Обзор и тестирование видеокарты Gainward GeForce GTX 680 Phantom

Оглавление

• Вступление
• Комплект поставки
• Внешний вид и размеры
• Печатная плата
• Система охлаждения
• Тестовый стенд
• Инструментарий и методика тестирования
• Исследование потенциала системы охлаждения
• Температурный режим и уровень шума
• Разгон
• Результаты разгона
• Результаты в игровых тестах
• Заключение
• За кадром

Вступление

Gainward – небольшая компания, основанная в 1984 году. Простому пользователю она известна своими графическими ускорителями, основанными на видеопроцессорах NVIDIA. С 2005 года совместно с Palit входит в корпорацию Palit Group. На российском рынке присутствует сравнительно давно, но незаслуженно получила порцию критики от потребителей, в частности из-за связей с партнером.

В реальности, видеокарты Gainward собственной разработки – отличные продукты. Это тот случай, когда производитель не экономит на комплектующих и качестве изготовления печатной платы. Одна из таких видеокарт и будет рассмотрена ниже.

Комплект поставки

Gainward GeForce GTX 680 Phantom - разогнанная версия GeForce GTX 680 с оригинальной системой охлаждения Phantom и c модифицированной печатной платой.

Внутри коробки находится:

• Gainward GeForce GTX 680 Phantom;

• Инструкция по установке видеокарты в системный блок;
• Диск с драйверами;
• Переходник DVI->VGA;
• Переходник питания 2 х 6Pin -> 8Pin;
• Переходник miniHDMI -> DVI;

Чего точно не хватает, так это мостика SLI. Теоретически, лицензирование технологии NVIDIA SLI компаниями, производящими материнские платы, подразумевает наличие мостика в комплекте с продуктом. Но согласитесь, для видеокарты стоимостью более 500 долларов отсутствие мостика – практически моветон.

Сама Gainward не разрабатывает и не предлагает ни одной собственной программы для разгона и мониторинга состояния карты. Но к счастью, используемый ШИМ-контроллер полностью поддерживается сторонними утилитами, в том числе удобной программой Алексея Николайчука.

Внешний вид и размеры

А - длина печатной платы, без учета системы охлаждения и планки портов видеовыходов.
В - ширина печатной платы, без учета контактов PCI-E и системы охлаждения.
С - высота от горизонтальной плоскости печатной платы до уровня верхней поверхности системы охлаждения.
D - диаметр крыльчатки вентилятора/ов.

А1 - длина печатной платы, с учетом системы охлаждения (если выходит за пределы печатной платы) до планки портов видеовыходов.
В1 - ширина печатной платы, без учета контактов PCI-E, но с замером системы охлаждения (если выходит за пределы печатной платы).
С1 - высота, с учетом задней пластины (если есть)/винтов крепления радиатора до уровня верхней поверхности системы охлаждения. Если она ниже высоты задней планки портов видеовыходов, то измеряется высота до верхней точки планки.

Конфигурация видеопортов стандартна для ускорителей данного класса: DP, один HDMI и пара DVI. Из-за вертикального расположения DVI конструкторам пришлось соразмерно уменьшить вентиляционную решетку. Заметно, что разъемы питания развернуты вбок относительно печатной платы и выстроены в вертикальную линию. А поскольку продукт Gainward – это плата с заводским разгоном, то возросшие требования к питанию реализовались в виде второго 8 контактного разъема (у GTX 680 эталонного дизайна два 6 контактных).

Существующие модели блоков питания (в частности, те, у которых 8 контактов разделены на два штекера) создают определенные трудности в подключении видеокарты. Хвостик с двумя контактами некуда деть, и он сильно мешает подключению второго разъема. Почему инженеры NVIDIA создали такой тип подключения – загадка, но, даже учитывая желание сократить длину платы, я не вижу причин создавать пользователям подобные сложности, предугадать которые можно было заранее. Места для горизонтального размещения контактов вполне достаточно.

Печатная плата

Для сравнения возьмем эталонный вариант NVIDIA GeForce GTX 680.

