Обзор и тестирование видеокарты Nvidia GeForce GTX 1080

Оглавление

• Вступление
• Новые возможности
• Технические характеристики
• Обзор Nvidia GeForce GTX 1080
• Внешний вид и размеры
• Печатная плата
• Система охлаждения
• Тестовый стенд и ПО
• Инструментарий и методика тестирования
• Игровые тесты
• Результаты тестирования системы охлаждения
• Разгон
• Детальные данные
• Уровень потребляемого электричества
• Результаты тестов
• Star Wars Battlefront
• Battlefield 4
• The Witcher 3: Wild Hunt
• Sniper Elite III
• Fallout 4
• Hitman (2016)
• Ashes of the Singularity
• Grand Theft Auto V
• Tom Clancy's The Division
• Rise of the Tomb Raider
• 3DMark
• Среднее количество кадров
• Заключение
• За кадром

Вступление

Основное нововведение в GeForce GTX 1080 – это техпроцесс изготовления – 16 нм. Благодаря ему в графическом процессоре средних размеров (314 мм²) поместилось 7.2 млрд транзисторов. Для сравнения, в немаленьком GM200 всего 8 млрд. Таким образом, GP104 является аналогом GM204, но по возможностям он превосходит GM200.

В рамках 16 нм техпроцесса компании Nvidia удалось значительно повысить рабочие частоты GPU, причем в режиме GPU Boost достигается невероятная частота – 1.7-1.8 ГГц. Порадует энтузиастов и разгон. На серийных моделях можно ожидать «воздушные» 2.0 ГГц. При этом не придется задействовать высокий тепловой пакет, для такой частоты достаточно 210-220 Вт.

В паре с графическим процессором работает высокочастотная память Micron GDDR5X, рассчитанная на 10 ГГц. У нее есть небольшой запас по частоте – 100-200 МГц, что дает результирующие ~400 МГц. Благодаря этому совокупная пропускная способность новинки достигла 1.7х скорости GeForce GTX 980. А улучшенный алгоритм сжатия текстур позволяет разработчикам заявлять о превосходстве даже над GTX Titan X.

Не правда ли, все выглядит очень интересно?

Новые возможности

Компания Nvidia действительно верит в будущее 3D реальности, и поэтому многие нововведения направлены на поддержку вскоре выходящих решений. Основные улучшения внутри графического процессора направлены на оптимизацию работы с 3D очками и рассказывать об этом можно бесконечно. Остановимся на главном.

Во-первых, это однопроходное стерео изображение для VR. Благодаря технологии уменьшается работа GPU «по геометрии», чем существенно повышается производительность без падения качества. Во-вторых, драйвер и видеокарта учитывают геометрические особенности линз в 3D очках и используют специальные алгоритмы расчета.

Новый режим Sli с двойными мостиками. Изначально, многие обозреватели неправильно трактовали заявление Nvidia о новом соединении.

GeForce GTX 1080 все еще можно объединять в конфигурации 3- или 4-Way, но акцент постепенно смещается в сторону 2-Way, что обусловлено достаточной производительностью GP104. Даже одна видеокарта превосходит GTX Titan X, а пары хватит для 100 кадров в секунду и 4К разрешения в любой игре. Старые мостики Sli можно использовать по-прежнему, но с новыми доступны большие разрешения.

Раз уж зашла речь о графическом процессоре, то взглянем на него подробнее. По сути перед нами решение среднего класса, а пока не представлены более дорогие и производительные модели, Nvidia GeForce GTX 1080 будет считаться самой быстрой видеокартой.

В GP104 каждый SM работает в паре с Polimorph движком. Но для соответствия современным запросам в него поставили новый блок Multi-Projection.

Пара из SM и Polimorph движка образуют блок TPC.

В каждом SM содержится четыре GPC с 20 мультипроцессорами Pascal и восемью контроллерами памяти. Пять GPC образуют один SM. Каждый SM содержит 128 Cuda ядер и кэш-память размером 256 Кбайт, 96 Кбайт общей памяти и 48 Кбайт L1 кэша, а также восемь текстурных блоков.

