Обзор и тестирование видеокарты NVIDIA GeForce GTX Titan Black

Оглавление

• Вступление
• Технические особенности
• Технические характеристики
• Внешний вид и размеры
• Печатная плата
• Тестовый стенд
• Методика тестирования СО
• Исследование потенциала системы охлаждения
• Результаты разгона
• GPU Boost NVIDIA
• Энергопотребление
• Методика тестирования производительности
• Результаты тестов
• Sleeping Dogs
• Sniper Elite V2
• Far Cry III
• Crysis 3
• Tomb Raider (2013)
• Metro Last Light
• Company Of Heroes II
• Total War: Rome II
• Battlefield 4
• Итоговые результаты
• Соотношение средних кадров
• Заключение

Вступление

Не правда ли, что за странное название для видеокарты топового сегмента – GeForce GTX Titan Black? А все началось год назад с появления GTX Titan в ассортименте компании NVIDIA. Вряд ли данная модель предназначалась для игроков и энтузиастов, ее кредо – математические вычисления через язык Cuda. На первый взгляд, она позиционируется в профессиональный сегмент, но у NVIDIA полно предложений и там. Тогда зачем появилась GTX Titan?

Конечно, для разработчиков, а чтобы продемонстрировать полную производительность обработки инструкций FP64 (двойная точность вычислений с плавающей запятой), надо активировать этот режим в драйверах. Иначе говоря, перед нами, по сути, симбиоз двух видеокарт: самой быстрой для игр и версии для разработчиков.

По сравнению с профессиональными ускорителями Tesla производительность DP-вычислений была оставлена на полноценном уровне, что обеспечило разработчиков программного обеспечения, инженеров и студентов относительно недорогим аппаратным решением, способным показать производительность выше одного терафлопса при DP-вычислениях. Проще говоря, им предоставили рабочую машину для вычислений.

Еще один показатель заинтересованности NVIDIA в продвижении GPGPU-вычислений – это массивное наступление по части программирования на языке CUDA. Особенно в среде разработчиков, использующих неграфические вычисления на GPU, что позволит им разрабатывать и оптимизировать свои приложения под процессоры компании. Последнее в свою очередь приведет к распространению GPGPU задач.

Итак, героем обзора стала новинка NVIDIA – GeForce GTX Titan Black, представленная в исполнении Zotac. Для начала рассмотрим производительность в игровых приложениях, сравнив с прошлыми и нынешними топовыми графическими ускорителями.

Технические особенности

Как вы уже поняли, физических изменений в основных логических схемах нет. Аппаратная часть полностью копирует NVIDIA GeForce GTX 780 Ti один в один.

Технические характеристики

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.

Ни внешний вид, ни система охлаждения не претерпела никаких изменений со времени появления GeForce GTX Titan и GTX 780.

NVIDIA остается верной своим традициям по части видеовыходов: DisplayPort, HDMI и пара DVI. Размер видеокарты также остался прежним.

Печатная плата

Основой для нее послужила печатная плата обновленной версии GeForce GTX 780 Ti. Хотя при ближайшем рассмотрении отличия кое-где есть.

Изменен тип и количество конденсаторов, а пищащие катушки остались прежнего производителя.

С обратной стороны печатной платы добавились микросхемы памяти, отныне GTX Titan Black оборудован 6 Гбайтами памяти. Кроме того, GTX 780 Ti и GTX Titan Black оснащены новой ревизией графического процессора – B1.

ШИМ-контроллер аналогичным образом переехал с предыдущих решений и остается тем же самым NCP4206(8). Им легко управлять сторонними утилитами.

Для быстрого отличия между видеокартами NVIDIA выкрасила второй радиатор в черный цвет – на этом все физические отличия и заканчиваются.

Заводские частоты GTX Titan Black были серьезно пересмотрены в сторону их увеличения. GK110 с 2880 потоковыми процессорами работает на частотах около 1 ГГц.

Частота Boost, измеряемая GPU-Z, занижает реальную ситуацию в играх, чуть позже вы сами лично сможете в этом убедиться.

