Вопреки сложившимся традициям нынешнее поколение графических ускорителей существует в несколько урезанном виде. С одной стороны, компания AMD выпустила неполную линейку графических ядер. С другой – Nvidia, видя это, решила ограничиться моделями среднего и бюджетного классов. Действительно, в новой линейке GeForce GTX 10X0 ниша мощной видеокарты, какой в свое время была GeForce GTX 980 Ti, остается пустующей.
И, судя по последним веяниям, нам так и не суждено получить GeForce GTX 1080 Ti, вместо нее Nvidia предложила требовательным игрокам Titan X (Pascal). Естественно, выбор пал на ядро GP100-102. Я неспроста пишу название через дефис, и вот почему:
| Наименование | Nvidia GeForce GTX Titan | Nvidia GeForce GTX Titan Black | Nvidia GeForce GTX Titan Z | Nvidia GeForce GTX Titan Х | Nvidia Titan X (Pascal) | Nvidia Tesla P40 | Nvidia Quadro P6000 | Nvidia Tesla P100 | Nvidia Tesla P100 |
| Кодовое имя | Kepler | Kepler | Kepler | Maxwell | Pascal | Pascal | Pascal | Pascal | Pascal |
| Версия | GK110 | GK110 | GK110 | GM200 | GP102 | GP102 | GP102 | GP100 | GP100 |
| Техпроцесс, нм | 28 | 28 | 28 | 28 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 |
| Размер ядра/ядер, мм2 | 561 | 561 | 561 x 2 | 601 | 471 | 471 | 471 | 610 | 610 |
| Количество транзисторов, млн | 7 100 | 7 100 | 7 100 x 2 | 8 000 | 12 000 | 12 000 | 12 000 | 15 300 | 15 300 |
| Частота ядра, МГц | 837 | 889 | 705 | 1000 | 1417 | 1303 | 1417 | 1126 | 1126 |
| Частота ядра (Turbo), МГц | 876 | 980 | 876 | 1075 | 1531 | 1531 | 1563 | 1303 | 1303 |
| Число шейдеров (PS), шт. | 2688 | 2880 | 5760 | 3072 | 3584 | 3840 | 3840 | 3584 | 3584 |
| Число текстурных блоков (TMU), шт. | 224 | 240 | 480 | 192 | 224 | 240 | 240 | 224 | 224 |
| Число блоков растеризации (ROP), шт. | 48 | 48 | 96 | 96 | 96 | 96 | 96 | 96 | 96 |
| Максимальная скорость закраски, Гпикс/с | 40.2 | 42.7 | 67.7 | 96 | 136 | ||||
| Максимальная скорость выборки текстур, Гтекс/с | 188 | 213 | 338 | 192 | 317.4 | ||||
| Тип памяти | GDDR5 | GDDR5 | GDDR5 | GDDR5 | GDDR5X | GDDR5 | GDDR5X | HBM2 | HBM2 |
| Эффективная частота памяти, МГц | 1500 | 1750 | 1750 | 1750 | 2500 | 1800 | 2250 | 1400 | 1400 |
| Объем памяти, Гбайт | 6 | 6 | 6 | 12 | 12 | 24 | 24 | 16 | 12 |
| Шина памяти, бит | 384 | 384 | 384 | 384 | 384 | 384 | 384 | 4096 | 3072 |
| Пропускная способность памяти, Гбайт/с | 288 | 336 | 672 | 336 | 480 | 346 | 432 | 720 | 540 |
| Питание, разъемы Pin | 6 + 8 | 6 + 8 | 8 + 8 | 6 + 8 | 6 + 8 | ||||
| Потребляемая мощность, Ватт | 250 | 250 | 375 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 |
| CrossFire/Sli | V | V | V | V | V | - | - | - | - |
| Цена при анонсе, $ | 999 | 999 | 3000 | 999 | 1200 | ||||
| Дата анонса | 19 февраля 2013 | 1 марта 2014 | 8 мая 2014 | 27 марта 2015 | 2 августа 2016 | 5 декабря 2016 | 2 октября 2016 | 5 декабря 2016 | 5 декабря 2016 |
Вся линейка моделей Titan включает несколько поколений, начиная с ядра Kepler. Сейчас в серию пошло третье поколение архитектуры на блочной конфигурации, поясню точнее…
Графический процессор Pascal для топовых видеокарт выпускается в двух конфигурациях – GP102 и GP100. Обе схожи унифицированным строением и различаются лишь конфигурацией системы памяти. В первом случае это контроллеры под GDDR5(X), во втором – HBM2. Вполне логично полагать, что для HBM2 задействуется больше транзисторов, поэтому их общее количество возрастает на 3.3 млрд.
