсам Dual Link DVI, HDMI 2.0 и DisplayPort 1.2 |
Спецификации референсной видеокарты Geforce GTX Titan X | |
---|---|
Параметр | Значение |
Частота ядра | 1000 (1075) МГц |
Количество универсальных процессоров | 3072 |
Количество текстурных блоков | 192 |
Количество блоков блендинга | 96 |
Эффективная частота памяти | 7000 (4×1750) МГц |
Тип памяти | GDDR5 |
Шина памяти | 384-бит |
Объем памяти | 12 ГБ |
Пропускная способность памяти | 336,5 ГБ/с |
Вычислительная производительность (FP32) | до 7 терафлопс |
Теоретическая максимальная скорость закраски | 96 гигапикселей/с |
Теоретическая скорость выборки текстур | 192 гигатекселей/с |
Шина | PCI Express 3.0 |
Разъемы | Один разъем Dual Link DVI, один HDMI 2.0 и три DisplayPort 1.2 |
Энергопотребление | до 250 Вт |
Дополнительное питание | Один 8-контактный и один 6-контактный разъемы |
Число слотов, занимаемых в системном корпусе | 2 |
Рекомендуемая цена | $999 (США), 74990 руб (Россия) |
Новая модель Geforce GTX Titan X получила наименование, продолжающее линейку премиальных решений Nvidia специфического позиционирования - к нему просто добавили букву X. Новинка пришла на замену модели Geforce GTX Titan Black, и в текущей продуктовой линейке компании располагается на самом верху. Выше её остаётся разве что двухчиповая Geforce GTX Titan Z (хотя её уже можно и не упоминать), а ниже - одночиповые модели GTX 980 и GTX 970. Рекомендованная цена на новую плату составляет $999, и это ожидаемо для платы линейки Titan, так как она является лучшим по производительности решением на рынке одночиповых видеокарт.
Рассматриваемая модель компании Nvidia сделана на базе чипа GM200, имеющего 384-битную шину памяти, а память работает на частоте 7 ГГц, что даёт пиковую пропускную способность в 336,5 ГБ/с - в полтора раза больше, чем в GTX 980. Это весьма впечатляющее значение, особенно если вспомнить новые методы внутричипового сжатия информации, используемые в Maxwell второго поколения, помогающие использовать имеющуюся ПСП куда эффективнее, чем GPU конкурента.
С такой шиной памяти, объём установленной на видеокарту видеопамяти мог быть 6 или 12 ГБ, но в случае элитной модели было принято решение по установке 12 ГБ, чтобы продолжить тренд, заданный первыми моделями GTX Titan. Этого более чем достаточно для запуска любых 3D-приложений без оглядки на параметры качества - такого объёма видеопамяти хватит абсолютно для любой существующей игры в любом разрешении экрана и при любых настройках качества, что делает видеокарту Geforce GTX Titan X особенно заманчивой с видом на перспективу - её владелец никогда не столкнётся с нехваткой видеопамяти.
Официальная цифра энергопотребления для Geforce GTX Titan X составляет 250 Вт - столько же, что и у других одночиповых решений элитной серии Titan. Интересно, что 250 Вт примерно на 50% больше по сравнению с GTX 980, на столько же выросло и количество основных функциональных блоков. Никаких проблем довольно высокое потребление не приносит, референсный кулер прекрасно справляется с рассеиванием такого количества тепла, а уж системы энтузиастов после GTX Titan и GTX 780 Ti давно готовы к подобному уровню энергопотребления.
Архитектура
Модель видеокарты Geforce GTX Titan X основана на новом графическом процессоре GM200, который включает все архитектурные возможности чипа GM204, поэтому всё сказанное в статье по GTX 980 относится в полной мере и к премиальной новинке - советуем ознакомиться сначала с тем материалом, в котором более полно рассмотрены именно архитектурные особенности Maxwell.
Графический процессор GM200 можно назвать экстремальной версией GM204, возможной в рамках технологического процесса 28 нм. Новый чип больше по размеру, значительно быстрее и более требователен к питанию. По данным компании Nvidia, «большой Maxwell» включает 8 миллиардов транзисторов, которые занимают площадь порядка 600 мм 2 - то есть, это самый большой графический процессор компании. «Большой Maxwell» имеет на 50% больше потоковых процессоров, на 50% больше блоков ROP и на 50% большую ПСП, поэтому и имеет почти в полтора раза большую площадь.
Архитектурно видеочип GM200 полностью соответствует младшей модели GM204, он также состоит из кластеров GPC, в которые собрано по несколько мультипроцессоров SM. Топовый графический процессор содержит шесть кластеров GPC, состоящих из 24 мультипроцессоров, всего он имеет 3072 вычислительных CUDA ядер, а текстурные операции (выборка и фильтрация) производятся при помощи 192 текстурных модулей. И при базовой частоте в 1 ГГц, производительность текстурных модулей составляет 192 гигатекселя/сек, что более чем на треть превышает аналогичную характеристику предыдущей мощнейшей видеокарты компании - Geforce GTX 980.
Мультипроцессор второго поколения Maxwell разбит на четыре блока CUDA-ядер по 32 штуки (всего 128 ядер на SMM), каждый из которых имеет собственные ресурсы для распределения команд, планирования обработки и буферизации потока инструкций. Благодаря тому, что каждый вычислительный блок имеет свои блоки диспетчера, вычислительные CUDA-ядра используются более эффективно, чем в Kepler, что также снижает и энергопотребление GPU. Сам по себе мультипроцессор по сравнению с GM204 не изменился:
Для улучшения эффективности использования кэшей в GPU, были сделаны многочисленные изменения в подсистеме памяти. Каждый из мультипроцессоров в GM200 имеет выделенные 96 КБ общей памяти, а кэши первого уровня и текстур объединены в 24 КБ блоки - по два блока в мультипроцессоре (всего 48 КБ на SMM). Графические процессоры предыдущего поколения Kepler имели лишь 64 КБ общей памяти, которая также выполняла функции кэш-памяти первого уровня. В результате всех изменений, эффективность CUDA-ядер Maxwell примерно в 1,4 раза выше, чем в аналогичном чипе Kepler, а энергоэффективность новых чипов примерно вдвое выше.
В целом, в графическом процессоре GM200 всё устроено точно так же, как и в рассмотренном нами в 2014 году чипе GM204. Не тронули даже вычислительные ядра, которые умеют выполнять операции с плавающей запятой двойной точности с темпом всего лишь 1/32 от скорости вычислений одинарной точности - точно как у Geforce GTX 980. Такое впечатление, что в Nvidia признали, что выпуск специализированных решений для профессионального рынка (GK210) и для игрового (GM200) вполне обоснован.
Подсистема памяти у GM200 по сравнению с GM204 усилена - она основана на шести 64-битных контроллерах памяти, что в сумме составляет 384-битную шину. Чипы памяти работают на эффективной частоте в 7 ГГц, что даёт пиковую пропускную способность в 336,5 ГБ/с, что в полтора раза выше, чем у Geforce GTX 980. Не забываем и о новых методах сжатия данных от Nvidia, которые позволяют добиться большей эффективной ПСП, по сравнению с предыдущими продуктами - на той же 384-битной шине. В обзоре Geforce GTX 980 мы тщательно рассматривали это нововведение второго поколения чипов Maxwell, которое обеспечивает им на четверть более эффективное использование видеопамяти, по сравнению с Kepler.
Как и все последние видеокарты Geforce, модель GTX Titan X имеет базовую частоту - минимальную для работы GPU в 3D-режиме, а также турбо-частоту Boost Clock. Базовая частота для новинки составляет 1000 МГц, а частота Boost Clock - 1075 МГц. Как и раньше, турбо-частота означает лишь среднюю частоту работы GPU для некоего набора игровых приложений и других 3D-задач, используемых в Nvidia, а реальная частота работы может быть и выше - она зависит от 3D-нагрузки и условий (температуры, потребления энергии и т.д.)
Получается, что частота GPU у новинки примерно на 10% выше, чем было у GTX Titan Black, но ниже, чем у GTX 980, так как большие графические процессоры всегда приходится тактовать на меньшей частоте (а GM200 по площади заметно больше, чем GM204). Поэтому общая 3D-производительность новинки будет примерно на 33% выше, чем у GTX 980, особенно если сравнивать Turbo Boost частоты.
Во всём остальном, чип GM200 ровно ничем не отличается от GM204 - по своим возможностям и поддерживаемым технологиям решения идентичны. Даже модули по работе с дисплеями и видеоданными оставили точно такими же, что и у GM204, на котором основана модель Geforce GTX 980. Соответственно, всё то, что мы писали про GTX 980 и GTX 970, в полной мере относится и к Titan X.
Поэтому по всем остальным вопросам функциональных тонкостей новинки вы можете обратиться к обзорам Geforce GTX 980 и GTX 750 Ti , в которых мы подробно писали об архитектуре Maxwell, устройстве потоковых мультипроцессоров (Streaming Multiprocessor - SMM), организации подсистемы памяти и некоторых других архитектурных отличиях. Там же вы можете ознакомиться и с функциональными возможностями, вроде аппаратной поддержки ускорения расчета глобального освещения VXGI, новых методов полноэкранного сглаживания и улучшенных возможностей графического API DirectX 12.
Решение проблем с освоением новых техпроцессов
Можно уверенно говорить о том, что на рынке видеокарт все давно устали от 28 нм техпроцесса - мы наблюдаем уже четвёртый год использования именно его, а шаг вперёд у TSMC сделать сначала не получалось вовсе, а потом вроде получилось начать 20 нм производство, но толку от него для больших GPU не было - выход годных довольно низкий, и преимуществ по сравнению с отработанным 28 нм не обнаружилось. Поэтому Nvidia и AMD пришлось выжимать из существующих возможностей как можно большее, и в случае чипов архитектуры Maxwell компания Nvidia явно преуспела в этом. По мощности и энергоэффективности GPU этой архитектуры стали явным шагом вперёд, на который AMD просто ничего не ответила - как минимум пока.
Так, из GM204 инженеры Nvidia смогли выжать гораздо больше производительности по сравнению с GK104, при том же уровне энергопотребления, хотя чип увеличился на треть, а большая плотность размещения транзисторов позволила поднять их число ещё больше - с 3,5 млрд. до 5,2 млрд. Понятно, что в таких условиях в составе GM204 оказалось куда больше исполнительных блоков, что вылилось и в большую 3D-производительность.
Но в случае самого большого чипа архитектуры Maxwell, конструкторы Nvidia не могли слишком сильно увеличивать размер чипа, по сравнению с GK110, он и так имеет площадь порядка 550 мм 2 , и увеличить его площадь на треть или хотя бы четверть не представлялось возможным - такой GPU стал бы слишком сложным и дорогим в производстве. Пришлось чем-то пожертвовать (по сравнению со старшим Kepler), и этим чем-то стала производительность вычислений с двойной точностью - её темп у GM200 точно такой же, что и у других решений Maxwell, хотя старший Kepler был универсальнее, подходя и для графических и для любых неграфических расчётов.
Такое решение далось для Kepler нелегко - уж слишком большая часть площади этого чипа была занята FP64-ядрами CUDA и другими специализированными блоками для вычислений. В случае большого Maxwell было решено обойтись графическими задачами и его сделали просто в виде укрупнённой версии GM204. Новый чип GM200 стал чисто графическим, в нём нет специальных блоков для FP64-вычислений, и их темп остался прежним - лишь 1/32 от FP32. Зато большая часть площади GK110, занятая FP64 ALU, освободилась и на их место было помещено большее количество важных для графики FP32 ALU.
Такой ход позволил заметно увеличить графическую (да и вычислительную, если брать FP32-вычисления) производительность по сравнению GK110 без роста энергопотребления и при незначительном увеличении площади кристалла - менее чем на 10%. Интересно, что Nvidia намеренно пошла на разделение графических и вычислительных чипов в этот раз. Хотя GM200 остаётся весьма производительным в FP32-вычислениях, и вполне возможен выход специализированных решений Tesla для вычислений с одинарной точностью, достаточных для многих научных задач, но Tesla K40 остаётся самой производительной для FP64-вычислений.
В этом и отличие от оригинальной Titan, кстати - первое решение линейки могло использоваться и в профессиональных целях для вычислений с двойной точностью, так как оно также имеет темп 1/3 для FP64-расчётов. И многие исследователи использовали GTX Titan в качестве начальной карты для своих CUDA-приложений и задач, при успехе переходя на решения Tesla. Вот для этого GTX Titan X уже не подойдёт, придётся ждать GPU следующих поколений. Если они не будут разделены на графические и вычислительные чипы изначально, конечно.
В картах расширения такое разделение есть уже сейчас - модель Tesla K80 содержит пару чипов GK210, не применяемых в видеокартах и отличающихся от GK110 удвоенным регистровым файлом и разделяемой памятью для большей производительности именно вычислительных задач. Получается, что GK210 можно считать исключительно «вычислительным» процессором, а GM200 - чисто «графическим» (с определённой долей условности, ведь оба GPU имеют одинаковые возможности, просто разной специализации).
Посмотрим, что получится в следующих поколениях графических архитектур компании Nvidia, производимых уже на более «тонком» техпроцессе - возможно, такое разделение в них не понадобится, по крайней мере поначалу. Или наоборот, мы сразу же увидим жёсткое разделение по моделям GPU с разной специализацией (в вычислительных моделях будет больше вычислительных возможностей, а в графических - TMU и ROP блоков, например), хотя архитектура останется единой.
Особенности конструкции видеокарты
Но вернёмся к Geforce GTX Titan X. Это мощнейшая видеокарта, предназначенная для энтузиастов ПК-игр, поэтому она должна иметь и соответствующий внешний вид - оригинальный и солидный дизайн платы и кулера. Как и предыдущие решения линейки Titan, модель Geforce GTX Titan X накрыта алюминиевым корпусом, который и придаёт тот самый премиальный вид видеокарте - она действительно смотрится солидно.
Весьма впечатляюще смотрится и система охлаждения - в конструкции кулера Titan X используется испарительная камера из медного сплава - она охлаждает графический процессор GM200. Испарительная камера соединена с большим двухслотовым радиатором из алюминиевого сплава, который рассеивает тепло, переданное от видеочипа. Вентилятор выводит нагретый воздух вне корпуса ПК, что положительно сказывается на общем температурном режиме в системе. Вентилятор работает очень тихо даже при разгоне и при длительной работе под нагрузкой, и в результате, GTX Titan X с потреблением 250 Вт является одной из самых тихих видеокарт в своём классе.
В отличие от референсной платы Geforce GTX 980, новинка не содержит специальную съёмную пластину, которой прикрыта задняя поверхность платы - это сделано для обеспечения максимального притока воздуха к PCB для её охлаждения. Для питания платы используется набор из одного 8-контактного и одного 6-контактного разъёмов дополнительного питания PCI Express.
Так как Geforce GTX Titan X предназначена для энтузиастов, предпочитающих решения с максимальной производительностью, то все компоненты новой видеокарты подбирались с этим расчётом и даже с некоторым запасом по возможностям и характеристикам.
Например, для обеспечения графического процессора в составе Geforce GTX Titan X энергией, используется 6-фазная система питания с возможностью дополнительного усиления. Для обеспечения работы GDDR5-памяти дополнительно применяется ещё одна двухфазная система питания. 6+2-фазная система питания видеокарты обеспечивает рассматриваемую модель более чем достаточным количеством энергии, даже с учётом разгона. Так, референсная плата Titan X способна подвести до 275 Вт питания к GPU при условии установки максимального значения целевого питания (power target) в 110%.
Также, для дальнейшего улучшения разгонного потенциала, было улучшено охлаждение всех компонентов новинки, по сравнению с оригинальной видеокартой Geforce GTX Titan - изменённый дизайн платы и кулера привёл к улучшению оверклокерских возможностей. В итоге, почти все образцы Titan X способны работать на частоте до 1.4 ГГц и более - при референсном же воздушном кулере.
Длина референсной платы Geforce GTX Titan X составляет 267 мм, на ней установлены следующие разъёмы для вывода изображения: один Dual-Link DVI, один HDMI 2.0 и три DisplayPort. Geforce GTX Titan X поддерживает вывод изображения на дисплеи с разрешением до 5K, и является очередной видеокартой с поддержкой HDMI 2.0, чего до сих пор нет у конкурента - это позволяет подключать новинку к 4K-телевизорам, обеспечивая максимальное качество картинки при высокой частоте обновления в 60 Гц.
Поддержка игровых разработчиков
Nvidia всегда была компанией, которая отличается очень тесной работой с производителями ПО, а особенно - игровыми разработчиками. Чего стоит только PhysX - самый популярный игровой движок физических эффектов, который применяется уже более 10 лет в более чем 500 играх. Широкое распространение PhysX связано в том числе с тем, что он интегрирован в одни из самых популярных игровых движков: Unreal Engine 3 и Unreal Engine 4. Так, на конференции игровых разработчиков Game Developers Conference 2015, компания Nvidia анонсировала свободный доступ к исходным кодам CPU-ориентированной части PhysX 3.3.3 для разработчиков на C++ в вариантах для Windows, Linux, OS X и Android.
Разработчики теперь смогут модифицировать код PhysX движка так, как они пожелают, и модификации даже могут быть затем включены в основной код Nvidia PhysX. Открыв исходники PhysX для всех желающих, Nvidia дала доступ к своему физическому движку ещё более широкому кругу разработчиков игровых приложений, которые могут использовать этот продвинутый физический движок в своих играх.
Nvidia продолжает продвигать и ещё одну свою технологию - довольно новый алгоритм имитации динамического глобального освещения VXGI, который включает поддержку специального аппаратного ускорения на видеокартах с графическими процессорами Maxwell второго поколения, таких как Geforce GTX Titan X.
Внедрение VXGI в игру позволит разработчикам обеспечить весьма качественный расчёт динамического глобального освещения в реальном времени, использующем все возможности современных GPU и обеспечивающем высочайшую производительность. Чтобы понять важность расчёта глобального освещения (рендеринга с учётом не только прямого освещения от источников света, но и его отражения от всех объектов сцены), достаточно посмотреть на пару картинок - с включенным GI и без него:
Понятно, что этот пример искусственный, и в реальности игровые дизайнеры используют специальные методы для имитации глобального затенения, расставляя дополнительные источники света или используя предварительный расчёт освещения - но до появления VXGI они или не были полностью динамическими (предварительно рассчитывались для статической геометрии) или не имели достаточную реалистичность и/или производительность. В будущих же играх вполне можно применять VXGI, и совсем не только на топовых GPU.
Техника VXGI очень понравилась игровым разработчикам. По крайней мере, многие из них попробовали метод в тестовых сценах, очень воодушевлены результатами и рассматривают возможность её включения в свои игры. А вот вам ещё одна сцена с качественным расчётом глобального освещения - по ней тоже видно, насколько важно учитывать лучи света, отражённые от всех поверхностей сцены:
Пока разработчики не внедрили VXGI в собственные движки, можно воспользоваться специальной версией движка Unreal Engine 4 VXGI GitHub, который предоставлен всем заинтересованным разработчикам - это даёт возможность быстрой интеграции VXGI в их игровые (и не только!) проекты, использующие этот популярный игровой движок - впрочем, для этого будут нужны некоторые модификации, VXGI нельзя просто «включить».
