Обзор и тестирование видеокарты Nvidia GeForce GTX Titan X: навстречу 4K

Оглавление

• Вступление
• Технические характеристики
• Новые технологии 3D
• Обзор Nvidia GeForce GTX Titan X
• Внешний вид и размеры
• Печатная плата
• Система охлаждения
• Тестовый стенд и ПО
• Инструментарий и методика тестирования
• Игровые тесты
• Результаты тестирования системы охлаждения
• Уровень потребляемого электричества
• Детальные данные и разгон
• Результаты тестов
• Company Of Heroes II
• Metro Last Light
• Sleeping Dogs
• Sniper Elite III
• Thief (2014)
• Tomb Raider (2013)
• Total War: Rome II
• Far Cry III
• Crysis 3
• Battlefield 4
• Среднее количество кадров
• Заключение

Вступление

Уже который год компания Nvidia представляет весной самую мощную в линейке GeForce однопроцессорную видеокарту. Нетрудно догадаться, что подошел черед нового ускорителя Titan, четвертого по счету.

Первые два (GeForce GTX Titan и GeForce GTX Titan Black) основывались на ядре GK110 и стоили ровно $1000. Позднее, в противовес AMD Radeon R9 295X2, была выпущена трехслотовая GeForce GTX Titan Z c ценником $3000. Немудрено, что она не пользовалась популярностью и была предназначена для инженеров-разработчиков. Зато по аналогии с GeForce GTX Titan Black для игроков выпустили полноценную замену – GeForce GTX 780 Ti.

GeForce GTX Titan X, ставшая флагманом модельного ряда компании Nvidia, пока будет присутствовать на рынке без альтернативы. И весьма вероятно, что последняя никогда не увидит свет, поскольку новинка позиционируется уже как игровая видеокарта. На это намекает и снижение производительности FP64 до 1/32 от FP32. Так что полноценно новая модель заменить GeForce GTX 780 Ti не сможет.

По своей архитектуре графическое ядро GM200 представляет собой GM204 x 1.5. Конечно, геометрически GPU подрос в размерах сильнее, но число CUDA Cores, объем кэша, количество блоков ROP и TMU увеличилось ровно в полтора раза.

Но есть ли в GM200 какие-нибудь нововведения? Скорее всего, нет, поскольку новое видеоядро это экстенсивное развитие удачной и успешной архитектуры Maxwell.

Технические характеристики

А теперь поговорим о цене и российской реальности, поскольку в таблице указана предполагаемая стоимость видеокарты. Ведь, несмотря на анонс, на момент написания материала компания Nvidia еще не определилась с ценником окончательно, соответственно авторы обзоров могут только гадать. А делать выводы без подобной информации сложно.

Предположительно, целевая стоимость новинки будет в диапазоне $1000–1300. Допустим, она будет стоить ровно тысячу долларов. В магазинах такой ценник трансформируется в минимум 65 000 рублей, что автоматически сужает круг потенциальных потребителей до одного-двух человек в месяц. При этом высокий курс доллара выбил из претендентов на покупку и GeForce GTX 970, и GeForce GTX 980 – все они теперь попросту не по карману рядовому геймеру. А так да, GeForce GTX Titan X будет быстрой

В свете этих событий многие пользователи предпочтут либо вовсе отказаться от обновления, либо сэкономить и купить б/у модель, что вполне логично и обосновано. А значит, обзор GeForce GTX Titan X большинство энтузиастов воспримет как некий набор больших чисел.

Новые технологии 3D

Помимо поддержки VXGI, различных методов сглаживания, привычного GPU Boost и многого другого, GeForce GTX Titan X, как и все предыдущие видеокарты Nvidia, постепенно начинают готовить к 3D очкам виртуальной реальности. Основная проблема с существующими устройствами 3D – высокое время отклика. Суммарно под этим понятием мы понимаем время отклика матрицы, время срабатывания гироскопов, время передачи графической информации от ускорителя к очкам. За год в Oculus добились многого, чему в немалой степени помог анонсированный DirectX 12, но со стороны разработчиков графических решений работы ожидается не меньше.