Ядро GP102 в полной конфигурации содержит 3840 унифицированных процессоров, 240 TMU и 96 ROP. Для Titan X компания Nvidia сократила количество процессоров до 3584 штук, параллельно до 224 уменьшилось и число TMU. У новой модели есть полный брат-близнец – Quadro P6000. Видеокарта хоть и анонсирована, но появится в продаже ближе к середине зимы. Другое дело, ее характеристики. Мало того, что она получила полное ядро Pascal, так и частоты ничем не уступают новинке. Но если начистоту, то ее ценник вряд ли будет сопоставим с Nvidia Titan X (Pascal).
Еще один представитель Pascal – это Tesla P40 с полной конфигурацией и памятью GDDR5. Таким образом у GTX Titan Х есть два брата, но они совсем не близнецы, поскольку оснащены 3840 унифицированными процессорами и большим объемом памяти. С другой стороны ветви эволюции находится ядро GP100. И здесь все сложнее: по своим возможностям оно повторяет соотношение PS/TMU/ROP младшей версии GP102, но наделено памятью HBM2 и возможно большим числом потенциально установленных блоков FP64.
Еще раз повторю, все вышеописанное лишь мое личное предположение, и теоретически у компании Nvidia есть возможность выпустить GP100 с 3840 унифицированными процессорами в случае необходимости, либо при очередном ежегодном обновлении линейки.
| Наименование | Nvidia GeForce GTX 1080 |
Nvidia Titan X (Pascal) |
| Кодовое имя | GP104 | GP102 |
| Версия | Pascal | Pascal |
| Техпроцесс, нм | 16 | 16 |
| Размер ядра/ядер, мм2 | 314 | 471 |
| Количество транзисторов, млн | 7 200 | 12 000 |
| Частота ядра, МГц | 1607 | 1417 |
| Частота ядра (Turbo), МГц | 1734 | 1531 |
| Число шейдеров (PS), шт. | 2560 | 3584 |
| Число текстурных блоков (TMU), шт. | 160 | 224 |
| Число блоков растеризации (ROP), шт. | 64 | 96 |
| Максимальная скорость закраски, Гпикс/с | 102.8 | 136 |
| Максимальная скорость выборки текстур, Гтекс/с | 257.1 | 317.4 |
| Тип памяти | GDDR5X | GDDR5X |
| Эффективная частота памяти, МГц | 2500 | 2500 |
| Объем памяти, Гбайт | 8 | 12 |
| Шина памяти, бит | 256 | 384 |
| Пропускная способность памяти, Гбайт/с | 320.3 | 480 |
| Питание, разъемы Pin | 8 | 6 + 8 |
| Потребляемая мощность (2D / 3D), Ватт | -/180 | -/250 |
| CrossFire/Sli | V | V |
| Цена при анонсе, $ | 650 | 1200 |
| Заменяемая модель | GeForce GTX 980 | GeForce GTX Titan |
Очевидно, что со стороны AMD угрозы Titan X (Pascal) еще не предвидится, поэтому стоимость новой видеокарты достаточно высока. К тому же в Россию ее пока не завозят, но ключевое слово тут «пока», потому что в ближайшее время все изменится и несколько сотен поклонников марки Nvidia получат возможность купить новинку.