Любой SM может работать с очередью, состоящей до 32 команд. На внешнем крае остались восемь 32-битных контроллеров G5X памяти. Чистая скорость с учетом режима Boost почти удвоилась в GFOP по сравнению с GTX 980.

Поддержка DX12 выразилась в новом режиме работы планировщика заданий. Видеоядро Pascal обладает динамическим распределением. Чтобы ГП не простаивал в моменты, когда обработка графических данных закончена, планировщик подкидывает вычислительную задачу ядрам. Таким образом сокращается время бездействия ГП, причем существенно.

Технические характеристики

Обзор Nvidia GeForce GTX 1080

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.

На GeForce GTX 1080 поставили три DP 1.4 видеовыхода, HDMI 2.0b и полностью цифровой DVI-D. Теперь его невозможно задействовать при подключении через переходник к старым мониторам с DSub, учтите это. Одновременно допускается подключение по четырем видеовыходам с максимальным разрешением 7680 х 4320 @60Гц.

Обновленный декодер

С его помощью я с легкостью записывал через ShadowPlay геймплей и на лету кодировал его. Для некоторых это может быть очень важно, тем более в наше время, где ежеминутно появляются ролики на Youtube. Блогеры и ютюберы ликуют. А в профессиональном плане аппаратное решение позволит кодировать видеофайлы намного быстрее, чем на процессоре.

Печатная плата

В рамках 180-ваттного энергопакета компания Nvidia решила обойтись единственным разъемом 8-pin.

С одной стороны, это удешевляет производство и выглядит разумно. А с другой – сильно ограничивает возможности разгона. После разблокировки TDP в BIOS единственным ограничением станут отдаваемые через кабель 8pin ватты.

ШИМ-контроллер поддерживает различные режимы по управлению фазами, включая адаптивное включение и выключение при необходимости.

Всего на плате для ГП выделено пять фаз питания, что на одну больше чем у GeForce GTX 980. Восемь микросхем памяти G5X Micron охлаждаются через термопрокладки радиатором.

Система охлаждения

Специально для GTX 1080 Nvidia обновила дизайн системы охлаждения. Нет, не пугайтесь новых ломаных граней, внутри все так же, как и раньше.

Алюминиевое основание охлаждает модули памяти. В центре стоит радиатор с испарительной камерой, через множество ребер проходит воздух.

Сзади установлен дополнительный радиатор для отвода тепла от центральной пластины.

С обратной стороны стоит декоративный кожух. Разбирается с двух сторон.

Тестовый стенд и ПО

Конфигурация:

• Материнская плата: ASUS Maximus VIII Hero (Intel Z170, LGA 1151);
• Процессор: Intel Core i5-6600K 4500 МГц (100 МГц х 45, 1.40 В);
• Система охлаждения: система водяного охлаждения;
• Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
• Оперативная память: DDR4 G.Skill 3333 МГц, 2 x 4 Гбайта, 17-18-18-38-2T;
• Накопитель SSD: Corsair Force Series GT, 128 Гбайт;
• Блок питания: Corsair AX1500i Digital, 1500 Ватт.

Программное обеспечение:

• Операционная система: Microsoft Windows 10 x64;
• Версия драйверов: указана в начале раздела «Результаты тестов».

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 SSD, а блок питания, помпа, радиатор с вентиляторами во время замера находились за пределами комнаты. На стенде отсутствовали иные комплектующие, издающие какие-либо шумы.

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. Уровень потребления электричества в играх оценивался специальным приспособлением по обеим линиям 8 pin и шине PCI-e. 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 сами тесты проходили в трех разрешениях: 1920 х 1080, 2560 х 1440 и 3840 х 2160 (4K).

• 3DMark;
• Ashes of the Singularity;
• Battlefield 4;
• Fallout 4;
• Grand Theft Auto V;
• Hitman (2016);
• Rise of the Tomb Raider;
• Sniper Elite III;
• Star Wars Battlefront;
• Tom Clancy's The Division;
• The Witcher 3: Wild Hunt.

VSync при проведении тестов был отключен.

Результаты тестирования системы охлаждения

Пояснения к графикам:

• Красная линия – максимальная температура.
• Синяя - в режиме простоя.
• 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 0% 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 чёрной линией – уровень шума.

Все видеокарты тестировались с заводскими частотами. Учтите, что звукозапись в видеоматериалах приукрашает уровень шума.

Температуры графического ядра и обороты вентилятора/ов.

Разгон

Nvidia пересмотрела политику разгона видеокарты семейства Pascal и теперь к уже имеющимся инструментам добавились новые переменные.

Раньше в арсенале энтузиаста были две настройки: максимальная температура и энергопотребление. Подняв оба значения, мы получали до 120% энергопотребление и до 94°C максимальную температуру. Остальные правки надо было вносить в BIOS, тогда разблокировалось максимальное энергопотребление. Теперь же управлять GPU Boost стало удобнее.

В самом простом режиме отныне доступна линейная привязка Boost частоты к напряжению. Вы выставляете кривую по своему усмотрению и проверяете настройки.

Линейный режим дает вам право задать крутизну зависимости. Но никто не гарантирует вам работоспособности видеокарты. Поэтому сразу переходим к продвинутым настройкам.

В таком виде вы самостоятельно задаете частоту Boost в зависимости от напряжения. Вот где раздолье без правки BIOS. Увы, так как видеокарта все еще лично управляет напряжением, то получается пусть и полупрофессиональный подход, но не совсем то, что нужно энтузиастам. TDP остается заблокированным, либо увеличенным до 120%. И в итоге хватает простого линейного графика. Другое дело, когда появится новая версия прошивальщика, мы доберемся до переменных TDP в BIOS. А пока под разгон выделяется не более 225 ватт от изначальных 180 ватт.

В конечном счете благодаря всем настройкам и опыту удалось достичь заветных двух гигагерц на воздухе. Результат впечатляющий, и пока это рекорд для воздушного охлаждения.

Детальные данные

Для оценки поведения видеокарт в номинальном режиме обратимся к более чем часовому тесту Battlefield 4 в сетевом режиме игры, параллельно соберем данные с графического ядра, частоты памяти, энергопотребления и температур. Объединяем полученные данные в единые графики и видим, насколько точно соответствуют заводские характеристики реальным цифрам, и что происходит с важными показателями при разгоне.

Частота ядра.

В штатном режиме Boost частота достигает в среднем 1750-1800 МГц. Даже спустя час она не падает. При разгоне дельта сужается и в среднем удается уложиться в диапазон от 1950 до 2050 МГц.

Частота памяти.

С легкой руки память разогналась на 100 МГц, что дало эффективную частоту в 10.4 ГГц!

Напряжение vGPU.

Максимальное напряжение доступное для видеокарты составляет 1.09 В. Без расширенного энергопотребления оно колеблется от 0.9 В до 1.075 В. Разгон сужает разброс: от 1.0 5 до 1.09 В.

Температура GPU.

Разгон не сильно повлиял на температурный режим работы видеокарты. В обоих случаях максимальная температура была далека от критической, а она составляет 94°C.

Обороты вентиляторов.

В штатном режиме вентилятор раскручивается до 2200 об/мин, что на расстоянии в 1 метр составляет менее 40 дБА, точнее 38,2 дБА. Это тише штатного охлаждения GeForce GTX 980 Ti с ее 46,7 дБА, но громче GeForce GTX 980 – 35,5 дБА. В разгоне вентилятор увеличивает скорость до 2500 об/мин и издает шум с силой 42 дБА.

Уровень потребляемого электричества

Все видеокарты в целом соответствуют заявленным характеристикам.