Пластина под основным радиатором у Gainward слегка изменена. Вместо вентилятора появились ребра охлаждения.

Печатная плата хоть и претерпела некоторые модификации, но за основу была взята именно референсная версия.

Сзади изменений больше: ШИМ-контроллер VRM переместился в другое место, а количество элементов немного увеличилось. Впрочем, разбор типов применяемых компонентов еще впереди. Рассуждая логично, с момента анонса ускорителей на основе GK104 прошло не так много времени, но партнеры NVIDIA успели внести собственные инженерные модификации в стандартный дизайн печатной платы. И дело касается не только простой смены системы охлаждения.

В самом начале жизненного пути новой видеокарты часть энтузиастов-оверклокеров подвергла резкой критике силовую часть платы по причине недостаточной мощности питания. Кому как не им пришлось придумывать различные способы модификации VRM, а в конечном итоге и вовсе заменять ее собственной системой. Но для обычных пользователей инженеры NVIDIA рассчитали номинальный и разогнанный режимы, оставив четыре фазы питания вместо пяти, чего хватит для 95% покупателей. Поэтому косо смотреть на оригинальную печатную плату не стоит.

На стандартной GeForce GTX 680 две фазы питания памяти расположены в верхней части платы. Вопреки привычному разделению питания на MEM и PLL, инженеры NVIDIA не выделяют отдельный ШИМ-контроллер, используя комбинированное питание. Совсем необычно размещены фазы питания GPU. Если раньше они вытягивались вертикально в ряд, то теперь их расположили горизонтально. Чем обусловлено такое расположение, сказать сложно, но разработчикам и инженерам должно быть виднее.

Из пяти доступных фаз распаяно лишь четыре. А поскольку максимальное потребление карты ограничено, то этого должно хватить. ШИМ-контроллер – Richtek RT8802A, поддерживает управление до пяти фаз, протокол связи между программой и VID-значениями напряжений. Последний факт открывает пользователю доступ к изменению напряжения графического процессора.

На Gainward GeForce GTX 680 Phantom две фазы питания памяти аналогичным образом расположены в верхней части печатной платы. Поскольку максимальное потребление карты расширено с 132% до 150%, то из пяти доступных фаз распаяно все пять. Управляет фазами ШИМ-регулятор ON Semiconductor NCP4206. По аналогии с NCP4208 можно предположить, что «6» на конце означает количество поддерживаемых фаз, то есть шесть. В списке совместимости есть протокол связи между программой и VID-значениями напряжений, а значит, пользователю доступна функция программного изменения напряжения графического процессора.

Сами фазы используют не совсем привычные для GTX 680 комплектующие. NVIDIA ставит простые мосфеты, а Gainward постаралась найти аналогичную замену, но из разряда DrMOS. Сравнение с учетом дополнительной фазы явно не в пользу видеокарты стандартного дизайна.

Производитель DrMOS микросхем - Fairchild Semiconductors.

Префикс ZA – это отметка инженерной версии, в продаже не встречается. На Gainward ядро GK104 (площадью ~375 мм²) размещено на текстолитовой подложке на шестой неделе 2012 года. Кремниевый кристалл по периметру защищен металлической рамкой. Финальная формулировка фаз питания звучит так: 5+2 (GPU/MEM). Референсный вариант обходится 4+2.

Восемь микросхем памяти производства Hynix (плотность 2 Гбита, шина обмена данных 256 бит) распаяны по сторонам GPU и маркированы как H5GQ2H24MFR-R0C. Они рассчитаны на частоту до 1500 МГц (эффективная частота 6000 МГц).

Регламентированные вендором частоты выглядят следующим образом: 1006 МГц и 1502 МГц соответственно для графического процессора и памяти, но Gainward немного разогнала видеокарту до уровня 1084 МГц.

Система охлаждения

Система охлаждения Gainward GeForce GTX 680 Phantom получила оригинальную конструкцию, состоящую из нескольких деталей.