К слову, сама Nvidia позиционирует Titan X (Pascal) в первую очередь как эффективный инструмент для обучения нейросетей и решения задач, связанных с алгоритмами Deep Learning (глубокое обучение). Эти алгоритмы сегодня активно используются в самых разных областях: распознавание речи, изображений, видео, составление гидрометеорологических прогнозов, постановка более точных медицинских диагнозов, составление высокоточных карт, робототехника, самоуправляемые автомобили и не только. Нас же интересует игровая сторона вопроса.
| Модель | A, мм |
B, мм |
C, мм |
D, мм |
A1, мм |
B1, мм |
C1, мм |
| GeForce GTX 1080/ GTX 1070/ GTX Titan X (Pascal) | 267 | 98 | 36 | 64 | 267 | 98 | 40 |
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.
Конфигурация портов видеовыходов стандартна и включает один DVI, три DisplayPort и один HDMI 2.0. Одновременно допускается подключение по четырем видеовыходам с максимальным разрешением 7680 х 4320 @ 60 Гц.
Несмотря на возросшее энергопотребление, новый флагман получил печатную плату, габариты которой полностью совпадают c GeForce GTX 1080 и GTX 1070. Чуть плотнее расположили элементы и поставили подсистему питания, выполненную по схеме «7+1».
Энергопотребление новинки заявлено на уровне 250 Вт, которые подаются через два разъема – 6 и 8 pin.
Увы, традиционная система питания сконфигурирована без транзисторов Dr.MOS. Применены обычные катушки и танталовые конденсаторы.
За управление фазами отвечает контроллер uP9511P, уже известный нам по моделям GeForce GTX 1060, GTX 1070 и GTX 1080; значит, проблем с его распознаванием в оверклокерских утилитах не будет. Другое дело, зашитые в прошивке BIOS лимиты, с этим все сложнее, но об этом позже…
Рабочие частоты
Графическое ядро GP102, входящее в семейство Pascal, выпущено в 2016 году и содержит 3584 универсальных процессора, 224 текстурных блока и 96 блоков растеризации. Его площадь составляет 471 мм 2. Это не самое большое ядро, но и отнюдь не маленькое.
Новинка оснащена видеопамятью Micron GDDR5X, которая набрана двенадцатью микросхемами.
Штатные режимы работы видеокарты Nvidia Titan X (Pascal): GPU – 1417 МГц, Boost – до 1531 МГц, память – 2500 МГц.
При повышении лимита энергопотребления в рамках дозволенного Nvidia разгон составил 1588 МГц (Boost до 1701 МГц) без сваливания графического процессора в режим пропуска тактов.
Система охлаждения – это лицо графического ускорителя, так считает Nvidia и прилагает максимум усилий, чтобы видеокарта была узнаваемой.
За красивым внешним видом спрятана чрезвычайно сложная конструкция, состоящая из десятка деталей и полусотни крепежей. Чтобы добраться до внутренностей, придется найти пару уникальных ключей.
Во-первых, мелкие Torx отвертки, а во-вторых, ключ на 3! Да, именно такой и понадобится. Под защитной пластиной скрываются два десятка втулок, которые прижимают фронтальный радиатор одновременно.
В общем, Nvidia сделала все, чтобы вы даже не пробовали разбирать СО, но нам в силу нашей профессии приходится решать и не такие задачи.
И это далеко не все части, некоторые я не фотографировал из-за их размера, но в целом можно себе представить, что нынешняя система охлаждения постепенно превращает видеокарту в смартфон с сотнями мелких деталей и винтиков.
В основании установлен радиатор с испарительной камерой (точно такой же используется на GeForce GTX 1070/ GTX 1080). Из-за ограниченного доступного пространства сделать его больше не представляется возможным.
Как можно видеть, даже пустоты у вентилятора заняты ребрами. Тыльный радиатор намертво впаян в основание.
Конфигурация:
Программное обеспечение:
Перечень 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. 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.
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.
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).
VSync при проведении тестов был отключен.
Пояснения к графикам:
Пояснения к графикам:
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 черной линией – уровень шума.
Все видеокарты тестировались с заводскими частотами. Напомню, что звукозапись в видеоматериалах приукрашает уровень шума.
Температуры графического ядра и обороты вентилятора/ов.
Для оценки поведения видеокарт в номинальном режиме работы обратимся к более чем часовому тесту 3DMark Stress test, параллельно соберем данные с графического ядра, а также значения частот 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 любом виде тестов Titan X (Pascal) превосходит частотный диапазон, декларируемый самой Nvidia, и это приятно. Увы, по мере нарастания нагрузки и времени частота все же снижается с 17хх МГц до 16хх МГц.
Естественно, после увеличения энергопотребления архитектура Pascal прекрасно масштабируется. Nvidia Titan X (Pascal) без перегрева легко достигла 1900 МГц, опять же обратная сторона медали – выросшие обороты вентилятора и на треть больше затраченного электричества.
Частота памяти.
Видеопамять GDDR5X пока производит только компания Micron, и ее микросхемы было бы просто разгонять, если бы не общий бюджет TDP на всю видеокарту. И все же мне удалось выжать из них 1375 МГц. Не стоит забывать об общем объеме в 12 Гбайт, что не лучшим образом сказывается на разгоне.
Напряжение vGPU.
Каким же образом Nvidia смогла втиснуть 12 млрд транзисторов в 250 Вт? Это было сделано путем нахождения компромисса между частотой и энергопотреблением. В заводском виде видеокарта едва задействует напряжение выше 1 В, представьте себе силы тока, проходящие через систему питания! Даже в разгоне мы только приблизились к постоянному 1 В, но не превысили его.
Температура GPU.
Столь крупный графический процессор вкупе с высокой частотой изрядно нагревается. Правда, система охлаждения справляется с нагревом, но видно, насколько она инерционна. Сделано это для улучшения акустических характеристик, чтобы обороты нарастали и падали очень плавно.
Обороты вентиляторов.
Хотите достичь частоты графического процессора 2 ГГц? Получите сверху 8 дБА!
Энергопотребление.
Вот так хитро работает GPU Boost – при управлении энергопотреблением он не щадит частоту GPU. Жесткое ограничение в 250 Вт касается любых режимов работы видеокарты.
Чтобы добиться большего, приходится использовать сторонние утилиты для разгона. Добавляете еще почти 90 Вт, и частота легко поднимается до 1900 МГц. Но не забудьте о шуме и нагреве.
Стоит ли и так достаточно быструю видеокарту разгонять? Конечно, стоит, производитель оставил нам рычаги и небольшой запас, зачем им пропадать?
Частоты видеокарт и версия драйверов
| Модель | Частота, МГц | Разгон, МГц | Версия драйверов |
| Radeon RX 480 | 1220 / 2000 | 1300 / 2200 | 16.6.2 |
| Titan X (Pascal) | 1417 / 2500 | 1875 / 2700 | 375.76 |
| GeForce GTX 1080 | 1607 / 2500 | 2000 / 2600 | 368.16 |
| GeForce GTX 1070 | 1506 / 2000 | 1900 / 2200 | 368.19 |
| GeForce GTX 1060 | 1506 / 2000 | 2040 / 2250 | 368.64 |
Версия – последняя на момент тестирования, с обновлениями Origin.
Настройки:
Версия – последняя на момент тестирования, с обновлениями Origin.
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
Настройки:
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:
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%).
Очевидно, что видеокарта Nvidia Titan X (Pascal) для самой компании в первую очередь имиджевый продукт, и вряд ли у нее найдутся оппоненты – до тех пор, пока на рынок не выйдут конкурирующие решения, не уступающие ей в производительности. Именно из-за этого новую модель не назовешь доступной (впрочем, как и прошлые версии «Титанов»).
С другой стороны, подобные решения востребованы энтузиастами, желающими получить быструю одиночную видеокарту, и, несмотря на малый объем рынка, спрос все же есть. Благо по всем характеристикам новая модель Nvidia абсолютный лидер.
Выражаем благодарность за помощь в подготовке материала: