Видеокарта стоимостью 100 000 рублей? Сон это или реальность? Может быть, она из линейки профессиональных графических ускорителей? Ответы лежат на поверхности.
Компания NVIDIA, для которой разработка двухпроцессорной модели была делом чести, выпустила самое скоростное графическое решение – GeForce GTX Titan Z. Немногим ранее AMD опередила конкурента в борьбе за рынок, представив Radeon R9 295X2 с системой водяного охлаждения. В отличие от нее, в NVIDIA остались верны воздушному охлаждению, но увеличили высоту конструкции до трех слотов.
Первые двухпроцессорные графические решения в ассортименте NVIDIA появились в далеком 2006 году.
Седьмое поколение графических процессоров компании являлось наследником линейки GeForce 6. Оно не получило каких-либо революционных изменений, а небольшая модернизация лишь немного оживила спрос. Правда, в то время было грех жаловаться на потребительский спрос, видеокарты продавались как горячие пирожки.
Благодаря удачной архитектуре, NVIDIA провела модернизацию путем внутренних оптимизаций. Графический процессор G70 превратился в G71, порядком уменьшившись в размерах (от 110 нм к 90 нм). Созданный запас мощности, а проще говоря – большая энергоэффективность, позволил компании выпустить видеокарты с двумя GPU на одной печатной плате.
Видеокарта существовала в двух версиях: полноформатной (во всю длину корпуса) и для обыкновенных компьютеров. Соответственно они назывались GeForce 7900 GX2 и GeForce 7950 GX2.
По меркам 2006 года графический процессор был относительно шустрым и содержал: 48+16 шейдеров (до появления унифицированной архитектуры шейдеры различались по типу вычислений – пиксельные и вершинные), 48 текстурных блоков и 32 блока растеризации. Частота GPU составляла 500 МГц. Стоила она $500, не так уж и много. Слабыми местами модели стали шумная система охлаждения, перегревающийся мост и низкая оптимизация драйверов для поддержки пары GPU в играх.
Тем не менее, первый шаг был сделан.
В 2008 году NVIDIA повторяет трюк с небольшим и скоростным графическим процессором G92, представив преемника GeForce 7950 GX2. Им стала видеокарта GeForce 9800 GX2, основанная на 65 нм техпроцессе, каждое ядро которой содержало 754 млн транзисторов.
Компоновка модели была оригинальной: два куска текстолита с мостиком между ними, а вентилятор располагался внутри «бутерброда». Воздух поступал через сделанные в текстолите вырезы. G92 в исполнении GeForce 9800 GX2 наделял видеокарту 256 потоковыми процессорами (универсальными, используемыми и сейчас), 128 текстурными блоками и 32 блоками растеризации. Частоты поднялись до 600 МГц. за прошедшие два года NVIDIA подтянула драйвера и могла заявить о превосходстве над решением конкурента.
Но главные недостатки никуда не делись и передались по наследству: высокое энергопотребление и тепловыделение, шумная референсная система охлаждения. Зато G92 обладал неплохим разгонным потенциалом, позволяющим надеяться на частоты около 720-780 МГц на «воздухе» и почти 800 МГц «на воде».
Через год компания выкатила оружие массового поражения – GeForce GTX 295. Благодаря GT200b, который содержал сразу два GPU, NVIDIA всерьез надеялась подвинуть конкурента. Приставка b в конце наименования графического процессора означала «шринк». В конкретно этом случае G200 изначально выпускался с соблюдением 65 нм техпроцесса, а позже был переведен на 55 нм. Для справки, графический процессор GT200 обладал самой большой площадью из всех кристаллов, когда-либо серийно производившихся на заводе TSMC.
Дизайн и конструкция системы охлаждения осталась прежней. Только теперь кожух был выполнен из перфорированного железа. Общее число задействованных транзисторов возросло до 2х1400 млн штук. Столь резкий скачок при не очень эффективной СО немного помешал планам компании выпустить продукт с изначально запланированными частотами под 700 МГц. В итоге пришлось остановиться на 570 МГц, что даже меньше, чем у предшественника.
Не стоит забывать, что тогда у всех GPU NVIDIA частота шейдеров работала с определенным коэффициентом относительно других блоков. Зато по остальным фронтам у GTX 295 было все в порядке: 480 потоковых процессоров (1242 МГц), 160 текстурных блоков и 56 блоков растеризации.