Как раз этим и занялась компания Nvidia, внося оптимизации в программное обеспечение. Пока я не уверен, что это коснется всего модельного ряда, вероятнее всего нововведения, пусть и программные, затронут только последнее поколение. А в чем, собственно говоря, заключается проблема? Технология Oculus – это один источник отображения, разделенный на две видимые зоны. Текущее положение дел из-за высокой задержки рендера изображения в шлеме вызывает у человека головокружения и нередко тошноту. Представьте себя «подшофе», вот точно также вы ощутите себя через 10-30 минут, поиграв в любую динамичную игру в очках Oculus.

Для того чтобы убрать паразитные ощущения, Nvidia со своей стороны разработала:

• VR SLI – две видеокарты работают раздельно с каждым глазом в очках. Увеличивается общая скорость, что снижает головокружения.
• Асинхронный режим для одной видеокарты. Данные от гироскопов передаются графическому ускорителю, и следующий кадр пересчитывается лишь частично, экономя ресурсы системы.

Насколько нововведения улучшают ощущения, ответить сложно, по крайней мере, пока самостоятельно не проверишь. Увы, в момент анонса шлемов для прессы не было, поэтому остается только верить на слово.

Обзор Nvidia GeForce GTX Titan X

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.

Количество и расположение портов не изменилось. Для GeForce GTX 970/ GTX 980/ GTX Titan X соблюден единый стандарт: три DisplayPort, по одному HDMI и DVI. Суммарное количество независимых источников – три. Несмотря на то, что печатная плата позволяет подключить большее число мониторов, для объединения их в единое рабочее пространство будет доступно лишь три видеовыхода.

Печатная плата

Внешне GeForce GTX Titan X мало чем выделяется на фоне своих же братьев GeForce GTX 980 или GTX 780 Ti. Печатная плата по-прежнему частично использует ранние наработки, в том числе отдельный ШИМ-контроллер на выносной плате и комбинацию из 6+2 фазы питания GPU.

В компании Nvidia ранее заявляли, что прислушались к жалобам пользователей по поводу посторонних звуков под нагрузкой и установили больше емкостей, а также другие катушки. Но на практике перед нами абсолютно типичные конденсаторы и катушки, ровно те же, что были на печатной плате GeForce GTX 980 или GTX 780 Ti. Не думаю, что одни только слова смогут избавить видеокарту от писка под нагрузкой.

Аналогичным образом с предыдущих решений переехал и ШИМ-контроллер, оставшись тем же самым – NCP4206. Им легко управлять сторонними утилитами. Но воспользоваться всем диапазоном вольтмода затруднительно из-за ограничения энергопотребления видеокарты, задаваемого разработчиками Nvidia.

Есть и хорошая новость – стандартное TDP 250 Вт теперь легко увеличивается до 275 Вт под длительной нагрузкой. В пике видеокарта иногда превышает его, но ненадолго.

Объем памяти на GeForce GTX Titan X колоссальный – 12 Гбайт, причем микросхемы расположены с обеих сторон. Номинальные частоты видеокарты составляют 1000 МГц для графического процессора (GPU Boost до 1075 МГц) и 1750 МГц для памяти. На практике GPU часто достигает частот 1177-1200 МГц.

Система охлаждения

Вопреки слухам внутренняя конструкция системы охлаждения позаимствована у GeForce GTX 780 Ti.

Внутри вместо простых тепловых трубок использована испарительная камера, поскольку лишь она в силах передать большое количество тепла на ребра радиатора.

Основной теплорассеиватель не спаян с радиатором системы охлаждения и памяти. Благодаря этому есть возможность установить отдельный водоблок.

Боковая надпись «GeForce GTX» подсвечивается зеленым светодиодом, которым можно управлять через отдельное приложение. На выбор предлагается три режима: выключено, горит или плавно затухающая подсветка. Многие пользователи рассчитывали увидеть подсветку вентилятора, как на демонстрационных слайдах, но, увы, это только рендер и не более того.

Тестовый стенд и ПО

Конфигурация:

• Материнская плата: ASUS X99-Deluxe (Intel X99, LGA 2011-3);
• Процессор: Intel Core i7-5960X 4000 МГц (100 МГц х 40, 1.23 В);
• Система охлаждения: система водяного охлаждения;
• Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
• Оперативная память: DDR4 Corsair Vengeance 2750 МГц, 4 x 4 Гбайта, 15-17-17-36-1T, 1.65 В;
• Накопитель SSD: Corsair Force Series GT, 128 Гбайт;
• Блок питания: Corsair AX1200i Digital, 1200 Ватт.

Программное обеспечение:

• Операционная система: Microsoft Windows 7 x64 SP1;
• Версия драйверов: Nvidia GeForce Driver 347.84, AMD Catalyst 15.x.

Перечень контрольно-измерительных приборов и инструментов:

• Шумомер: Center 320;
• Мультиметр: Fluke 289;
• Тарификатор электроэнергии: E305EMG.

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 менее 20 дБА. В качестве жесткого диска использовался твердотельный накопитель, а блок питания, помпа и радиатор с вентиляторами во время замера находились за пределами комнаты. 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 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.

Игровые тесты

В части игр, где это возможно, использовались встроенные отрезки теста, при необходимости тестирование дополнялось результатами утилиты Fraps v3.5.99. Для данного теста мы полностью пересмотрели уровень качества в играх для видеокарт топ-класса. Теперь в игровых приложениях выставляются максимальные настройки, а к списку разрешений добавилось 4К (3840 х 2160).

Список тестовых приложений:

• Battlefield 4;
• Company Of Heroes II;
• Crysis 3;
• Far Cry III;
• Metro Last Light;
• Sleeping Dogs;
• Sniper Elite III;
• Thief (2014)
• Tomb Raider (2013);
• Total War: Rome II.

VSync при проведении тестов был отключен.

Результаты тестирования системы охлаждения

Показатель шума для видеокарты с уровнем TDP 250 Вт приемлемый. Хуже то, что производитель так и не избавил нас от паразитных шумов дросселей. Катушки как пищали, так и пищат, правда, теперь раза в два тише, нежели на GeForce GTX 970.

По качеству охлаждения модель GeForce GTX Titan X немного уступила GTX Titan Black. Сказались более высокие частоты и инерционность алгоритма управления вентилятором, допускающего поднятие температуры GPU до 83°C.

После того, как температура графического процессора поднялась до этой планки, вентилятор постепенно раскручивается до 2250 об/мин. Если она продолжает расти, то алгоритм переходит на следующую ступень регулировки 2350-2500 об/мин, и так до тех пор, пока температура не понизится ниже 83°C.

Уровень потребляемого электричества

В 250 Вт почти удалось уместить 8 млрд транзисторов. В действительности энергопотребление GeForce GTX Titan X аналогично GTX 780 Ti с оговоркой на возросшую производительность.

Детальные данные и разгон

Для оценки поведения участников обзора в номинальном режиме и при разгоне обратимся к тесту Metro: Last Light, проведенному шесть раз, и параллельно соберем данные, которые затрагивают графическое ядро, память, энергопотребление и температуры. После объединения полученных результатов в единых графиках можно видеть, насколько точно соответствуют заводские характеристики реальным цифрам и что происходит с важными показателями при разгоне.

Частота ядра и стабильность GPU Boost.

В который уже раз изменен характер работы GPU Boost. Теперь эта технология работает стабильнее и без резких скачков частоты. Более 95% времени видеокарта GeForce GTX Titan X работает на частоте до 1177 МГц. Добавление 10% к TDP позволило достичь почти 1.4 ГГц. Но временами новинка все еще упирается в рамки TDP, и частота снижается до 1350 МГц.

Частота памяти.

Несмотря на наличие 12 Гбайт памяти, она легко разгоняется до привычных для поколения Maxwell частот – 2000 МГц.

Напряжение vGPU.

Напряжение ядра GM200 немного меньше, чем на видеокартах с GM204. Вместо 1.18-1.2 В используется 1.1-1.15 В. Как можно видеть, расширенные рамки TDP не сказываются на напряжении. Таким образом потенциал в 1.4 ГГц используется на штатном напряжении. С модифицированной прошивкой BIOS и повышенном вручную уровнем TDP можно рассчитывать на частоты выше 1.4 ГГц.

Температура GPU.

Показательно, как изменился алгоритм управления вентилятором, ведь раньше он не позволял GPU разогреваться выше 81-82°C. GeForce GTX Titan X кратковременно преодолевает порог в 85°C, но обороты тут же плавно увеличиваются и опускают температуру ниже 83°C.

Энергопотребление.

Среднее энергопотребление видеокарты равно 255-260 Вт. Подвинутый на 10% лимит TDP поднял его до пиковых 300 Вт, но в среднем новинка все еще остается в пределах 300 Вт.

Обороты вентиляторов.

В конструкцию системы охлаждения GeForce GTX Titan X входит испарительная камера. Она отлично помогает распределять тепло, но площадь радиатора все еще ограничена кожухом. Поэтому при нагреве задействуется единственный эффективный способ охладить GPU – повышение оборотов вентилятора.

На штатных частотах его обороты колеблются от 2250 до 2350 об/мин. И поскольку при разгоне тепловыделение растет, то вместе с ним растут и обороты, поднимаясь до 2550-2650 об/мин. Из-за этого новая версия Titan становится самой шумной видеокартой среди Maxwell подобных.

Результаты тестов

Company Of Heroes II

Настройки:

• Разрешение – 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Разрешение в игре – 100%;
• Качество графики – максимум;
• Сглаживание – высоко;
• Качество текстур – высоко;
• Качество снега – высоко;
• Физика – высоко.

Графики уровня производительности.

Metro Last Light

Настройки:

• Разрешение – 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Quality – Very High;
• Texture filtering AF – 16x;
• Motion Blur – Normal;
• SSAA – On;
• Tessellation – Normal.

Графики уровня производительности.

Sleeping Dogs

Настройки:

• Разрешение – 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 x 2160;
• Уровень сглаживания – экстрим;
• Текстуры высокого разрешения – включены;
• Разрешение теней – высоко;
• Фильтрация теней – высоко;
• Амбиентное затенение – высоко;
• Детализация мира – экстрим.

Графики уровня производительности.

Sniper Elite III

Настройки:

• Разрешение – 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 x 2160;
• Детализация текстур – ультра;
• Детализация теней – ультра;
• Детализация прорисовки – ультра;
• Степень сглаживания – высокая;
• Анизотропная фильтрация – 16;
• Суперсэмплирование – 4.0х;
• Размытие изображения – да;
• Затенение среды – да;
• Тесселяция – да;
• Поля затемнения – да.

Графики уровня производительности.

Thief (2014)

Настройки:

• Разрешение – 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 x 2160;
• Качество текстур – очень высоко;
• Качество теней – очень высоко;
• Качество глубины резкости – высоко;
• Качество фильтрации текстур – анизотропная 16х;
• SSAA – высокое;
• Авто ограничение качества текстур – выключено;
• Отражение пространства – включено;
• Parallax Occlusion Mapping – включено;
• FXAA – включено;
• Сгущающиеся тени – включено;
• Тесселяция – включено;
• Отражение по ключевым кадрам – включено.

Графики уровня производительности.

Tomb Raider (2013)

Настройки:

• Разрешение – 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 x 2160;
• Качество текстур – превосходное;
• Фильтрация текстур – анизотропная 16х;
• Сглаживание – 4х SSAA;
• Тени – превосходные;
• Разрешение теней – высокое;
• Детализация – превосходная;
• Прорисовка волос – TressFX;
• Отражения – высокие;
• Глубина резкости – превосходная;
• SSAO – превосходное;
• Тесселяция – включена;
• Постобработка – включена;
• Точный расчет – включен.