Рассмотрим ещё одну технологию Nvidia - полноэкранное сглаживание методом MFAA, обеспечивающее отличную производительность и при этом - приемлемое качество сглаживания. Мы уже писали об этом методе и лишь вкратце повторим суть и перспективы. Поддержка MFAA является одной из ключевых возможностей графических процессоров Maxwell, по сравнению с GPU предыдущих поколений. Используя возможность по программированию позиций для выборок сглаживания при методе MSAA, эти выборки меняются каждый кадр таким образом, что MFAA является практически полноценным MSAA, но при меньшей нагрузке на GPU.
В результате, картинка с включенным MFAA выглядит практически как с MSAA, но потери производительности при этом значительно ниже. К примеру, MFAA 4x обеспечивает скорость на уровне MSAA 2x, а качество сглаживания близко к MSAA 4x. Поэтому в тех играх, где производительности для достижения высокой частоты кадров недостаточно, применение MFAA будет вполне оправдано и может улучшить качество. Вот пример получаемой производительности с MSAA и MFAA на видеокарте Titan X по сравнению с обычной Titan (в 4К-разрешении):
Метод сглаживания MFAA совместим со всеми играми, использующими DirectX 10 и DirectX 11 и имеющими поддержку MSAA (за исключением редких проектов вроде Dead Rising 3, Dragon Age 2 и Max Payne 3). MFAA можно включить вручную в панели управления Nvidia. Также MFAA интегрирована в Geforce Experience, и этот метод автоматически включится для разных игр в случае оптимизации при помощи Geforce Experience. Единственной проблемой является то, что на данный момент MFAA всё ещё не совместима с технологией Nvidia SLI, что обещают исправить в будущих версиях видеодрайверов.
Современные игры на Geforce GTX Titan X
Со всей своей мощью и возможностями, Geforce GTX Titan X способен справиться не только с нынешними играми, но и будущими проектами с поддержкой грядущей версии DirectX 12. Но «поставить на колени» новинку можно и сейчас - с помощью самых требовательных современных игр при максимальных настройках качества, с включенным полноэкранным сглаживанием и высоким разрешением рендеринга - вроде 4K.
В условиях высоких разрешений и включенном сглаживании мощная подсистема памяти становится особенно важной, и у Geforce GTX Titan X с ней всё в полном порядке - 384-битный интерфейс памяти и чипы, работающие на эффективной частоте 7 ГГц обеспечивают пропускную способность в 336,5 ГБ/с - хоть это и не рекорд, но довольно прилично.
А ещё очень важно, чтобы все данные помещались в видеопамять, так как при включении MSAA в разрешении 4K во многих играх объёма видеопамяти просто не хватает - нужно более чем 4 ГБ памяти. И в Titan X есть не просто 6 ГБ, а целых 12 ГБ видеопамяти, ведь эта линейка создана для тех энтузиастов, которые не терпят компромиссов. Понятно, что с таким объёмом набортной памяти игроку не нужно задумываться о том, не снизится ли производительность игры в высоком разрешении при включении мультисэмплинга - во всех играх при любых настройках 12 ГБ будет более чем достаточно.
На данный момент, в абсолютно любой игре можно задавать любые настройки и выбирать любые разрешения - Titan X обеспечит достаточную частоту кадров при (почти) любых условиях. Вот какие игры выбрала Nvidia для демонстрации производительности своего решения:
Как видите, частота кадров в 40 FPS и более обеспечивается в большинстве самых «тяжёлых» современных игр, с включенным полноэкранным сглаживанием, в том числе таких проектах, как Far Cry 4 - в этой игре при Ultra-настройках и сглаживании в 4K-разрешении добиться приемлемой скорости рендеринга можно только на Titan X или на многочиповых конфигурациях.
А с выходом игр будущего, которые будут иметь поддержку DirectX 12, можно ожидать ещё большего роста требований к производительности GPU и видеопамяти - улучшение качества рендеринга «бесплатно» не даётся. Кстати, на тот момент Nvidia ещё не протестировала свою видеокарту Titan X в новейшей игре, вышедшей совсем недавно - ПК-версии Grand Theft Auto V. Эта серия игр является самой популярной среди современных проектов, в ней вы выступаете в роли различных криминальных элементов в декорациях города Лос-Сантос, подозрительно похожего на реальный Лос-Анджелес. ПК-версию GTAV очень ждали и она наконец-то вышла в середине апреля - через месяц после Titan X.
Даже консольные версии (речь о консолях текущего поколения, разумеется) игры Grand Theft Auto V были весьма неплохи по качеству картинки, а уж ПК-версия игры предлагает ещё несколько возможностей для её улучшения: значительно увеличенную дальность прорисовки (объектов, эффектов, теней), возможность игры при 60 FPS и более, в том числе в разрешениях вплоть до 4K. Кроме этого обещают богатый и плотный трафик, множество динамических объектов в сцене, улучшенные погодные эффекты, тени, освещение и т.д.
Применение пары технологий Nvidia GameWorks позволило ещё больше улучшить качество картинки в GTAV. Напомним, GameWorks - это специальная платформа для игровых и графических разработчиков, обеспечивающая их 3D-технологиями и утилитами, предназначенными для видеокарт Nvidia. Добавление технологий GameWorks в игры позволяет сравнительно просто добиться качественной имитации реалистичного дыма, шерсти и волос, волн, а также глобального освещения и других эффектов. GameWorks значительно облегчает задачу разработчиков, обеспечивая примерами, библиотеками и SDK, готовыми к применению в игровом коде.
Игра Grand Theft Auto V использует пару таких технологий от Nvidia: ShadowWorks Percentage-Closer Soft Shadows (PCSS) и Temporal Anti-Aliasing (TXAA), которые улучшают и так неплохую графику в игре. PCSS - это специальная техника рендеринга теней, имеющая лучшее качество, по сравнению с типичными методами мягких теней. PCSS имеет три преимущества: степень мягкости краёв теней зависит от расстояния между объектом, отбрасывающим тень и поверхностью, на которой она рисуется, также обеспечивается более качественная фильтрация, снижающая количество артефактов в виде рваных краёв теней, а использование теневого буфера позволяет грамотно обрабатывать пересечения теней от разных объектов и не допускать появления «сдвоенных» теней.
В результате при включении PCSS в игре обеспечиваются мягкие реалистичные динамические тени, куда лучшего качества, по сравнению с тем, что мы видели на игровых консолях. А для игры вроде Grand Theft Auto V с постоянно перемещающимся по горизонту ярким солнцем качество теней весьма важно, они всегда на виду. По следующим скриншотам можно оценить разницу между двумя самыми качественными методами, применяющимися в игре (алгоритм AMD против метода Nvidia):
Явно видно, что метод PCSS позволяет получить мягкие края теней, которые прогрессивно замыливаются тем больше, чем дальше расстояние между объектом, от которого тень, и поверхностью, «принимающей» тень. При этом, включение PCSS почти не сказывается на итоговой производительности в игре. Хотя этот метод обеспечивает лучшее качество и реализм теней, включение этой опции практически «бесплатно» для производительности.
Ещё одним важным дополнением к ПК-версии игры GTAV можно назвать метод сглаживания Nvidia TXAA. Temporal Anti-Aliasing - это новый алгоритм сглаживания, созданный специально для устранения проблем обычных методов сглаживания, видимых в динамике - когда отдельные пиксели мерцают. Для фильтрации пикселей на экране при помощи этого метода используются сэмплы не только внутри пикселя, но и снаружи его, также совместно с сэмплами из предыдущих кадров, что позволяет получить «киношное» качество фильтрации.
Особенно хорошо преимущество метода перед MSAA заметно на таких объектах с полупрозрачными поверхностями, как трава, листья деревьев и сетки заборов. Также TXAA помогает качественно сгладить попиксельные эффекты. В целом, метод очень качественный и приближается по качеству к профессиональным методам, применяемым в 3D-графике, но результат после TXAA получается слегка более размытый, по сравнению с MSAA, что нравится не всем пользователям.
Падение производительности от включения TXAA зависит от игры и условий, и коррелирует в основном со скоростью MSAA, который также используется в этом методе. Но по сравнению с методами сглаживания чисто постобработкой, вроде FXAA, которые обеспечивают максимальную скорость при меньшем качестве, TXAA призван максимизировать качество при некотором дополнительном падении производительности. Но при таком богатстве и детализации мира, как мы видим в Grand Theft Auto V, включение качественного сглаживания будет весьма полезным.
ПК-версия игры имеет богатые графические настройки, позволяющие получить необходимое качество картинки с требуемой производительностью. Так, GTAV на ПК обеспечивает приемлемую скорость рендеринга и его качества на всех решениях компании Nvidia, начиная примерно с Geforce GTX 660. Ну а чтобы получить полноценное наслаждение всеми графическими эффектами игры, рекомендуется использовать что-то вроде Geforce GTX 970/980 или даже Titan X.
Для проверки настроек в игру встроен тест производительности - этот бенчмарк содержит пять сцен, близких к реальному геймплею, что позволит оценить скорость рендеринга в игре на ПК с разными аппаратными конфигурациями. Но обладателям видеокарт Nvidia можно поступить проще, оптимизировав игру для собственного ПК при помощи Geforce Experience. Это ПО подберёт и настроит оптимальные настройки при сохранении играбельной скорости рендеринга - и всё это делается нажатием одной кнопки. Geforce Experience найдёт лучшее сочетание характеристик и для Geforce GTX 660 с FullHD-монитором, и для Titan X с 4К-телевизором, обеспечив лучшие настройки для конкретной системы.
Полная поддержка игры GTAV появилась в новой сборке драйверов Geforce версии 350.12 WHQL, имеющей специальный оптимизированный профиль для этого приложения. Эта версия драйверов обеспечит оптимальную производительность в игре, в том числе с использованием других технологий компании Nvidia: 3D Vision, 4K Surround, Dynamic Super Resolution (DSR), GameStream, G-SYNC (Surround), Multi Frame Sampled Anti-Aliasing (MFAA), Percentage Closer Soft Shadows (PCSS), SLI и других.
Также, специальный драйвер версии 350.12 WHQL содержит обновленные SLI-профили для нескольких игр, включая и новый профиль для Grand Theft Auto V. В дополнение к SLI-профилям, драйвер обновляет и добавляет профили и для технологии 3D Vision, и профиль для GTAV получил оценку «Excellent», что означает отличное качество стереоизображения в данной игре - обладателям соответствующих очков и мониторов стоит попробовать!
Поддержка технологий виртуальной реальности
Тема виртуальной реальности (Virtual Reality - VR) сейчас является одной из самых громких в игровой индустрии. Во многом, в возрождении интереса к VR «виновата» компания Oculus, которую затем приобрел Facebook. До некоторого времени они показывали лишь прототипы или комплекты SDK, но у них есть планы и по выпуску коммерческой версии шлема Oculus Rift в конце текущего года. Другие компании также не остаются в стороне. К примеру, известная компания Valve анонсировала планы по партнёрству с компанией HTC для выпуска собственного шлема виртуальной реальности также к концу 2015 года.
Естественно, что и производители графических процессоров видят в VR перспективу, и компания Nvidia плотно работает с поставщиками программных и аппаратных решений для виртуальной реальности для того, чтобы обеспечить максимально комфортную их работу совместно с видеокартами Geforce (а то и Tegra, кто знает?). И это - не просто маркетинговые лозунги, ведь чтобы использование VR было комфортным, нужно решить несколько проблем, в том числе снизить задержки между действием игрока (движение головы) и результирующим отображением этого движения на дисплее - слишком большой лаг не просто портит впечатление от виртуальной реальности, но может вызвать так называемую морскую болезнь (укачивание, motion sickness).
Для того, чтобы снизить эту задержку, программное обеспечение VR Direct от Nvidia поддерживает такую возможность, как асинхронное искажение времени (asynchronous time warp). С применением асинхронного искажения времени, отрендеренная некоторое время назад сцена может сдвигаться, основываясь на более поздних движениях головы игрока, которую захватили сенсоры шлема. Это сокращает задержку между действием и выводом изображения, так как GPU не нужно перерасчитывать весь кадр полностью перед сдвигом. Компания Nvidia уже предоставляет драйверную поддержку для разработчиков VR-приложений, и они могут применить асинхронное искажение времени в своём ПО.
Кроме задержки вывода, очень важным для достижения комфортного геймплея в шлеме виртуальной реальности является не просто обеспечение высокой частоты кадров, а вывод кадров для каждого глаза с максимально плавной их сменой. Соответственно, после популяризации VR-шлемов будущего поколения, многие из игроков захотят опробовать из в современных играх, весьма требовательных к мощности GPU. И в некоторых случаях придётся создавать двухчиповую SLI-конфигурацию из пары мощнейших видеокарт вроде Geforce GTX Titan X.
Чтобы обеспечить максимальный комфорт в таких случаях, Nvidia предлагает технологию VR SLI, позволяющую разработчикам игр назначить конкретный GPU из пары для каждого из глаз, чтобы снизить задержки и улучшить производительность. В таком случае, картинку для левого глаза будет рендерить один графический процессор, а для правого - второй GPU. Это очевидное решение снижает задержки и идеально для приложений виртуальной реальности.
Пока что VR SLI и asynchronous time warp недоступны в публичных драйверах Nvidia, но это и не особенно нужно, ведь для их использования требуется изменение исполнимого кода игр. А предварительные версии видеодрайверов для Geforce с поддержкой VR SLI и асинхронного искажения времени доступны для избранных партнёров Nvidia, таких как Epic, Crytek, Valve и Oculus. Ну а публичный драйвер выйдет ближе к выходу конечных VR-продуктов в продажу.
Добавим, что столь мощная видеокарта как Geforce GTX Titan X, применялась во многих демонстрациях виртуальной реальности на игровой конференции для разработчиков в этом году - Game Developers Conference 2015. Вот лишь несколько примеров: «Thief in the Shadows» - совместная разработка Nvidia, Epic, Oculus и WETA Digital – студии, создававшей визуальные эффекты в кинотрилогии «Хоббит», «Back to Dinosaur Island» - перезагрузка известной 14 лет назад демо-программы «X-Isle: Dinosaur Island» от Crytek, а также демонстрации от Valve: «Portal», «Job Simulator», «TheBluVR» и «Gallery». В общем, дело за выходом VR-шлемов в продажу, а уж Nvidia к этому будет готова.