В системе охлаждения использовался единый радиатор, расположенный посередине двух частей видеокарты. Воздух по традиции поступал через прорези в текстолите. Суммарное энергопотребление 2800 млн транзисторов было настолько высоко, что GTX 295 в работе больше напоминала турбину самолета во время взлета. Да и со скоростью были вопросы, поскольку производительность напрямую зависела от качества драйверов. В итоге видеокарта получилась мощной на бумаге, но спорной в реальных приложениях. К тому же ее преследовали проблемы теплоотвода, из-за которых многие выпущенные модели не пережили гарантийный срок.
Позже NVIDIA кардинально переработала дизайн и систему охлаждения, выпустив GTX 295 v2.
Теперь вентилятор, находящийся в центре, выдувал воздух по обе стороны от графических процессоров. А печатная плата больше не напоминала бутерброд. Отсутствовали на текстолите и характерные вырезы.
Только революции не состоялось, ведь максимальные частоты и температуры остались на прежнем уровне. Разве что немного снизился уровень шума.
В 2011 году после долгих и мучительных ожиданий в свет вышла видеокарта GeForce GTX 590. Мучительных, потому что рожденный GPU GF100 выделял несчитанное количество тепла, плохо разгонялся и был недостаточно быстр.
Упущениями NVIDIA воспользовалась AMD, двухпроцессорный графический ускоритель которой был быстрее и… шумнее. Первая компания, понимая обреченность ситуации, решила сделать ставку на комфорт. Драйверы тщательно оптимизировали, а систему охлаждения настроили на оптимальную тишину. В результате проигрыш в скорости сказался на акустическом комфорте.
Технические характеристики GeForce GTX 590 были следующими: частота ядра – 608/1216 МГц (для разных блоков все еще использовалась двойная частота), число потоковых процессоров – 1024, текстурных блоков – 128, блоков растеризации – 96.
Стабильность – залог успеха! В 2012 году пользователи получили GeForce GTX 690, основанную на паре GK104. Это графическое решение по праву можно считать одной из самых удачных двухпроцессорных видеокарт на рынке.
В принципе, архитектура Kepler до сих пор используется NVIDIA. Даже новейшие графические процессоры являются эволюцией основ, заложенных в GK104. Столь передовая разработка положительно сказалась на делах компании.
По конструкции система охлаждения схожа с той, что устанавливалась на GeForce GTX 590. Но есть и важные отличия. Радиаторы, как и раньше, состоят из алюминиевых ребер, напаянных на испарительные камеры. Основная пластина получила аэродинамичные ребра для охлаждения силовых цепей и моста. А площадь теплорассеивателей заметно возросла.
Но никуда не делась и давняя проблема всех двухпроцессорных моделей – не до конца отлаженный драйвер, не дающий реализовать потенциал устройства в некоторых тестах. К этой проблеме добавилась вторая – цена! Тысяча долларов, в которую оценили GeForce GTX 690, стала неподъемной суммой для многих энтузиастов.
Лишь через два года компания NVIDIA представила следующее поколение – GeForce GTX Titan Z, о котором и пойдет речь в этом обзоре.
| Параметр | AMD Radeon R9 295X2 |
NVIDIA GeForce GTX Titan Z |
| Кодовое имя | Hawaii XT | GK110 |
| Версия | GCN 1.1 | Kepler |
| Техпроцесс, нм | 28 | 28 |
| Размер ядра/ядер, мм2 | 438x2 | 521x2 |
| Количество транзисторов, млн | 6200x2 | 7100x2 |
| Частота ядра, МГц | – | 700 |
| Частота ядра Turbo, МГц | 1018 | 880 |
| Число шейдеров (PS), шт. | 5632 | 5760 |
| Число текстурных блоков (TMU), шт. | 352 | 480 |
| Число блоков растеризации (ROP), шт. | 128 | 96 |
| Максимальная скорость закраски, Гпикс/с | 130 | 84.6 |
| Максимальная скорость выборки текстур, Гтекс/с | 358 | 338 |
| Тип памяти | GDDR5 | GDDR5 |
| Эффективная частота памяти, МГц | 5000 | 7000 |
| Объём памяти, Гбайт | 4+4 | 6+6 |
| Шина памяти, бит | 512+512 | 384+384 |
| Пропускная способность памяти, Гбайт/с | 320+320 | 336+336 |
| Питание, Pin | 8+8 | 8+8 |
| Потребляемая мощность (2D / 3D), Ватт | -/500 | -/375 |
| CrossFire/Sli | Есть | Есть |
| Рекомендованная цена, $ | 1500 | 2999 |
| Заменяемая модель | HD 7990 | GTX 690 |
| Модель | A, мм |
B, мм |
C, мм |
D, мм |
A1, мм |
B1, мм |
C1, мм |
| NVIDIA GeForce GTX Titan Z | 267 | 98 | 45 | 84 | 267 | 98 | 52 |
| AMD Radeon R9 295X2 | 305 | 98 | 34 | 84 | 305 | 98 | 39 |
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.