Результаты тестов

Участники

Star Wars Battlefront

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

• Разрешение – 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Качество графики – ультра;
• Качество текстур – ультра;
• Фильтрация текстур – ультра;
• Качество освещения – ультра;
• Качество теней – ультра;
• Качество эффектов – ультра;
• Качество постобработки – ультра;
• Качество сетки – ультра;
• Качество ландшафта – ультра;
• Почвенный покров – ультра;
• Сглаживания FXAA;
• Прегражд. Окр. Света – ультра.

Battlefield 4

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

• Разрешение: 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Поле зрения 55 (Hor+70);
• Поле зрения (открытый прицел) включено;
• Поле зрения техники 55 (Hor+70);
• Уровень размытия в движении 0%;
• Фокусирование оружие включено;
• Разрешение 100%;
• Качество графики Ультра;
• Качество текстур – ультра;
• Фильтрация текстур – ультра;
• Качество эффектов – ультра;
• Качество постобработки – ультра;
• Качество сетки – ультра;
• Качество освещения - ультра
• Качество рельефа – ультра;
• Отложенное сглаживание – MSAA 4x;
• Обработка сглаживания – высокое;
• Глобальное затенение – HBAO.

The Witcher 3: Wild Hunt

Настройки:

• Разрешение: 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Размытие при движении – включено;
• Размытие – включено;
• Сглаживание – включено;
• Свечение – включено;
• Повышенная четкость – высокая;
• Рассеянное затемнение –SSAO;
• Глубина кадра – включено;
• Хроматическая аберрация – включено;
• Виньетирование – включено;
• Световые шахты – включено;
• Кадров в секунду – без ограничений;
• Nvidia HairWorks – включено;
• Nvidia HairWorks АА – 4;
• Число персонажей на экране – запредельное;
• Качество теней – запредельное;
• Качество рельефа – запредельное;
• Качество воды – запредельное;
• Количество травы – запредельное;
• Качество текстур – запредельное;
• Дальность видимости растительности – запредельное;
• Качество детализации – запредельное;

The Witcher 3: Wild Hunt

Sniper Elite III

Настройки:

• Разрешение: 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Детализация текстур ультра;
• Детализация теней ультра;
• Степень сглаживания высокая;
• Дистанция прорисовки ультра;
• Анизотропная фильтрация 16;
• Суперсемплирование выкл;
• Размытие изображение да;
• Затенение среды да;
• Тесселяция да;
• Поля затемнения да;

Fallout 4

Настройки:

• Разрешение: 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Сглаживание ТАА;
• Анизотропная фильтрация 16;
• Детализация ультра;

Fallout 4

Hitman (2016)

Настройки:

• Разрешение: 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Версия Dx12;
• Суперсемплинг 1;
• Уровень детализации Ультра;
• Сглаживание SMAA;
• Качество текстур Высокое;
• Фильтрация текстур – анизотропная 16;
• SSAO – включено;
• Качество теней – ультра;
• Разрешение теней – высокое;

Ashes of the Singularity

Настройки:

• Разрешение: 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Версия Dx12;
• Профиль качества – Crazy;
• MSAA – 4x;
• Качество освещения – высокое;
• Качество бликов – высокое;
• Качество поверхности – высокое;
• Качество теней – высокое;
• Качество затенения – высокое;
• Качество текстур – высокое;
• Качество затенения поверхности – высокое;

Grand Theft Auto V

Настройки:

• Разрешение: 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Длинные тени выключены;
• Тени высокого разрешения выключены;
• Подгрузка более детализированных текстур во время полета выключено;
• Увеличенное расстояние подгрузки более детализированных объектов – минимальное;
• Масштаб разрешения изображения – выключено;
• Сглаживание FXAA – выключено;
• Сглаживание MSAA – 4x;
• Население города – максимум;
• Разновидность население – максимум;
• Фокусировочная шкала – максимум;
• Качество текстур – очень высокое;
• Качество шейдеров – очень высокое;
• Качество теней – очень высокое;
• Качество отражений – очень высокое;
• MSAA для отражений – 4x;
• Качество воды – очень высокое;
• Качество частиц – очень высокое;
• Качество травы – очень высокое;
• Мягкие тени – максимально мягко;
• Настройка спецэффектов - очень высокая;
• Анизотропная фильтрация – 16Х;
• Затенение АО – высокое;
• Тесселяция – очень высокая;

Tom Clancy's The Division

Настройки:

• Разрешение: 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Качество графики - высокое;
• Качество теней - высокое;
• Разрешение теней - высокое;
• Spot shadow count - высокое;
• Spot shadow resolution - высокое;
• Contact shadows – все высоко;
• Post FX AA - выключено;
• Temporal AA - суперсемплинг;
• Разрешение – 100%;
• Резкость кадра – 70%;
• Качество деталей - ультра;
• Эффект реально падающего снега - включено;
• Объемный туман - ультра;
• Качество отражений - среднее;
• Локальные отражения – очень высоко;
• Sub-surface scattering - включено;
• Анизотропная фильтрация 16х;
• Parallax mapping - высоко;
• Ambient occlusion – очень высоко;
• Глубина построения кадра - высокая;
• Деталировка объектов – 60%;
• Дальность прорисовки – 100%;
• Хроматические аберрации - включено;
• Нейтральное освещение - выключено;
• Блики линз - включено;
• Виньетка - включена;

Rise of the Tomb Raider

Настройки:

• Разрешение: 1920 х 1080; 2560 x 1440; 3840 х 2160;
• Версия Dx12;
• Сглаживание FXAA;
• Предустановка – очень высокая;
• Качество текстур – очень высокое;
• Анизотропная фильтрация 16х;
• Качество теней - высокое;
• Мягкие тени от солнца - высокие;
• Глубина резкости – очень высокая;
• Детализация – очень высокая;
• Динамическая листва - высокая;
• HBAO+;
• PureHair - включено;
• Качество отражения света - обычный;
• Размытие по краям экрана;
• Размытие при движении;
• Bloom-эффект;
• Тесселяция;
• Отражения пространства экрана;
• Блики объектива;
• Эффект экрана;
• Зернистое изображение;

3DMark

Настройки:

• Предустановки: Fire Strike Ultra, Fire Strike Extreme, Fire Strike.

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. Отметим, что из-за нестабильных курсов валют стоимость кадров в секунду оценивается в долларах и по рекомендованной в день анонса цене.

А теперь представим итоги в виде таблицы, в которой результаты тестов (к/с) будут объединены со стоимостью видеокарт, а также их энергопотреблением. В сумме это даст некий рейтинг привлекательности: чем больше уровень производительности и меньше цена с энергопотреблением, тем выше позиция у модели. Баллы складываются из следующих составляющих: скорости (50%), стоимости (30%) и энергопотребления (20%).

Заключение

Новая модель Nvidia – это не видеокарта, а настоящий 4К-монстр, пожирающий любую игровую нагрузку на завтрак. По сравнению с решениями прошлого поколения ее уровень энергопотребления снижен, а скорость возросла на треть от GeForce GTX 980 Ti. Что касается уровня шума и нагрева, то здесь GeForce GTX 1080 расположилась где-то посередине между GTX 980 и GTX 980 Ti.

Пожалуй, самое печальное в данной ситуации – это цена. Рекомендованная для России стоимость версии Founders Edition равна 54 999 рублей. С другой стороны, такая скорость для большинства пользователей будет избыточной и следует сначала определиться с разрешением монитора. Если вы все еще используете Full HD монитор, разумнее остановиться на GTX 980. При переходе к 2560 х 1440 следует выбирать в зависимости от предпочтений – AMD Radeon R9 Fury X или GeForce GTX 980 Ti.

А тем, кто не может жить без 4К и VR, видеокарта GeForce GTX 1080 – то, что доктор прописал. Напоследок сообщу еще одну приятную новость. В скором времени партнеры Nvidia выпустят свои версии Pascal по цене $599.

Выражаем благодарность за помощь в подготовке материала:

• Компании Nvidia за предоставленную на тестирование видеокарту Nvidia GeForce GTX 1080.
• А также лично donnerjack.

За кадром