Выводы по теоретической части
С архитектурной точки зрения, новый топовый GPU второго поколения архитектуры Maxwell получился весьма интересным. Как и его «родственники», GM200 взял всё самое лучшее из прошлых архитектур компании, получив дополнительную функциональность и все улучшения второго поколения Maxwell. Поэтому функционально новинка выглядит просто отлично, соответствуя моделям линейки Geforce GTX 900. При помощи серьёзной модернизации исполнительных блоков, инженеры компании Nvidia добились в Maxwell удвоения показателя соотношения производительности к потреблению энергии, прибавив при этом в функциональности - вспоминаем аппаратную поддержку ускорения глобального освещения VXGI и графического API DirectX 12.
Топовая видеокарта модели Geforce GTX Titan X предназначена для игроков-ультраэнтузиастов, которые хотят получить максимальное качество и производительность от самых современных ПК-игр, запущенных в высочайших разрешениях, с максимальными настройками качества, с полноэкранным сглаживанием, и всё это - с приемлемой частотой кадров. С одной стороны, столь мощный GPU требуется немногими играми, да и можно поставить пару менее дорогих видеокарт. С другой - из-за проблем многочиповых решений с увеличенными задержками и неплавностью смены кадров, многие игроки предпочтут один мощный GPU паре менее сильных. Не говоря уже о том, что одночиповая карта обеспечит ещё и меньшее энергопотребление и шум от системы охлаждения.
Естественно, в таких условиях главным вопросом Geforce GTX Titan X является цена решения. Но дело в том, что она продаётся в той нише, где понятия оправданности цены и соотношения цены и качества просто не нужны - решения максимальной производительности всегда стоят заметно дороже, чем близкие к ним, но всё же не такие производительные. И Titan X - это экстремально мощная и дорогая видеокарта, предназначенная для тех, кто готов платить за максимум скорости в 3D-приложениях.
Geforce GTX Titan X позиционируется как премиальная (люксовая, элитная - называйте как угодно) видеокарта, и к рекомендованной стоимости не должно быть никаких претензий - тем более, что предыдущие решения линейки (GTX Titan и GTX Titan Black) стоили поначалу ровно столько же - $999. Это решение для тех, кому нужен самый быстрый графический процессор из существующих, несмотря на его цену. Более того, для самых богатых энтузиастов и рекордсменов в 3D-бенчмарках, доступны системы из трёх и даже четырёх видеокарт Titan X - это просто быстрейшие видеосистемы в мире.
Вот такие запросы Titan X полностью оправдывает и обеспечивает - топовая новинка даже в одиночестве показывает высочайшую частоту кадров во всех игровых приложениях и почти во всех условиях (разрешение и настройки), а объём быстрой GDDR5-видеопамяти в 12 ГБ позволяет не думать о нехватке локальной памяти на несколько лет вперёд - даже игры будущих поколений, с поддержкой DirectX 12 и т.п., просто не смогут забить эту память настолько, что её не хватит.
Как и в случае с первым GTX Titan в 2013 году, новинка в лице GTX Titan X установила новую планку производительности и функциональности для сегмента премиальных видеокарт. В своё время GTX Titan стала довольно успешным продуктом для компании Nvidia, и нет никаких сомнений в том, что GTX Titan X повторит успех предшественницы. Тем более, что основанная на самом большом видеочипе архитектуры Maxwell модель стала самой производительной на рынке безо всяких оговорок. Так как видеокарты вроде GTX Titan X производит сама Nvidia и продаёт референсные образцы своим партнёрам, то с доступностью в магазинах нет никаких проблем с самого момента её анонса.
GTX Titan X соответствует своему высочайшему уровню по всем параметрам: мощнейший GPU семейства Maxwell, отличный дизайн видеокарт в стиле предыдущих моделей Titan, а также великолепная система охлаждения - эффективная и тихая. По скорости 3D-рендеринга это лучшая видеокарта современности, предлагающая более чем на треть большую производительность, по сравнению с лучшими моделями, вышедшими до Titan X - вроде Geforce GTX 980. И если не рассматривать двухчиповые видеосистемы (вроде пары тех же GTX 980 или одной Radeon R9 295X2 от конкурента, имеющих проблемы, присущие многочиповым конфигурациям), то Titan X можно назвать лучшим решением для небедных энтузиастов.
В следующей части нашего материала мы исследуем скорость рендеринга новой видеокарты Nvidia Geforce GTX Titan X на практике, сравнив её скорость с производительностью самых мощных видеосистем от компании AMD и со скоростными показателями предшественников производства Nvidia, сначала в нашем привычном наборе синтетических тестов, а потом и в играх.