Из-за тепловыделения в 375 Вт пришлось создать трехслотовую систему охлаждения. Дизайн СО оставлен в традициях линейки GeForce GTX 7хх.
Практически вся поверхность планки оснащена треугольными вырезами для улучшения отвода воздуха. Набор портов привычный: два DVI, DisplayPort и MiniHDMI. Сохранена и подсветка логотипа во время работы.
Плата новой видеокарты по площади не отличается от той, что использовалась на GeForce GTX 590/ GTX 690. Два графических процессора разнесены по краям печатной платы и расположены на одном уровне.
Преобразователи питания GPU помещены по центру. Фазы питания графических процессоров расположены вертикально, а не горизонтально, как раньше.
Мост, объединяющий пару GK110 – PLX PEX8747. Он разработан с учетом поддержки стандарта PCI-e 3.0. Система питания каждого графического процессора предусматривает по пять фаз. Каждый блок управляется контроллером NCP 4206. По две фазы выделено на питание памяти.
На новой плате нет ни одного электролитического конденсатора, потому что экономится каждый квадратный сантиметр. Вместо них установлены керамические конденсаторы с обеих сторон.
На каждый GPU приходится по двадцать четыре микросхемы памяти Hynix. Номинальная частота – 7000 МГц. На ней память и работает. Суммарный ее объем – 12 Гбайт.
Сами графические процессоры получили ревизию B1. Напомню, что GeForce GTX 780 Ti и GTX Titan обозначаются как А1, и только Titan Black идет с такой же ревизией. Есть версия, что GPU проходят определенные тесты для отбора. И теоретически она выглядит более или менее правдоподобно.
На практике, разработчики NVIDIA попросту понизили рабочий диапазон напряжений и частот, тем самым вписав GeForce GTX Titan Z в требуемые рамки энергопотребления.
Здесь все по-прежнему – центральный 84 мм вентилятор и пара радиаторов по бокам, стандартный дизайн охлаждения видеокарт NVIDIA, придуманный задолго до появления GeForce GTX Titan Z.
Высота в три слота выбрана не случайно. 375 Вт тепла не позволили реализовать двухслотовую конструкцию СО. Дополнительный слот использован для наращивания высоты радиаторов. Кстати их, как вы могли догадаться, два. По одному на каждый графический процессор.
С обратной стороны печатной платы установлена пластина-радиатор. Здесь она по праву может называться дополнительным средством отвода тепла.
Обратите внимание на количество термопрокладок. И память, и все сильно греющиеся зоны контактируют с ними.
В данном случае используется два типа прокладок. По сути, серый тип является одноразовым, поскольку при снятии пластины они рассыпаются на части. Поэтому снять и заново собрать в первозданном виде не получится.
В верхней части радиаторы закреплены в основании второй пластины. Конструкция очень мудреная.
Но сначала о еще одной особенности. По фотографии видно, что и с тыльной стороны наклеены термопрокладки. По счету – это уже третий тип, наподобие тех, что использовались в серии видеокарт GeForce 8800. При отделении радиатора от печатной платы они расслаиваются, оставляя кусочки на поверхностях.
Если взять для оценки ремонтопригодности и сложности разбора системы охлаждения десятибалльную шкалу, то GeForce GTX Titan Z не наберет и пяти баллов. Фактически новинка оснащена одноразовыми термопрокладками.
Пара радиаторов создана по технологии испарительных камер, причем один более крупный. Как следствие, возникает предположение о неравных рабочих температурах. Но разработчики минимизируют эту разницу, изменяя баланс загрузки графических процессоров.
