Чемпион в среднем весе: обзор и тестирование видеокарты NVIDIA GeForce GTX 670

Оглавление

• Вступление
• Архитектурные особенности, технические характеристики
• NVIDIA GeForce GTX 670
• Внешний вид и габариты
• Система охлаждения
• Печатная плата
• Тестовый стенд
• Инструментарий и методика тестирования
• Разгон
• Температурный режим и уровень шума
• Тестирование производительности
• Участники тестирования
• Результаты тестов
• 3DMark Vantage
• 3DMark 2011
• Unigine Heaven Benchmark
• Metro 2033
• The Witcher 2: Assassins of Kings
• Battlefield III
• Crysis 2
• S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat
• Lost Planet 2
• Mafia II
• Dragon Age 2
• Hard Reset
• Batman: Arkham City
• F1 2011
• Общие выводы
• Заключение

Вступление

Совсем недавно лабораторией Overclockers.ru был протестирован GeForce GTX 690 - новый графический флагман компании NVIDIA. Видеокарта оказалась невероятно производительной - использовать ее возможности на 100% способны лишь несколько современных игр, и вместе с тем удивительно тихой и «холодной» для своего класса (по этим показателям она превосходит многие мощные однопроцессорные модели).

Чуть раньше на тестах побывала GeForce GTX 680 - старшая одиночная модель NVIDIA нынешнего поколения. Ее плюсы можно описать в тех же выражениях: отличная для своей категории производительность (в большинстве тестов она чуть превосходит главного конкурента – Radeon HD 7970) при весьма комфортных шумовых характеристиках и не самой высокой рабочей температуре видеоядра.

По результатам исследования старших ускорителей, использующих 28-нм GPU архитектуры Kepler, можно сделать вывод, что нынешнее поколение «зеленых» получилось весьма удачным. Но так ли успешно будут обстоять дела и с моделями более низкого класса? Здесь есть, над чем поразмыслить.

На мой взгляд, GeForce GTX 680/ GTX 690 – прекрасные видеокарты, а использование на них относительно простого графического процессора небольшой площади, - это даже преимущество. Благодаря невысокому тепловыделению и энергопотреблению GPU, лишенного мощной «математической» части, платы можно сделать более компактными, сэкономить на конструкции подсистем питания и охлаждения. При этом производительность, разгонный потенциал и шумовые характеристики остаются на хорошем уровне. Чего еще желать?

Однако существует и другое мнение, у которого также есть право на жизнь. Отдельные посетители нашей конференции отзываются о новых ускорителях NVIDIA с пренебрежением и, сравнивая их с близкими по производительности Radeon HD 7970/ HD 7950, обвиняют производителя в излишней «примитивности» ядра. Высокие результаты в тестах сторонники этой позиции предпочитают объяснять фразой «выжали с GPU Boost все, что можно».

В таком случае будет интересно проверить, насколько значительно «просядет» производительность ядра GK104 при отключении части рабочих блоков и небольшом снижении частоты, поскольку из вторых-третьих по старшинству видеокарт «выжимать все, что можно» - не принято. Так что прибывшая на тест GeForce GTX 670 должна наглядно продемонстрировать чистый потенциал архитектуры Kepler в ее нынешнем воплощении.

Насколько ускоритель уступает старшей GeForce GTX 680? Как смотрится на фоне аналогичного по классу Radeon HD 7950? Насколько заметен прогресс по сравнению с GeForce GTX 570 и GeForce GTX 580? На все эти вопросы я постараюсь ответить в данном материале. Разумеется, не обойдется и без тщательного разбора конструкции и исследования температурных и шумовых характеристик, но начать стоит с анализа архитектуры новой карты.

Архитектурные особенности, технические характеристики

В данной таблице представлены технические характеристики всех участников данного тестирования.

Итак, новый продукт создан на базе все того же графического процессора GK104, что и анонсированные ранее GTX 680 и GTX 690. Ключевая разница заключается в том, что обе старшие модели используют полноценный вариант нового GPU, а с GTX 670 компания NVIDIA впервые «взялась за ножницы», урезав некоторые блоки ядра.

Насколько велики потери? Количество потоковых (шейдерных) процессоров сократилось с 1536 до 1344 (на 14.3%), количество текстурных блоков с 128 до 112 (также на 14.3%). Одновременное уменьшение базовой частоты ядра с 1006 до 915 МГц привело к снижению скорости закраски с 32 до 25.6 Гпикс/c (на 25%), скорости заполнения сцены – с 128 до 102.5 Гтекс/c (на 24.8%).

Воспользовавшись схемой процессора GK104, можно определить, что был целиком отключен один из кластеров ядра (NVIDIA называет эти блоки SMX, на GeForce GTX 680 работают все восемь, а на GeForce GTX 670 – только семь). Это уже проверенный способ ограничения производительности младших моделей. При проектировании новых GPU такая возможность предусматривается изначально. Возможность отключения блоков не только предоставляет способ «регулировать» производительность GPU в широких пределах, но и дает путь к использованию «битых» процессоров, при производстве которых был допущен брак, и часть элементов кристалла работает некорректно.

Стоит отметить, что количество блоков растеризации не сократилось, так как эти элементы ядра не входят в состав «кластеров», а работают в связке с контроллерами памяти (по восемь блоков на каждый контроллер).

Подсистему памяти было решено сохранить в первозданном виде. Объяснить это несложно – графический процессор GK 104 оснащен четырьмя 64-битными контроллерами памяти, что в сумме дает 256-битную шину. Это отнюдь не самый высокий показатель, так что для обеспечения нормальной пропускной способности NVIDIA пришлось значительно поднять рабочую частоту памяти (сравните, у Radeon HD 7900 этот показатель ниже). Даже с отключением только одного контроллера разрядность шины сократилась бы до 192 бит, в таком случае обеспечить нормальную пропускную способность для мощного ядра было бы чрезвычайно сложно.

Объем видеопамяти нового ускорителя составляет 2048 Мбайт, чего достаточно для обеспечения оптимальной производительности при использовании одного монитора. Правда, грядущие игры с продвинутой графикой могут потребовать и большего (особенно в разрешении 2560 х 1440 точек), так что по этому параметру Radeon HD 7900 выглядят предпочтительнее.

Таким образом, архитектурные отличия GeForce GTX 680 и GeForce GTX 670 сводятся к следующему.

• Сокращение количества исполнительных блоков ядра на 14.3%.
• Снижение базовой частоты на 10%.

В остальном видеокарты идентичны. Не правда ли, «потери» выглядят совсем незначительными? Однако в этой связи интересно провести следующее сравнение.

По количеству исполнительных блоков разница между ядрами GF110, устанавливаемыми на GeForce GTX 570 и GeForce GTX 580, составляет всего 6.7% (речь идет о потоковых процессорах и текстурных блоках). Следовательно, по конструкции GPU различия обеих однопроцессорных карт предыдущего поколения заметно меньше! Вместе с тем частота ядра GTX 570 по сравнению со старшей моделью снижена только на 5.5%. К сожалению, дополнительно производительность GeForce GTX 570 была уменьшена за счет отключения части блоков ROP и одного контроллера памяти, что серьезно помешало GF110 раскрыть свой потенциал на этой карте.

С ускорителями серии Radeon HD 7900 ситуация иная. По количеству потоковых процессоров и текстурных блоков Radeon HD 7950 уступает HD 7970 на 14.3%. То есть в этом компоненте разница между видеокартами такая же, как и между GeForce GTX 680 и GTX 670. Интереснейшее совпадение. Правда, разрыв по частоте ядра между двумя представителями линейки Radeon больше – 15.3%.

Можно сделать любопытный вывод: чтобы догнать старшую модель, видеокартам GeForce GTX 670 и Radeon HD 7950 может понадобиться схожая фора по частоте, которая окупит уменьшение количества исполнительных блоков на 14.3%.

Но вернемся к непосредственному рассмотрению характеристик новинки. Как и у старшей GTX 680, одной из сильнейших сторон GTX 670 являются невысокие по меркам класса уровни тепловыделения и энергопотребления. Для данного ускорителя заявлен TDP 170 Вт, что заметно ниже, чем у предшественника в виде GTX 570 (219 Вт, разница достигает ~29%) и у конкурирующего Radeon HD 7950 (200 Вт, разница 17.6%). По сравнению со старшей GeForce GTX 680 уровень TDP снижен на 25 Вт (14.7%).

При этом, в официальном пресс-релизе, распространенном NVIDIA среди обозревателей, подчеркивается, что реальное потребление может быть заметно ниже. Так, при использовании стандартной настройки Power Limit в большинстве не слишком тяжелых тестов и игр показатель TDP не должен подниматься выше 141 Вт. Конечно, к «собственной информации» производителя следует относиться с осторожностью, но, согласитесь, данные интересные.

Что касается специальных технологий NVIDIA, то они уже неоднократно исследовались в материалах Overclockers.ru. Стандартные PhysX и 3D Surround на ускорителях шестисотой серии были дополнены технологией динамического разгона GPU Boost, новыми режимами сглаживания FXAA и TXAA, а также улучшенной системой вертикальной синхронизации Adaptive VSync. За подробностями и полным обзором архитектуры GPU GK104 советую обратиться к материалу по GeForce GTX 680.