Тестовый стенд

Тестирование видеокарты Zotac GeForce GTX Titan Black проходило в составе следующей конфигурации:

• Материнская плата: ASUS MAXIMUS VI HERO (Intel Z87, LGA 1150);
• Процессор: Intel Core i7-4770К 4500 МГц (100 МГц х 45, 1.25 В);
• Система охлаждения: система водяного охлаждения;
• Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
• Оперативная память: Corsair 2400 МГц, 2 модуля x 8 Гбайт, (10-12-12-31-1T, 1.65 В);
• Жесткий диск: SSD Corsair Force Series GT, 128 Гбайт;
• Блок питания: Corsair AX1200i Digital, 1200 Ватт;
• Аудиокарта: ASUS Xonar HDAV 1.3;
• Операционная система: Microsoft Windows 7 x64 SP1;
• Драйверы: NVIDIA GeForce 334.89 WHQL, AMD Catalyst 14.2 Beta V1.3.

Перечень используемых контрольно-измерительных приборов и инструментов

• Шумомер: Center 320;
• Мультиметр: Fluke 289.

Методика тестирования СО

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 менее 20 дБА. На стенде отсутствовали иные комплектующие, издающие какие-либо шумы.

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 Unigine Heaven Benchmark v4.0. Наибольший уровень шума достигается в конце аудиозаписи. Заранее определялся температурный режим и шум, чтобы в процессе записи аудиодорожки вы смогли услышать именно максимальный шум. В процессе просмотра видеороликов можно выделить тембр и характер звуков, издаваемых системой охлаждения. Предупреждаю, 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 Unigine Heaven Benchmark v4.0. 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, постараюсь подробно объяснить по мере их возникновения.

Исследование потенциала системы охлаждения

Все видеокарты тестировались с заводскими частотами.

Пояснения к графикам:

• Синяя линия – режим простоя.
• Красная линия – максимальная температура.
• Черная линия показывает уровень издаваемого шума при определенных оборотах вентилятора.
• Пунктирная линия указывает на диапазон регулировки в автоматическом режиме работы вентилятора.

Шкала оборотов вентиляторов соответствует изменениям скорости от 0% до 100% с шагом в 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 соответствующую 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.

Температура графического ядра и обороты вентилятора/ов (с отключенной термозащитой до 100°C).

Температура системы питания в зависимости от оборотов вентилятора/ов.

Результаты разгона

Необходимо отметить, что схема разблокировки нового BIOS пока еще не работает полностью. Удалось лишь отключить сброс напряжения и выставить его на 1.05-1.1 В. Но даже с такими параметрами модель Zotac легко разогналась до 1200 МГц. Прямая регулировка через VID значения ограничена напряжением в пределах 1.1 В.

Для управления напряжением на всех референсных видеокартах NVIDIA с ШИМ-контроллером NCP4206/8 в командной строке в папке с MSI Afterburner надо ввести msiafterburner /ri4,20,99 или msiafterburner /ri3,20,99. Если программа возвращает значение 41, то можно идти дальше. В папке с MSI Afterburner заходим в каталог profiles. Находим файл с ИД карты и в конце добавляем:

[Settings]
VDDC_Generic_Detection=0
VDDC_NCP4206_Detection=4:20h

или

[Settings]
VDDC_Generic_Detection=0
VDDC_NCP4206_Detection=3:20h

Данный параметр зависит от того, на какое значение откликнулся ШИМ-контроллер. После этих манипуляций MSI Afterburner станет напрямую работать с ним и появится расширенный диапазон управления напряжением.

Разблокированный лимит TDP без повышения напряжения практически никак не сказался на результатах, ведь его попросту нечем обеспечить.

Для отключения LLC (Load Line Calibration) повторяем все до момента запуска MSI Afterburner из командной строки, но вбиваем иное сочетание букв и цифр:

MSIafterburner /ri3,20,DE

В ответ получим степень работы LCC, базовая настройка, как правило – 10. Вбиваем MSIafterburner /wi3,20,DE,00

Финальными частотами видеокарты Zotac GeForce GTX Titan Black стали:

1225 МГц для графического процессора и 1850 МГц для памяти.

GPU Boost NVIDIA

Посмотрим на то, как работает GPU Boost на GTX Titan Black, и сравним его результаты с близкими по характеристикам видеокартами.

Как всегда, возьмем для анализа игру Metro Last Light (разрешение 2560х1440, настройки качества – максимальные). Это не максимальная, а близкая к усредненной нагрузка на графический ускоритель, и посмотрим, что происходит во время трехкратного прогона теста (длительность теста ~400 секунд).

При рассмотрении результатов нельзя не отметить несколько забавных фактов:

• Чтобы обеспечить работу GTX 780 Ti на самых высоких частотах (заметьте, это идет вразрез официальным характеристикам), ее вентилятор набирает наибольшие обороты.
• По сравнению с обычной версией GTX Titan, GTX Titan Black немного ускорился, при этом компания NVIDIA явно отбирает GPU для новой модели. Как следствие, GK110-430 работает на более низком напряжении при большей частоте.
• GTX 780 в среднем при смене на модель GTX 780 Ti прибавила до 55-65 МГц, а то же перевоплощение из GTX Titan в GTX Titan Black добавило последней 30 МГц.
• Все четыре штатные СО схожи по конструктиву и эффективности охлаждения графического процессора, но силовая часть лучше охлаждается на GTX 780 Ti и GTX Titan Black.

Энергопотребление

Методика тестирования производительности

В части игр, где это возможно, использовались встроенные отрезки теста, при необходимости тестирование дополнялось результатами утилиты FRAPS v3.5.99.

Список тестовых приложений:

• Battlefield 4;
• Company Of Heroes II;
• Crysis 3;
• Far Cry III;
• Metro Last Light;
• Sleeping Dogs;
• Sniper Elite V2;
• Tomb Raider (2013);
• Total War: Rome II.

VSync при проведении тестов был отключен.

Результаты тестов

Стоит отметить, что для объективного сравнения все видеокарты тестировались на новейших драйверах – NVIDIA GeForce 334.89 WHQL и AMD Catalyst 14.2 Beta V1.3.

Sleeping Dogs

Настройки:

• DirectX 11;
• Разрешение – 1920х1080, 2560x1440;
• Уровень сглаживания – экстрим;
• Текстуры высокого разрешения – включены;
• Разрешение теней – высоко;
• Фильтрация теней – высоко;
• Амбиентное затенение – высоко;
• Размытость движения – высоко;
• Вертикальная синхронизация – выкл.;
• Детализация мира – экстрим;
• Ограничение количества кадров в секунду – выкл.;
• Глубина и сходимость 3D – 10.

Sniper Elite V2

Настройки:

• DirectX 11;
• Разрешение – 1920х1080, 2560x1440;
• Motion Blur – вкл.;
• Ambient Occlusion – вкл.;
• Вертикальная синхронизация – выкл.;
• Качество текстур – ультра;
• Качество теней – ультра;
• AntiAliasing – высоко;
• Дистанция прорисовки – ультра;
• Анизотропная фильтрация – 16;
• Stereo 3D – выкл.;
• Compute Shader – вкл.;
• Продвинутые тени – низко;
• Supersampling – 2.25x.

Far Cry III

Настройки:

• DirectX 11;
• Разрешение – 1920х1080, 2560x1440;
• GPU MAX Buffer frames – выкл.;
• MSAA Антиалиасинг – 2;
• Alpha to Coverage – Enhanced;
• SSAO метод – SSAO;
• Field of view – 90.2;
• Общее качество – ультра;
• Текстуры – высокие;
• Глобальное освещение – высокое;
• Тени – ультра;
• Post FX – ультра;
• Геометрия – ультра;
• Растительность – очень высоко;
• Поверхность – высоко;
• Вода – очень высоко;
• Окружение – высоко.

Crysis 3

Настройки:

• DirectX 11;
• Разрешение – 1920х1080, 2560x1440;
• Антиалиасинг – MSAA Low (2x);
• Texture Resolution – Very High;
• System spec – High;
• Game Effects – High;
• Object – High;
• Particles – High;
• Post processing – High;
• Shading – High;
• Shadows – High;
• Water – High;
• Anisotropic filtering – 16x;
• Motion blur amount – Disabled;
• Lens flares – Yes.

Tomb Raider (2013)

Настройки:

• DirectX 11;
• Разрешение – 1920х1080, 2560x1440;
• Приоритетный режим – да;
• Вертикальная синхронизация – выкл.;
• Качество – наилучшее;
• Анизотропная фильтрация – 16x;
• Качество текстур – превосходное;
• Сглаживание – FXAA;
• Тени – нормальные;
• Разрешение теней – высокое;
• Детализация – превосходная;
• Прорисовка волос – TressFX;
• Отражения – высокие;
• Глубина резкости – превосходная;
• SSAO – превосходное;
• Постобработка – вкл.;
• Тесселяция – вкл.;
• Точный расчет – вкл.

Metro Last Light

Настройки:

• DirectX 11;
• Разрешение – 1920х1080, 2560x1440;
• Вертикальная синхронизация – выкл.;
• Качество – High;
• Анизотропная фильтрация – 16x;
• Размытие – выкл.;
• SSAO – вкл.;
• Тесселяция – нормальная;
• Продвинутая физика – выкл.

Company Of Heroes II

Настройки:

• DirectX 11;
• Разрешение – 1920х1080, 2560x1440;
• Качество графики – высоко;
• Сглаживание – среднее;
• Вертикальная синхронизация – выкл.;
• Качество текстур – высоко;
• Качество снега – высоко;
• Физика – высоко.

Total War: Rome II

Настройки:

• DirectX 11;
• Разрешение – 1920х1080, 2560x1440;
• Сглаживание – вкл.;
• Качество текстур – ультра;
• Фильтрация текстур – трилинейная;
• Тени – ультра;
• Вода – ультра;
• Небо – ультра;
• Модель шейдеров – 5;
• Эффекты частиц – ультра;
• Прозрачность травы – выкл.;
• Размер отрядов – большой;
• О здании – ультра;
• Об отряде – ультра;
• Деревья – ультра;
• Трава – ультра;
• Местность – ультра;
• Глубина изображения – выкл.;
• Вертикальная синхронизация – выкл.;
• Искажения – вкл.;
• SSAO – выкл.;
• Виньетирование – выкл.;
• DRA – выкл.

Battlefield 4

Версия – последняя на момент тестирования, с обновлениями Origin.
Настройки:

• DirectX 11;
• Разрешение – 1920х1080, 2560x1440;
• Вертикальная синхронизация – выключено;
• Поле зрения – 90;
• Уровень размытия в движении – 0%;
• Разрешение – 100%;
• Качество графики – ультра;
• Качество текстур – ультра;
• Качество освещения – ультра;
• Качество эффектов – ультра;
• Качество постобработки – ультра;
• Качество сетки – ультра;
• Качество рельефа – ультра;
• Отложенное сглаживание – вкл.;
• Обработка сглаживания – вкл.;
• Глобальное затенение – вкл.

Итоговые результаты

Легче всего сравнить средние результаты в процентном соотношении. Для этого по горизонтали отложите требуемую видеокарту, а по вертикали определите сравниваемую модель. На пересечении получите процентную разницу между ними.

Соотношение средних кадров

Среднее количество кадров в секунду и их стоимость

Чтобы понять, какую производительность считать приемлемой, стоит выяснить, на что необходимо обращать внимание. Стендовый набор игр и настроек выбран с учетом корректности сравнения всех участников – от начальных решений до самых дорогих моделей.

Условно степень сложности отрисовки сцен в играх можно разделить на:

• Минимальное качество;
• Минимально среднее;
• Среднее;
• Среднее максимальное;
• Максимальное;
• Ультра.

Данный тест проводился с настройками «Максимальное» и «Ультра».

Еще один важный момент с моей точки зрения – показатель соотношения цены к скорости, чем он ниже, тем дешевле обойдется производительность графической подсистемы в играх. Учитывалась реальная стоимость видеокарт в розничных сетях Москвы.

Заключение

Необходимо отметить, что, несмотря на то, что вся четверка – GeForce GTX 780, GTX 780 Ti, GTX Titan и GTX Titan Black оснащена схожими системами охлаждения, графические ускорители, основанные на GK110, различаются настройками GPU Boost, смещенными то в одну, то в другую сторону. А по итогам обзора можно уверенно говорить, что на штатных частотах GeForce GTX Titan Black является наиболее производительной видеокартой на данный момент.

Компания Zotac, предоставившая ее на тест, скорее всего, является первой и единственной компанией, успевшей завезти «черную жемчужину» в Россию. Стоит надеяться, что за ней последуют и другие, поскольку GTX Titan Black надо тестировать в профессиональных программах, где ее характеристики раскрываются в полную силу.

Выражаем благодарность за помощь в подготовке материала:

• Компании Zotac за предоставленную на тестирование видеокарту Zotac GeForce GTX Titan Black;
• Компаниям AMD и NVIDIA за предоставленные на тестирование видеокарты;
• А также лично donnerjack.