В середине установлен вентилятор с очень агрессивным наклоном лопастей. В действительности в его задачи входит не нагнетание воздуха вниз, а комбинированная подача в разные стороны. Большая часть воздуха поступает к основанию, а потом, охлаждая попутно нижний радиатор цепей питания, перераспределяется на радиаторы. Чтобы система эффективно работала, нужно постоянно поддерживать средние обороты вращения крыльчатки вентилятора. В противном случае столь крутой изгиб лопастей непременно скажется на уровне шума СО.
На заметку: чтобы разобрать систему охлаждения до основания, пришлось отвинтить шесть винтов радиатора под вентилятором. И только после этого появилась возможность отделить основные теплорассеиватели.
Тестирование видеокарт проходило в составе следующей конфигурации:
Перечень используемых контрольно-измерительных приборов и инструментов
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 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 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.
Список тестовых приложений:
VSync при проведении тестов был отключен.
| Модель | Температура GPU, вентилятор – авто, простой |
Температура GPU, вентилятор – авто, нагрузка |
Шумность, дБА, вентилятор – авто, простой |
Шумность, дБА, вентилятор – авто, нагрузка |
| AMD Radeon R9 290X | 45 | 83 | 26.8 | 55.6 |
| AMD Radeon R9 290 | 46 | 94 | 28.4 | 45.7 |
| NVIDIA GeForce GTX 780 Ti | 33 | 81 | 26.6 | 45.5 |
| AMD Radeon HD 7990 | 39 | 81 | 26.0 | 44.7 |
| NVIDIA GeForce GTX Titan Z | 45 | 83 | 27.5 | 44.0 |
| AMD Radeon R9 290X Silent | 45 | 95 | 26.8 | 44.0 |
| NVIDIA GeForce GTX 690 | 33 | 78 | 28.5 | 43.8 |
| NVIDIA GeForce GTX Titan | 29 | 82 | 24.0 | 43.5 |
| AMD Radeon R9 295X2 | 35 | 65 | 34.2 | 40.5 |
| NVIDIA GeForce GTX Titan Black | 32 | 82 | 24.8 | 40.0 |
Очевидно, при настройке алгоритма работы системы охлаждения инженеры NVIDIA взяли за основу показатели достаточно тихой GeForce GTX 690. Это позволило ограничить уровень шума новинки планкой в 44 дБА. На ее фоне несколько шумнее лишь Radeon R9 290X, R9 290 и GeForce GTX 780Ti. Зато R9 295X2 оказывается на ступеньку выше, под нагрузкой издавая звук шумностью лишь 40.5 дБА. Без нагрузки GTX Titan Z впереди.
Если вернуться к максимальным температурам, стоит отметить, что 82-83°C для видеокарт NVIDIA – это лимит, после которого автоматически снижается частота графического процессора.
Теперь проверим на практике, как работает GPU Boost и на какой частоте большую часть времени функционирует видеокарта GeForce GTX Titan Z. Для этого проведем шестиразовый замер производительности в игре Metro Last Light.
Для сравнения возьмем результаты конкурирующего решения – Radeon R9 295X2.
Штатная термопаста, открытый стенд, водяное охлаждение, и,… что мы видим? Графический ускоритель AMD на третьем цикле решил дать жару, сбросив частоты обоих GPU.
Одинаковый интервал снятия данных показывает, что модель AMD чаще меняет рабочее напряжение, чем видеокарта GeForce GTX Titan Z. При этом частоты последней изменяются синхронно. Хитрый алгоритм GPU Boost отслеживает температуру и подстраивает интенсивность нагрузки на одном из графических процессоров. Получается, что сбалансированность героя обзора лучше, чем неожиданный провал по частотам его оппонента.
| Название | Номинальные частоты GPU/Mem, МГц |
Разгон GPU/Mem, МГц |
| NVIDIA GeForce GTX Titan Z | 770-880/1750 | |
| NVIDIA GeForce GTX 690 | 915-1020/1500 | |
| NVIDIA GeForce GTX Titan Black | 890-980/1750 | 1225/1850 |
| NVIDIA GeForce GTX Titan | 840-880/1500 | 1200/1550 |
| NVIDIA GeForce GTX 780 Ti | 880-930/1750 | 1250/1800 |
| AMD Radeon R9 295X2 | 1020/1250 | |
| AMD Radeon R9 290X | 1000/1250 | 1150/1450 |
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Версия – последняя на момент тестирования, с обновлениями Origin.