Большую часть пространства над печатной платой занимает массивный радиатор высотой в два слота. Производитель обещает снижение шума на 7.8 дБа в простое и на 11.5 дБа в нагрузке. Но, как показала практика, обещания выполнены только отчасти. Без нагрузки карта действительно очень тихая, я бы сказал - бесшумная, но в стресс-тесте разницы между тестируемой видеокартой и эталонной GTX 680 практически нет.

Такое же мнение осталось и после детального рассмотрения температурных режимов.

Конструкция радиатора совсем не типична, лично мне она встречается впервые. Пять тепловых трубок соединяются с ребрами в двух плоскостях: верхней и нижней. Качество исполнения – превосходное. Все ребра аккуратно соединены, места пайки без следов припоя. Вся поверхность и детали никелированы. Вполне естественно, что при касании остаются отпечатки и хорошо заметна осевшая пыль. Вроде бы это и есть все минусы охлаждения Gainward. Но, если рассуждать логично, как много людей покупают две, и более видеокарт?

Из ближайшего мне окружения – единицы. Поэтому занимаемые картой три слота не создадут обычному пользователю особых проблем. Другое дело, что в существующем размещении разъемов PCI-E на материнских платах встречаются чередующиеся слоты. И установив Gainward, вы потеряете возможность установить другую плату расширения.

Тестовый стенд

• Материнская плата: MSI Z77A-GD65 (Intel Z77, LGA 1155)
• Процессор: Intel Core i7-2600К, 4500 МГц (100 МГц х 45 1.44 В) или 1600 МГц во время замера шумности системы охлаждения;
• Система охлаждения: система водяного охлаждения;
• Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
• Оперативная память: Corsair DDR3 1600 МГц, 4 Гбайта х 2 модуля. (7-8-7-20-1T, 1.65 В);
• Жесткий диск: Crucial M4 (CT128M4SSD2) 128 Гбайт;
• Блок питания: Enermax REVOMAX, 1250 Ватт;
• Аудиокарта: ASUS Xonar HDAV 1.3;
• Операционная система: Microsoft Windows 7 x64 SP1;
• Версия драйверов для AMD - Catalyst 12.3 плюс последняя версия CAP, NVIDIA – nforce 301.24.

• Шумомер: Center 320;
• Мультиметр: Fluke 289;
• Тарификатор электроэнергии: E305EMG;
• Микрофон: Philips SBC ME570.

Инструментарий и методика тестирования

Для корректного замера температуры и шума использовались описанные далее условия. Помещение, внутри которого располагается система автоматической поддержки климатических условий. В данном случае уровень температуры был установлен на отметке 26°C +/-1°C. За точностью соблюдения заданных параметров наблюдало четыре датчика, один из которых находился в 5 см от вентилятора системы охлаждения видеокарты и был ведущим. По нему происходила основная коррекция температуры в помещении.

Шум измерялся на расстоянии 50 см до видеокарты. Фоновый уровень составлял 22 дБА. В качестве жёсткого диска использовался SSD, а блок питания, помпа, радиатор с вентиляторами во время замера находились за пределами комнаты. На стенде отсутствовали иные комплектующие, издающие какие-либо шумы.

Звукозапись системы охлаждения производилась на расстоянии 10 см от вентилятора. Первые 10 секунд без нагрузки в режиме простоя, далее включалась 100% нагрузка с помощью программы Furmark. Наибольший уровень шума достигается в конце аудиозаписи. Заранее определялся температурный режим и шум, чтобы в процессе записи аудиодорожки вы смогли услышать именно максимальный шум.

Уровень потребления электричества (ватт) в простое оценивался по показаниям тарификатора E305EMG сразу после загрузки операционной системы. Значения, отображаемые в графике, соответствуют минимально достигнутым цифрам с прибора. Под нагрузкой видеокарты тестировались программой Unigine Heaven 2.5; разрешение, как и все настройки - максимальные. После 10-15 минут температуры и обороты вентилятора достигали своего теоретического максимума, после чего данные заносились в таблицу.

Исследование потенциала системы охлаждения

Пояснения к графикам:

• Синяя линия - в режиме простоя.
• Красная линия – максимальная температура.
• Чёрная линия показывает уровень издаваемого шума, при определённых оборотах вентилятора.
• Пунктирная линия указывает на диапазон регулировки в автоматическом режиме вентилятора.

В процентах указана скорость вентилятора/ов, выставленная в MSI Afterburner, начиная от 20% до 100%, с шагом 5%. Таким образом, чтобы понять, насколько нагреется видеокарта, и как сильно она будет шуметь, скажем, при 50% скорости вентилятора, достаточно провести вертикальную линию через отметку 50%. В местах пересечения получаем три значения: с красной линией – максимальную температуру в нагрузке, с синей линией – температуру в простое, с черной линией – уровень шума.

Все видеокарты тестировались с заводскими частотами. При нажатии на график открывается изображение, объединяющее все диаграммы. Учтите, что звукозапись в видеоматериалах приукрашает уровень шума.

NVIDIA GeForce GTX 680

Gainward GeForce GTX 680 Phantom

В Gainward GeForce GTX 680 Phantom скорость вращения вентиляторов задана диапазоном от 25% до 60%. Решение показать значения оборотов, привязанные к программному изменению, объясняется просто. Логичнее тестировать в условиях, максимально приближенных к тем же возможностям, что и у пользователей, чем создавать контроллер, который будет независимо от настроек видеокарты плавно изменять регулировки. К тому же с данной методикой вы можете сами повторить тестирование.

Будьте внимательны, зачастую линейное изменение количества оборотов вентилятора в процентах через программу разгона, например, Afterburner, приводит к нелинейному их росту. Все дело в том, что у каждой серии видеокарт свой алгоритм, и задается он на стадии проектирования модели.

Без нагрузки.

• AMD Radeon HD 7970 – 20%, 1450 об/мин, 33°C, 34.5 дБА.
• NVIDIA GeForce GTX 680 – 30%, 1225 об/мин, 32°C, 31.1 дБА.
• Gainward GeForce GTX 680 Phantom – 25%, 1150 об/мин, 33°C, 24.8 дБА.

Под нагрузкой.

• AMD Radeon HD 7970 – 47%, 2750 об/мин., 82°C, 53.8 дБА.
• NVIDIA GeForce GTX 680 – 60%, 2475 об/мин, 81°C, 46.2 дБА.
• Gainward GeForce GTX 680 Phantom – 60%, 2250 об/мин, 78°C, 44.2 дБА.

Тестируемая видеокарта в 2D действительно в разы тише как AMD Radeon HD 7970, так и NVIDIA GeForce GTX 680. Под нагрузкой карты выравниваются до одного уровня. И все же продукт Gainward чуточку, но тише и холоднее.

Нагрев силовой части моделей GTX 680.

NVIDIA GeForce GTX 680

Gainward GeForce GTX 680 Phantom

Силовая часть видеокарты Gainward GeForce GTX 680 Phantom прогревается больше, чем у NVIDIA GeForce GTX 680, хоть и находится в пределах нормы. Это связано с тем, что львиную долю своих сил вентиляторы тратят на охлаждение центрального радиатора, а пластине достается лишь часть воздушного потока. К тому же не забывайте, что скорость вращения вентиляторов ниже, чем у эталонной GTX 680.

Остальные видеоматериалы из предыдущих обзоров можно посмотреть здесь.

Температурный режим и уровень шума

В тесте принимают участие графические ускорители, выполненные на основе эталонного дизайна.

Рабочие температуры

На фоне нереференсных видеокарт:

Рабочие температуры

Сводная таблица видеокарт:

В тесте принимают участие ускорители, выполненные на основе референсного дизайна.

Уровень шума

Нереференсные видеокарты:

Уровень шума

Послушать систему охлаждения:

• Gainward Geforce GTX 680 Phantom [2630 Кбайт]

И сравнить:

Разгон

Несмотря на всю веру простых покупателей в GPU Boost (как в превосходную систему авторазгона для новичков), я склонен полагать, что оверклокерам она будет только мешать. Тому есть несколько причин, а присутствие GPU Boost во всей линейке видеокарт NVIDIA лишь раздражает энтузиастов. Но все же придется разбираться, как она работает.

Из-за встроенного алгоритма управления частотой и напряжением графического процессора разгон GTX 680 осуществляется в непривычном формате. Для начала разберемся, каковы инструменты разгона новых видеокарт. Здесь стоит заметить, что привычные методы проверки стабильности – Heaven, Furmark и прочие действуют лишь условно. Стабилизировать частоту на одной отметке очень сложно. В арсенале оверклокера появилась возможность управлять предельным энергопотреблением, стандартная формулировка которого обозначается цифрой 100%, или ~195 Вт для карты целиком.

Отныне частота 1006 МГц – это базовая частота, ниже которой графическое ядро не опускается ни при каких нагрузках. Будь то Furmark или любой другой экстремальный тест. Значение «Турбо» (GPU Boost) – 1058 МГц, означает усредненную частоту GPU по результатам большинства игровых сцен. Одноименная функция, ориентируясь на максимально допустимую нагрузку и достигнутую температуру, автоматически подстраивает частоту и задает напряжение.

В теории максимальная температура равна 82-85°C, вентилятор системы охлаждения постоянно подстраивается под изменяющиеся условия тестирования, не позволяя разогреться GPU выше приведенных чисел. Естественно, что GPU Boost учитывает и температуру. И если видеокарта по каким-то причинам превысит эту цифру, то в дело вступят технологии защиты. Практический максимум, по заявлениям NVIDIA, равен 98°C – это критическая температура, после которой система может полностью выключиться, предварительно использовав все доступные методы защиты.

Не правда ли, сложно? Вот с таким арсеналом всевозможных «предохранялок» вам и придется познакомиться, чтобы понять, как же разогнать Kepler и достигнуть по-настоящему отличных результатов. Хорошо, что последняя версия Furmark теперь поддерживает GK104 в полной мере, не позволяя нагружать графическое ядро выше 110-115%. Посмотрим, как влияет изменение двух важных настроек на итоговую частоту.

Первый инструмент оверклокера – это базовая частота (или та, которая в нынешней версии видеокарты считается базовой). В теории, если ее повышать, оставляя порог энергопотребления штатным (100%), то ядро должно разгоняться до тех пор, пока не достигнет пикового энергопотребления.

На практике же выходит иначе. При увеличении частоты Kepler с шагом 25 МГц он не только не разгоняется, а даже, наоборот, снижает потребление не совсем обычным способом. Оно просто-напросто начинает падать! А при попытке поднять напряжение вы мгновенно достигнете верхней точки энергопотребления платы, и частота снизится до 7хх МГц. Таким образом, остается лишь один путь разгона – задавать предел энергопотребления и ждать адекватной работы GPU Boost.

И дело сдвинулось с мертвой точки. GPU Boost автоматически добавлял напряжение, энергопотребление логично росло, а частота следовала за ней. Как результат, видеокарта постепенно разгонялась. В чем же суть обоих инструментов управления? Не в том ли, что отныне нет смысла задавать базовую частоту и напряжение? Вот только предела в 132% будет явно мало для лидера индустрии. Фактически, испробовав различные комбинации и варианты, мне удалось сбалансировать на грани фола и удерживать хороший разгон во время проверки программой Furmark. Делается это двумя переменными. Необходимо тонко чувствовать желание GPU Boost и подстраиваться под него, устанавливая правильную базовую частоту и предел энергопотребления.

К счастью, видеокарты оригинального дизайна получили расширенный диапазон регулировки Power Target - до 150 и более процентов.

Потенциал графического ядра в зависимости от подаваемого на него напряжения.

Странные вырисовываются результаты. Когда ядро AMD в зависимости от роста частоты требует большего напряжения, GK104, наоборот, подавляет рост напряжения. Это проявляется работа GPU Boost. Трогать ползунок VGPU бесполезно, изменяя напряжение, вы лишний раз даете повод GPU Boost ограничить частоту ввиду резкого роста энергопотребления. Спустя несколько часов поисков способа усмирения новой технологии, я пришел к выводу, что единственный правильный способ разогнать GPU – это увеличение Power Target и мизерный прирост Base Clock.

Первоначально видеокарта Gainward находится в лучшей ситуации, нежели NVIDIA GeForce GTX 680, поскольку у нее выше предустановленный порог энергопотребления, поэтому разгон проходит без осложнений до 1175 МГц. А далее начинаются приключения с поиском правильного соотношения Power Target и Base Clock. После 1175 МГц пришлось прибегнуть к регулировке напряжения вручную. В результате стопроцентная стабильность сохранялась вплоть до 1250 МГц.

Энергопотребление в зависимости от разгона.

AMD Radeon HD 7970 более требователен к мощности блока питания. Напрашивается вопрос, как такое возможно, если номинальное напряжение меньше, чем у GK104? Ответ кроется в нескольких плоскостях. И на поверхность всплывает незабвенный GPU Boost, который управляет не только частотой, но и напряжением. Все дело в том, что в графиках указывается среднее напряжение, измеренное за несколько минут теста после выхода видеокарты на максимальную температуру. Дельта колебания достаточно большая, а средний результат получается ниже, чем у AMD Radeon HD 7970.

Температура графического ядра в зависимости от разгона.

Температура VRM в зависимости от частоты GPU.

Мосфеты, установленные на ускоритель AMD, греются сильнее по причине большего их количества. Участвующая в тестах референсная модель AMD оснащена шестью фазами питания и потребляет больше тех видеокарт, что продаются в рознице с пятью фазами.

Обороты вентилятора/ов в зависимости от частоты графического ядра.

Результаты разгона

Gainward GeForce GTX 680 Phantom

Результаты в игровых тестах

Производительность GTX 680 неоднократно рассматривалась в следующих материалах:

• Обзор и тестирование видеокарты NVIDIA GeForce GTX 680;
• Обзор и тестирование видеокарты AMD Radeon HD 7870;
• Тестирование производительности видеокарты NVIDIA GeForce GTX 680 в режиме SLI;
• Дружелюбный монстр: обзор и тестирование видеокарты NVIDIA GeForce GTX 690;
• Чемпион в среднем весе: обзор и тестирование видеокарты NVIDIA GeForce GTX 670.

Заключение

А сейчас я кратко изложу свои впечатления от видеокарты Gainward GeForce GTX 680 Phantom.

По комплектации.

Недочеты:

• В информационном сопровождении отсутствует русский язык.

Приятные мелочи:

• Переходник mini HDMI->DVI.
• Переходник питания на 8 pin для устаревших моделей БП.

По дизайну печатной платы.

Недочеты:

• Неудобный разъем питания, свойственный всем видеокартам NVIDIA GeForce GTX 680.

Приятные мелочи:

• Отличная комбинация референсного дизайна NVIDIA и силовой части с DrMOS.
• Шесть фаз питания.
• Софтвольтмод, позволяющий пользователю любого уровня разгонять видеокарту.
• Чуть более мощное питание, использующее комбинацию разъемов 8+6pin вместо 6+6pin.

По системе охлаждения.

Недочеты:

• Хотелось бы более тихой работы вентиляторов в 3D.

Приятные мелочи:

• Температуры силовых элементов и графического ядра находятся на приемлемом уровне.
• Оригинальный дизайн радиатора.

По разгону.

Недочеты:

• Постоянно мешающий GPU Boost.

Приятные мелочи:

• Расширенный диапазон Power Target.

В целом.

Недочеты:

• Занимает три слота расширения.

Приятные мелочи:

• Отличный уровень разгона до частот выше 1200 МГц.
• Бесшумная система охлаждения в 2D.
• Повышенные частоты графического ядра (1084 МГц) и памяти (1575 МГц).
• Полная поддержка распространенной программой MSI Afterburner и прочими.

Выражаем благодарность:

• Компании 3Logic за предоставленную на тестирование видеокарту Gainward GeForce GTX 680 Phantom.

За кадром