Графики уровня производительности.

Total War: Rome II

Настройки:

• Разрешение – 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 x 2160;
• Сглаживание – включено;
• Качество текстур – ультра;
• Тени – предельно;
• Вода – предельно;
• Небо – предельно;
• Деревья – предельно;
• Трава – предельно;
• Прозрачность травы – включено;
• Глубина изображения – высокая;
• Эффекты частиц – предельно;
• Местность – предельно;
• Сведения о постобработке – предельно;
• Сведения об отряде – предельно;
• Размер отряда – ультра;
• Фильтрация текстур – анизотропная 16х;
• Модель шейдеров – 5;
• Искажения – включены;
• SSAO – включено;
• Виньетирование – включено;
• Неограниченная память – включено;
• DRA – выкл.

Графики уровня производительности.

Far Cry III

Настройки:

• Разрешение – 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 x 2160;
• MSAA Antialiasing – 8;
• Alpha to coverage – Enhanced;
• SSAO Method – SSAO;
• Field of view – 110;
• Overall quality – Ultra.

Графики уровня производительности.

Crysis 3

Настройки:

• Разрешение – 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 x 2160;
• Antialiasing MSAA – High 8x;
• Texture resolution – Very high;
• System spec – Very high;
• Motion Blur amount – Low.

Графики уровня производительности.

Battlefield 4

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

• Разрешение – 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 x 2160;
• Поле зрения – 105 (Hor+120);
• Поле зрения (открытый прицел) – включено;
• Поле зрения техники – 97 (Hor+111);
• Уровень размытия в движении – 0;
• Разрешение – 100%;
• Качество графики – ультра.

Графики уровня производительности.

Среднее количество кадров

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 моделей до самых дорогих.

Условно степень сложности отрисовки сцен в играх можно разделить на:

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

Данный тест проводился с настройками «Ультра». Необходимо заметить, что чем выше качество, тем в большей степени результат зависит от видеокарты, а не от системы в целом.

По этой причине даже 30 кадров в секунду условно можно считать минимальным порогом для вхождения в группу видеокарт, подходящих для большинства игр.

Заключение

Итак, перед нами быстрая, умеренно шумящая, достаточно энергоэффективная и малодоступная видеокарта. Да, Nvidia GeForce GTX Titan X является вершиной эволюции игровых решений, но заслуживает ли она звания Titan?

Обычно компания Nvidia выделяет модельный ряд Titan за счет одного характерного признака – высокой скорости FP64. Новинка же нарушает этот закон, и ее логичнее было бы выпустить под именем GeForce GTX 990. Но вопреки здравому смыслу она позиционируется лишь как игровая видеокарта. Зато какая! Хотя GeForce GTX Titan X не способна обойти SLI из пары GTX 980, с ней полностью играбельны разрешения вплоть до 2560 x 1440 при любых настройках качества. А вот в 4K она не совсем уместна. Объем памяти позволяет загружать игры в 4К, но с качеством рендера можно ошибиться, нагрузив GPU слишком тяжелой работой.

С другой стороны, именно вычислительной, математической работы в современных играх вдруг стало мало, а основная нагрузка идет за счет текстур высокого разрешения. По этой причине пострадали неплохие графические ускорители (GeForce GTX 970, GTX 980, Radeon R9 290X), которые могли бы обеспечить приемлемый уровень быстродействия в высоких разрешениях. Но тенденции таковы, что теперь все чаще необходим большой объем памяти.

Вот вам и 2015 год, вместо продвинутых моделей получаем игры с тяжелыми текстурами и постобработкой.

Выражаем благодарность за помощь в подготовке материала:

• Компаниям AMD и Nvidia за предоставленные на тестирование видеокарты.
• А также лично donnerjack.