Настройки:
| Модель | Стоимость, руб./1 ср.FPS |
Средний FPS |
Средний FPS, 1920х1080 |
Средний FPS, 2560x1440 |
| NVIDIA GeForce GTX Titan Z | 989 | 91.9 | 109.1 | 74.7 |
| NVIDIA GeForce GTX 690 | 438 | 68.2 | 82.1 | 54.3 |
| NVIDIA GeForce GTX Titan Black | 434 | 68.7 | 82.8 | 54.6 |
| NVIDIA GeForce GTX Titan | 481 | 61.2 | 74.7 | 47.7 |
| NVIDIA GeForce GTX 780 Ti | 312 | 66.4 | 80.8 | 52.0 |
| AMD Radeon R9 295X2 Cross | 776 | 123.6 | 139.1 | 108.2 |
| AMD Radeon R9 295X2 | 499 | 92.3 | 108.2 | 76.4 |
| AMD Radeon R9 290X | 270 | 60.7 | 73.3 | 48.2 |
| NVIDIA GeForce GTX Titan Black OC | 390 | 76.9 | 92.3 | 61.5 |
| NVIDIA GeForce GTX Titan OC | 423 | 70.9 | 84.9 | 56.9 |
| NVIDIA GeForce GTX 780 Ti OC | 274 | 76.3 | 91.8 | 60.7 |
| AMD Radeon R9 290X OC | 248 | 66.2 | 79.7 | 52.6 |
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, которые относятся к решениям топового уровня.
Условно степень сложности отрисовки сцен в играх можно разделить на:
Данный тест проводился со следующими настройками качества: «Среднее максимальное» и «Максимальное». Чем выше качество, тем в большей степени результат зависит от видеокарты, а не от системы в целом.
По итогам противостояния позицию обоих двухпроцессорных флагманов не назовешь выигрышной. Остается подсчитать и выяснить, кто из испытуемых выступил хуже.
На стороне модели AMD недобор производительности в следующих играх: Far Cry III (легко объясняется особенностями игры, не обеспечивающей на решениях AMD производительности выше 90 FPS), Crysis 3 (не работает Crossfire, хотя система из четырех GPU дала положительный результат), Metro Last Light (добавление второй Radeon R9 295X2 не сказалось на производительности), Company of Heroes II (модели обоих вендоров не в состоянии задействовать второй GPU, не говоря уж о третьем-четвертом), Total War: Rome II (при сравнении Radeon R9 295X2 и R9 295X2 CrossFire можно отметить, что тепловыделение выросло в два раза, а производительность упала – парадокс).
Проведем небольшой анализ: в трех играх из девяти прирост от второго Hawaii не замечен. Да, бывает, не во всех же играх должен работать Crossfire. Но не кажется ли вам, что ситуация критическая? Каждый третий случай не приводит к ожидаемому росту производительности.
Посмотрим на результаты GeForce GTX Titan Z. Прогнозируемой производительности мы не дождались в следующих играх: Far Cry III (опять же из-за особенностей игрового движка), Crysis 3 (отсутствует прибавка от добавления второго графического процессора), Company of Heroes II. Как и в случае с флагманом AMD, три игры из девяти игнорируют второй GPU.
В итоге, несмотря на небольшой перевес на стороне Radeon R9 295X2, баланс легко может сместиться после адаптации драйверов в проблемных местах. Но против GTX Titan Z выступает ее цена. За 100 с лишним тысяч рублей покупать эту видеокарту для игр – равнозначно игре в русскую рулетку, лишь от случая зависит, повезет или не повезет. Очевидно, что с точки зрения производительности за рубль выбор пока на стороне AMD.
Хотя если вы считаете себя фанатом редких и эксклюзивных вещей, самое время пополнить коллекцию. Спрос на GeForce GTX Titan Z невелик, и ассортимент магазинов не страдает их избытком.
P.S. За кадром остался анализ производительности топовых решений методом FCAT, материал по которому готовится. Что касается разгона GeForce GTX Titan Z, к сожалению, здесь сказалось ограничение по времени. Навскидку у меня получилось добиться работы GPU на частоте ~1 ГГц.
Выражаем благодарность за помощь в подготовке материала:
