Обзор видеокарты NVIDIA GeForce GTX 650 Ti Boost

Продолжение.
Тест видеокарты NVIDIA GeForce GTX 650 Ti Boost.

Оглавление

• Вступление
• Комплект поставки
• Внешний вид и размеры
• Печатная плата
• Система охлаждения
• Тестовый стенд
• Инструментарий и методика тестирования
• Исследование потенциала системы охлаждения
• Сводный анализ производительности систем охлаждения
• Разгон
• Результаты разгона
• GeForce Experience
• Подведение итогов
• Заключение

Вступление

Не так часто мы встречаемся с одной и той же видеокартой дважды в год. Меня не покидает чувство дежавю, или я ошибаюсь? Графический ускоритель NVIDIA GeForce GTX 650 Ti появился более полугода тому назад, а теперь он пережил второе рождение с суффиксом Boost. Но на самом деле, за этой пятеркой букв скрыто гораздо больше.

Комплект поставки

Как правило, образцы эталонного дизайна предоставляются на тесты без какой-либо комплектации. Не стал исключением и этот раз.

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 вентилятора/ов по внешнему радиусу.

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.

В первую очередь бросаются в глаза знакомые очертания, присущие всем моделям NVIDIA младшего и среднего ценовых сегментов. Сама печатная плата никогда не занимает всю длину видеокарты, а лишь часть ее, или точнее – две трети. Оставшийся кусочек отдан под распоряжение вентилятора.

Характерная комбинация короткой печатной платы и вентилятора в конце становится уже традиционной для NVIDIA в данном классе графических ускорителей. Издали вы вряд ли сможете определить, что за видеокарта перед вами: GTX 650 Ti, GTX 660, GTX 670 – все они на одно лицо. Чувствуется корпоративный стандарт, оно так и лучше, и проще для производителя. Меняются только радиатор и настройки вентилятора.

На задней планке GeForce GTX 650 Ti Boost эталонного дизайна установлен следующий набор портов: два DVI, по одному HDMI и DisplayPort. Удобно, когда и HDMI, и DP не представляют собой мини-версии, не надо бегать и искать переходники. Остается отметить привычный для референсных версий строгий вид и максимум функциональности.

Печатная плата

Типичная печатная плата NVIDIA эталонного дизайна со 192-битной шиной обмена данными памяти. Естественно, что количество микросхем четное, а организация нечетной шины сделана по аналогии с GTX 660 или GTX 660 Ti.

Как всегда, руководствуясь собственными расчетами и общим ограничением максимального TDP, конструкторы компании создают печатную плату с небольшим запасом мощности. Ведь незачем закладывать запас на 130-150% больше номинала, если, по мнению разработчиков, пользователи не вправе на стандартном BIOS превзойти фирменное ограничение. А для 110-130% вполне хватит и четырех фаз.

После снятия системы охлаждения открывается истинный вид видеокарты. В правой части расположены четыре фазы питания GPU. Надо сказать, расположение выбрано удачно, их постоянно обдувает исходящий от вентилятора воздух. Еще одна фаза питает память, поскольку (вопреки привычному разделению питания на MEM и PLL) инженеры NVIDIA не выделяют отдельный ШИМ-контроллер, используя комбинированное питание.

ШИМ-контроллер питания графического процессора – OnSemi NCP 5395G, он поддерживает управление до четырех (4+1) фаз. В списке совместимости значится протокол связи между программой и VID-значениями напряжений, что открывает пользователю доступ к изменению напряжений как GPU, так и памяти.

ШИМ-контроллер питания памяти – Richtek RT8101, он управляет одной фазой.

Графический процессор GK106 площадью ~221 мм² размещен на текстолитовой подложке на 40-й неделе 2012 года. Его кремниевый кристалл защищен металлической рамкой лишь по периметру.

Финальная формулировка фаз питания звучит так: 4+1+1 (GPU/MEM/PLL).

Восемь микросхем памяти с шиной обмена данных 192 бит распаяны по сторонам от GPU. В данном случае применена продукция Samsung, рассчитанная на частоту до 1500 МГц (эффективная частота 6000 МГц).

Штатные частоты NVIDIA GeForce GTX 650 Ti Boost составляют соответственно 980 МГц (GPU Boost до 1033 МГц) и 1502 МГц для графического процессора и памяти.

Система охлаждения

Конструкция СО новой модели NVIDIA состоит из нескольких частей. Основная – это, конечно же, радиатор, который вопреки здравому смыслу очень маленький и простой. В его основание впечатана медная пластина, а все остальное – алюминиевая болванка с ребрами. Для того чтобы избежать дребезжания в местах контакта теплорассеивателя и кожуха вдоль ребер проложены поролоновые полоски. По фотографии радиатор не назовешь крупным, хотя с другого ракурса можно судить иначе.

Но это обманчивое чувство, либо просто иллюзия, возникающая во многом из-за длины печатной платы. Тем не менее, радиатор хорошо справляется с тепловыделением GK106, а 140 Вт (+10% с разгоном) и отсутствие на стандартном BIOS доступа к настройке напряжения позволяют инженерам применять простые решения.

Вся плата целиком помещается под кожух, который по своей «сложности» может соперничать с радиатором.

В результате система охлаждения выглядит как набор примитивных средств по борьбе с низким тепловыделением. Я неоднократно говорил, что в планах инженеров не стоит задачи сделать эффективную и малошумную систему охлаждения, ведь надо оставить партнерам фору для нереференсных систем. А если их решения на фоне результатов тестирования версии NVIDIA будут выглядеть хуже, то как им жить дальше?

.

Завершает конструкцию скоростной вентилятор. По характеру гула и дискретному вращению можно предположить, что в нем применяются подшипники качения. Нечасто увидишь такие в современном компьютерном мире.

А чтобы со временем он не разбалтывался в точках крепления, основание заведено под половину длины кожуха.

Тестовый стенд

Тестирование видеокарты GeForce GTX 650 Ti Boost проходило в составе следующей конфигурации:

• Материнская плата: MSI Z77 MPower (Intel Z77, LGA 1155);
• Процессор: Intel Core i7-3770К 4700 МГц (100 МГц х 47, 1.35 В) или 1600 МГц во время замера шумности системы охлаждения;
• Система охлаждения: система водяного охлаждения;
• Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
• Оперативная память: GEIL EVOVeloce, 2 модуля x 8 Гбайт, (7-8-8-20-1T, 1.65 В);
• Жесткий диск: Crucial M4 (CT128M4SSD2), 128 Гбайт;
• Блок питания: Enermax MAXRevo 1250 Вт;
• Аудиокарта: ASUS Xonar HDAV 1.3;
• Операционная система: Microsoft Windows 7 x64 SP1.

Перечень используемых контрольно-измерительных приборов и инструментов

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

Инструментарий и методика тестирования

Для корректного замера температуры и шума использовались приведенные ниже условия. Помещение, внутри которого располагается система автоматической поддержки климатических условий. В данном случае уровень температуры был установлен на отметке 24°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 <20 дБА. В качестве жесткого диска использовался SSD, а вентилятор на блоке питания, помпа, радиатор с вентиляторами во время замера выключены. На стенде отсутствовали иные комплектующие, издающие какие-либо шумы.

Звуко- и видеозапись системы охлаждения производилась на расстоянии ~10 см от вентилятора. Первые 5-10 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. При просмотре видеороликов можно выделить тембр и характер звуков, издаваемых системой охлаждения. Предупреждаю вас, что звук на них сильно приукрашен, то есть ощущается сильнее, чем есть на самом деле.

Уровень потребления электричества в простое оценивался по показаниям тарификатора E305EMG сразу после загрузки операционной системы. Значения, отображаемые на графике, соответствуют минимально достигнутым цифрам с прибора. Под нагрузкой видеокарты тестировались программой Furmark. После 10-15 минут температура и обороты вентилятора достигали своего теоретического максимума, после чего данные заносились в таблицу.

Температура силовых цепей измерялась путем установки термодатчика в пространство между радиатором и термопрокладкой в самое нагруженное место.

Нюансы, возникшие в процессе тестирования, я постараюсь подробно объяснить по мере их возникновения.

Исследование потенциала системы охлаждения

Пояснения к графикам:

• Красная линия – максимальная температура.
• Синяя – в режиме простоя.
• Черная линия показывает уровень издаваемого шума, при определенных 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% (для видеокарт NVIDIA от 35%) 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. Еще раз напомню, что звукозапись в видеоматериалах приукрашает уровень шума.

Температура графического ядра и обороты вентилятора/ов.

Температура системы питания и обороты вентилятора/ов.

GeForce GTX 650 Ti Boost

Для корректного сравнения необходимо прослушивать все видеозаписи на одном уровне громкости. Сравнение относительное, а не абсолютное.

Даже в простое вентилятор на подшипниках качения гудит, и гудит отчетливо. Хотя можно сказать и проще – назойливо тарахтит. Жизнь для него начинается с 1150-1200 об/мин и после прогрева обороты вырастают до 1800 об/мин. В конечном счете, шум на фоне референсных систем охлаждения терпимый, но при сравнении результатов с образцами, разработанными партнерами NVIDIA, получается полное фиаско.

Сводный анализ производительности систем охлаждения

Для корректного сравнения возьмем несколько видеокарт с референсными дизайном и системой охлаждения. Для начала – соотношение температуры GPU в 3D и уровня шума.

А теперь посмотрим на результаты сравнения с оригинальными системами охлаждения.

Разгон

Встроенный алгоритм управления частотой и напряжением графического процессора работает по своим стандартам, и разгон видеокарт NVIDIA GeForce GTX 6xx осуществляется несколько в ином формате. Чтобы не повторяться, приведу ссылку на подробное описание всех тонкостей из обзора NVIDIA GeForce GTX Titan.

Для тех, кто умудрился запутаться в разгоне новых GPU NVIDIA, я приготовил иллюстрации.

Общий план работы карты.

Полное TDP видеокарты, именно максимально допустимое, изначально задано производителем. Складывается оно из штатных рабочих частот в рамках функции GPU Boost и максимального значения Power Target. GPU Boost управляет не только частотой, но и напряжением, а Power Target – это стратегический запас для разгона. Допустим, мы, не трогая Power Target, увеличим GPU Clock Offset.

Запрашиваемая частота – это GPU Clock Offset. Было задано слишком высокое значение, которое превышает заложенное производителем начальное энергопотребление (TDP). В результате частота вырастет на меньшую величину. Для того чтобы действительно достичь требуемой частоты, придется сдвинуть Power Target.

Вот так выглядят идеально подобранные настройки. Запрашиваемая частота подкреплена сдвигом ползунка Power Target. Максимальное TDP не превышено.

Для определения максимального штатного TDP достаточно провести тест. Здесь понадобятся знания

и школьный курс математики. Берем официальные данные TDP, скажем, 140 Вт. Вставляем видеокарту и запускаем любую игру. Щипцы амперметра покажут нам какое-то число в Амперах. Чтобы посчитать количество Вт надо просто умножить напряжение (лучше брать результат непосредственно с кабеля питания видеокарты) на силу тока (А). К полученному результату прибавить 75 Вт, отдаваемых видеокарте из слота PCI-e. Для примера: 75 Вт (PCI-e)+12.2 В (кабель питания)*4.5 А=129.9 Вт.

Перейдем к синтетическим тестам энергопотребления, запустив тот же Furmark или EVGA OC Scanner, и получим другие результаты: 75 Вт (PCI-e)+12.2 В (кабель питания)*5.25 А=139.05 Вт. Особо внимательные читатели обратят внимание на одну интересную особенность. В тесте сила тока колеблется от 4.5 А до 5.25 А, и снижение происходит точно у отметки 5.25, это означает лишь одно – срабатывает защита (или, говоря иначе, достигнут предел энергопотребления). Если мы сдвинем ползунок Power Target, то скачок вниз произойдет уже на отметке 5.77 А. Таким образом, повышая граничное значение Power Target, можно увеличить запас для разгона. А посчитать предельное энергопотребление проще простого.

Потенциал графического ядра в зависимости от подаваемого на него напряжения.

Как видно из диаграммы, у тестируемой видеокарты присутствует некоторое искусственное ограничение разгона. Номинальная частота GPU Boost в среднем оказалась выше заявленных 1033 МГц, составив целых 1058 МГц. Дальнейший разгон невозможен из-за достигнутого максимального TDP (напомню, что под разгон заложены дополнительные 10% TDP).

А управлять напряжением на видеокартах NVIDIA со штатным BIOS невозможно, поскольку технология сама автоматически в рамках TDP регулирует значения. В качестве примера покажу, что происходит с напряжением в зависимости от частоты:

• 1071 МГц – 1.175 В;
• 1058 МГц – 1.162 В;
• 1045 МГц – 1.137 В;
• 1032 МГц – 1.125 В;
• 1019 МГц – 1.112 В;
• 1006 МГц – 1.100 В.

Чтобы хоть как-то взять дело в свои руки, вам придется модифицировать BIOS. Существует множество способов, один из самых верных легко находится в интернете, и там же доступны уже готовые образцы для записи во флеш-микросхему видеокарты. Но после всех манипуляций вы не сможете поднять напряжение выше определенного значения, обычно оно как раз и составляет 1.175-1.212 В и 150% лимит разгона.

С другой стороны, память разгоняется просто отлично – с 1500 МГц до 1700 МГц. Увы, дальнейший ее разгон сказывается на максимальных частотах GPU, ведь общий лимит TDP распространяется и на графический процессор, и на память одновременно.

Температура графического ядра в зависимости от разгона.

Температура графического ядра напрямую зависит от нескольких условий. Во-первых, большую роль играет эффективность системы охлаждения и ее настройки. Во-вторых, не менее важно напряжение Vgpu.

Простая, но эффективная конструкция не позволяет прогреться GPU выше 74-75°C, а вентилятор при этом усердно дует со скоростью 1800 об/мин, что несколько выше ожидаемых мною цифр.

Температура VRM в зависимости от частоты GPU.

Важная составляющая любой видеокарты – силовая часть. Если не следить за ее температурой, то срок службы ускорителя сильно сокращается. Максимальные температуры зависят от многих факторов, в числе которых: эффективность и скорость вентиляторов, расчетная максимальная температура мосфетов. И чем качественнее сделана силовая часть, тем большие температуры без ухудшения КПД она сможет выдержать.

В случае GeForce GTX 650 Ti Boost четыре фазы расположены в непосредственной близости от вентилятора и полностью обдуваются воздухом. Поэтому и температура их находится далеко от критической отметки.

Обороты вентилятора/ов в зависимости от частоты графического ядра.

Обороты вентилятора на видеокарте не изменяются в процессе разгона, что является плюсом. Отрицательная сторона – это слышимый шум, 1800 об/мин достаточно для того, чтобы отчетливо чувствовать гул системы охлаждения.

Энергопотребление в зависимости от разгона.

Несложно заметить, что максимальное энергопотребление GeForce GTX 650 Ti Boost ограничено на отметке ~163 Вт. Это практически потолок TDP карт. И этим числом ограничен разгон с учетом должного охлаждения. Даже при самых тщательных расчетах и с применением токовых клещей у меня никак не получилось меньше 153 Вт в пиковых режимах. С другой стороны, прекрасно понятно, что без точных измерительных устройств измерить энергопотребление видеокарты невозможно, но для сравнительного анализа это лучше, чем указывать энергопотребление всей системы.

Результаты разгона

NVIDIA GeForce GTX 650 Ti Boost

GeForce Experience

Это инструмент для обыкновенных пользователей, у которых нет желания разбираться в настройках игр и скорости своей же видеокарты. По замыслу разработчиков, данная утилита самостоятельно определит и найдет игры (в рамках поддерживаемых игр, полный список программ доступен на странице NVIDIA), а потом предложит вам оптимальные настройки в зависимости от мощности видеоподсистемы, CPU и разрешения монитора. Но это все в теории. На практике v1.1 не лишена некоторых недоработок.

Во-первых, программа по умолчанию не воспринимает пути к иным дискам кроме «С». При необходимости другой диск придется добавлять вручную.

Во-вторых, не для всех игр предусмотрено прямое сравнение установленных пользователем настроек с предлагаемыми «оптимальными». Или, как минимум, программа посоветует вам запустить игру.

Но и после загрузки игры из-под оболочки GeForce Experience настройки так и не определились

Как определяются оптимальные настройки?

• Эксперты NVIDIA вручную тестируют игры на предмет тяжести игры в определенных местах, составляют общую схему производительности.
• Определяют наиболее сложные сцены.
• Назначают комфортный порог играбельности – в среднем это 40-60 кадров в секунду (в зависимости от типа игры: для стратегий ~40, для шутеров >60).
• Проверяют, как воздействуют игровые настройки на качество картинки и производительность. Каждой настройке присваивается определенный коэффициент.
• Далее суперкомпьютер определяет оптимальное сочетание графических настроек с учетом заданного fps (40-60 к/с) и лучшего качества картинки.
• Для каждой игры проверяется масса конфигураций ГП + ЦП + разрешение дисплея и составляются таблицы с оптимальными настройками. Конечная цель GFE – обеспечить максимальное качество картинки при заданном fps на конкретной конфигурации.

Программа за вас разберется с тысячами комбинаций настроек и предложит оптимальный вариант. В дополнение к перечисленным возможностям программа проверяет актуальность драйвера и по возможности предложит вам его обновить.

Не зря NVIDIA подписывает данную версию «1.1 бетой», как можно заметить, процесс идет, работа кипит. Безусловно, утилита станет полезной для миллионов обычных пользователей, а энтузиасты, как всегда, будут рассчитывать только на свои силы и опыт

.

Подведение итогов

По дизайну печатной платы.

Недочеты:

• Общее ограничение максимального TDP (характерно для всех ускорителей серии GeForce GTX 6xx);

Приятные мелочи:

• Софтвольтмод, позволяющий пользователю любого уровня разгонять видеокарту;
• Совместимость ШИМ-контроллера с распространенным программным обеспечением для разгона.

По системе охлаждения.

Недочеты:

• Высокий уровень шума в 2D/3D;

Приятные мелочи:

• Низкая температура GPU и VRM.

По разгону.

Недочеты:

• Слабый запас по частоте ядра.

Приятные мелочи:

• Низкие температуры при разгоне.

В целом.

Недочеты:

• Шум и ограничение максимального TDP.

Приятные мелочи:

• Нет.

Заключение

Выпуская референсную видеокарту, в компании NVIDIA преследуют одну важную цель – обкатать дизайн печатной платы и предложить его партнерам. Следить за системой охлаждения, а точнее за уровнем шума, дело вторичное. Конечно, он не будет похож на звуки, издаваемые самолетом при взлете, но и желать бесшумности не стоит. В то же время система питания не перегревается, температура графического процессора не переходит планки 74-75°C, а на фоне эталонных моделей GeForce GTX 660 Ti/GTX 670/GTX 680 как раз GTX 650 Ti Boost стала самой тихой в арсенале NVIDIA.

Но есть одна претензия. Это явное ограничение максимального TDP и, как следствие, низкий уровень разгона. 10% это ~17-20 Вт, которые на деле превращаются в 5 Вт запаса! На первый взгляд, ничтожная цифра, за которой скрывается небольшая хитрость. Производительность разогнанной GeForce GTX 650 Ti Boost вплотную приближается к старшей модели GTX 660, а конкуренция с более дорогой картой недопустима.

Выражаем благодарность за помощь в подготовке материала:

• Компании NVIDIA за предоставленную на тестирование видеокарту GeForce GTX 650 Ti Boost;
• Компании MSI за комплектацию стенда.
• А также лично donnerjack.