Общие выводы по разделу:

• На новом ускорителе применяется графический процессор GK104, ранее уже использованный NVIDIA на моделях GeForce GTX 680 и GTX 690.
• Изменения в конструкции графического процессора сводятся к отключению одного кластера SMX, в абсолютном выражении количество исполнительных блоков ядра снижено на 14.3%.
• В сравнении со старшей однопроцессорной видеокартой NVIDIA частота ядра снижена на 10%, по частотной формуле новинка соответствует GeForce GTX 690.
• По конфигурации подсистемы памяти (объем, разрядность шины, рабочая частота памяти) все три старших видеокарты NVIDIA идентичны.
• Уровень TDP нового ускорителя снижен в сравнении с GTX 680 на 25 Вт и составляет 170 Вт.

В итоге можно заочно заключить, что GTX 670 весьма любопытная видеокарта, которая при невысоких тепловыделении и энергопотреблении должна показывать высокие результаты в тестах из-за «близкого родства» с GTX 680. Пора перейти к внешнему осмотру нового детища NVIDIA.

NVIDIA GeForce GTX 670

Ускоритель прибыл на тест в обычном целлофановом пакете-антистатике. С его выпуском производитель решил не связывать никаких специальных акций, вроде той, что сопровождала релиз GeForce GTX 690 (поставка в массивном деревянном ящике с гвоздодером в комплекте).

И это правильно, хорошего - понемножку, подобные затеи нельзя ставить на поток, иначе они потеряют свой смысл. Соответственно, описание «упаковки и комплектации» в данном материале отсутствует, компании-партнеры NVIDIA будут снабжать видеокарту аксессуарами по своему усмотрению.

Внешний вид и габариты

Выглядит третий по рангу представитель NVIDIA довольно скромно, хотя фирменный стиль в его облике определенно прослеживается. Черный пластиковый кожух (на этот раз он не глянцевый, а «шершавый») украшен простыми декоративными выштамповками, внешний вид ускорителя несколько оживляют цветные элементы – зеленая полоска у задней панели и значок NVIDIA возле турбины.

Система охлаждения построена по классическим для «референсов» высокого уровня канонам: в хвосте карты находится тангенциальный вентилятор (к нему прочно прилипла кличка «турбина», не совсем верная, но уже ставшая привычной для многих оверклокеров). Воздушный поток направляется по глухому кожуху вдоль поверхности текстолита, а нагретый воздух выходит сквозь решетку на задней панели карты, покидая системный блок.

Данная схема представляется мне наиболее удачной для «двухслотовых» ускорителей, к сожалению, она защищена многочисленными патентами, вот почему турбина так редко встречается на «нереференсах» сторонних производителей. Отмечу, что кожух GTX 670 на самом деле «глухой» - в нем нет дополнительных прорезей (за исключением крошечного проема возле разъемов SLI). В итоге, даже при минимальных оборотах вентилятора возле решетки на задней панели можно почувствовать еле заметный поток воздуха, в боевом же режиме карта работает как отличная вытяжка, что может заметно улучшить микроклимат в системном блоке и не дать ускорителю «вариться» в собственном соку.

На задней панели GTX 670 расположены два разъема DVI (DVI-I и DVI-D), один HDMI и один полноразмерный Display Port. В этом аспекте карта равноценна старшей модели GeForce GTX 680, совпадает и размещение портов.

Интересно, что, как и на GeForce GTX 680, на новом ускорителе не предусмотрена возможность установки двух карт «впритык».

Посмотрите, отсек с вентилятором никак не выделен. Обычно он располагается несколько ниже остальной поверхности кожуха, для того, чтобы между картами, установленными «бутербродом», оставался хоть какой-то зазор для забора воздуха. Кроме того на «хвостах» GeForce GTX 580/ GTX 570 был характерный скос, также предназначенный для облегчения работы вентилятора. Получается, температурный режим «нижней» (при расположении пары карт рядом) GeForce GTX 670 оставляет вопросы.

Впрочем, я не склонен отмечать это как минус конструкции. Ранее данная особенность ускорителей была чисто «косметической». Пара GeForce в SLI при такой установке работала из рук вон плохо. Сегодня на большинстве серьезных материнских плат, подходящих для создания мощного игрового ПК, слоты PCI-e располагаются через два. Это связанно как с осознанием производителями невозможности использовать две карты при близком расположении, так и с появлением большого количества ускорителей, занимающих три слота.

Вместе с тем, отказ от специальной выемки на кожухе позволил специалистам NVIDIA чуть расширить лопасти тангенциального вентилятора, что может благотворно отразится на его характеристиках.

На фото GTX 670 выглядит как вполне типичный «ДжиФорс», но на самом деле карта чрезвычайно компактна. Хм… в самом деле, она попросту маленькая! И к тому же очень легкая – в конструкции не так много массивных металлических частей. Поясню. Старшая модель GTX 680 также совсем невелика, уступая по длине абсолютному большинству серьезных графических ускорителей последних поколений – всего 252 мм. Многими обозревателями отмечалось, что видеокарта не выглядит «грозным флагманом», хотя результаты тестов доказывают обратное.

Так вот, новинка еще короче. Фото для прямого сравнения (GeForce GTX 680 представлена видеокартой Palit с чуть измененным дизайном кожуха, но стандартными габаритами).

Длина карты составляет всего 240 мм (~9.5 дюйма в менее привычной для нас имперской системе, длина GTX 680 – ровно 10 дюймов). Это удивительно мало – ускоритель заметно короче и без того компактной GTX 680, и уж тем более – GTX 570/ GTX 580 (264 мм). На глаз он воспринимается как некая модель «начального уровня».

Очень показательно сравнение с близкими по классу Radeon HD 7950/ HD 7970:

Здесь отличие еще более существенно: 240 мм против 276 мм. К этому можно прибавить и разницу в массе (как минимум в полтора раза), чтобы пояснить, почему GTX 670 кажется «игрушечной» при сопоставлении с другими однопроцессорными ускорителями старших серий.

Компактные размеры – несомненное преимущество новинки. Это один из немногих по-настоящему производительных ускорителей, который можно использовать в большинстве корпусов класса «медиацентр» (кроме ультракомпактных моделей) – лишь бы хватало высоты. По этому параметру карта стандартна – 111 мм, под габариты задней панели, хотя к данной цифре стоит прибавить высоту штекеров дополнительного питания, поскольку они подключаются сверху. Небольшие габариты – это особенно ценное качество в сочетании со способностью эффективно выдувать нагретый воздух из корпуса, что полезно при малом объеме внутреннего пространства. При установке в обычные «башни» и вовсе не должно возникнуть ни малейших проблем.

Однако здесь есть одна заковырка. Дело в том, что NVIDIA в очередной раз решила расположить разъемы питания не совсем обычным образом.

На GeForce GTX 680 они размещались «в два этажа» (очевидно, для сокращения длины платы), что вызвало удивление многих оверклокеров, хотя очень скоро выяснилось, что никаких особых недостатков у такой компоновки нет. На GeForce GTX 670 разъемы установлены классическим способом – рядом, но сдвинуты к задней панели (они находятся всего в 140 мм от нее). Такое размещение вызвано конструктивными особенностями карты, о чем будет рассказано ниже.

На открытом стенде это привело лишь к тому, что блок питания пришлось подвинуть чуть ближе к видеокарте (длина кабелей была рассчитана «впритык» под крупные ускорители). А вот в корпусах с хитрой системой «кабель-менеджмента», предусматривающих укладку шнуров за материнской платой, такое необычное расположение разъемов может создать по-настоящему серьезные проблемы. Впрочем, длины проводов большинства БП должно хватить и в этом случае, но подключать их придется «где-то в районе кулера CPU», что не совсем удобно.

Для обеспечения дополнительного питания карты используется два шестиштырьковых разъема. Отмечу, что на старшей модели GeForce GTX 680 конфигурация иная: восьмиштырьковый и шестиштырьковый. При этом на обеих картах производителем оставлен основательный «запас» по мощности – с учетом спецификаций шины PCI-e 2.0 на старший ускоритель можно подать до 375 Вт при заявленном потреблении 195 Вт, на младшую карту – до 300 Вт.

В связке с GeForce GTX 670 рекомендуется использовать блок питания с выходной мощностью не менее 500 Вт. Это совсем невысокий показатель для современного игрового ПК.

Обратная сторона видеокарты не закрыта защитной пластиной, однако упорная крестовина («бэкплейт»), которой не было на GTX 680, здесь присутствует.

Также обращаю внимание на то, что часть микросхем видеопамяти вынесена на обратную сторону текстолита, хотя на GeForce GTX 680 и GTX 690 они все располагались на лицевой стороне платы.

По итогам внешнего осмотра видеокарта оставляет смешанное впечатление. С одной стороны, ее компактные размеры – несомненное преимущество для владельцев небольших корпусов. С другой, общую картину чуть портит необычное расположение разъемов дополнительного питания. Дизайн, я полагаю, в особых комментариях не нуждается. И все-таки интересно, как же конструкторам NVIDIA удалось «упаковать» серьезный игровой ускоритель в столь малый объем? Предлагаю проверить.

Система охлаждения

После разборки карты невольно испытываешь удивление – печатная плата по длине заметно уступает кожуху СО. Подробнее об этой необычной PCB будет рассказано в следующем разделе.

Для снятия основного блока системы охлаждения пришлось изрядно поработать отверткой: помимо четырех винтов вокруг GPU кожух удерживается шестью саморезами. В итоге карта ощущается «монолитной», несмотря на отсутствие упорной пластины на обратной стороне и довольно тонкий пластик кожуха.

Тангенциальный вентилятор-турбина располагается в отдельном отсеке с крышкой на винтах.

Поскольку эти винты доступны без демонтажа печатной платы, возникает резонный вопрос – «а можно ли открыть отсек, не разбирая ускоритель, с тем, чтобы произвести чистку турбины от пыли?» Да, это вполне реально, но требует большой аккуратности, и виной тому – длинный хрупкий «ус», отходящий от основания турбины и крепящийся к кожуху парой винтов.

Сам вентилятор никак не маркирован, NVIDIA заявляет, что он идентичен тому, что устанавливается на GTX 680. Однако тщательный внешний осмотр показал, что у данной турбины чуть более тонкие лопасти, к тому же отличается и форма шпинделя. Впрочем, подобные незначительные изменения могут быть вызваны всего лишь другой партией «вертушек».

На основание турбины наклеена мягкая прокладка, производитель сообщает, что она способна эффективно гасить вибрации, снижая общий уровень шума. Диаметр крыльчатки составляет ~61 мм.

После снятия вентилятора основной радиатор СО можно с легкостью вытащить из кожуха – он не закреплен. Не правда ли, эта деталь выглядит донельзя простой по конструкции?

К качеству обработки основания претензий нет – оно отшлифовано идеально. Что касается равномерности отпечатка, то на этот параметр вряд ли стоит обращать пристальное внимание: надо еще постараться, чтобы серьезно напортачить при такой скромной площади ядра. След термопасты на подошве получился вполне приличным. Значительная сила прижима достигается за счет применения упорной крестовины, «лапки» которой отогнуты под довольно большим углом.

Выше я уже отметил, что радиатор выглядит очень простым – самое интересное, что именно таким он и является на деле.

В качестве основания использована медная пластина, которая, видимо, понадобилась конструкторам для более равномерного распределения тепла по всей площади алюминиевого радиатора. Ребра расположены вдоль потока воздуха. Единственное аэродинамическое усовершенствование - небольшой изгиб пластин, обеспечивающий замедление потока и чуть большую площадь рассеивания при сохранении габаритов радиатора.

В остальном – ну прямо-таки 2005 год. В своем пресс-релизе NVIDIA скромно умалчивает о конструктивных особенностях СО. По всем ведомым мне признакам, перед нами простейший радиатор-болванка.

Отмечу, что на старшей GeForce GTX 680 радиатор тоже выглядит просто, но при более тщательном рассмотрении его конструкции можно выяснить, что в конструкции есть три «скрытых» тепловых трубки. Здесь же они совершенно не просматриваются (хотя признаю, существует вероятность, что какую-нибудь ТТ, свернутую загогулиной, все же уложили в основании, но информации на этот счет нет никакой). Другое предположение, что применена конструкция с испарительной камерой, также не подтвердилось: во-первых, толщина медной пластины слишком мала, во-вторых, на ней нет никаких следов «ниппеля», который обычно позволяет идентифицировать ИК.

Я даже не припомню, когда в последний раз видел подобное конструктивное решение на однопроцессорной видеокарте топ-класса. На ум приходит разве что Radeon HD 3870 референсного дизайна, СО которого вообще здорово напоминает рассматриваемую. Но даже на этом ускорителе, давно канувшем в лету, был использован более технологичный цельномедный радиатор с куда большим количеством пластин.

NVIDIA должна безоговорочно верить в низкое тепловыделение своего 28-нм графического процессора, чтобы установить подобную СО на карту эталонной конструкции. Но делать выводы пока рано! Насколько оправданно это решение, может показать только практика.

На первой фотографии, приведенной в данном разделе, я продемонстрировал печатную плату уже после снятия дополнительного радиатора, обслуживающего силовые ключи (MOSFET) подсистемы питания. Он установлен прямо возле задней панели.

В целом эта деталь смотрится совсем неплохо. Высокие ребра «выглядывают» из-за дросселей и попадают под прямой обдув вентилятора. Правда, воздух доходит до радиатора уже нагретым. Преобразователь питания на этом ускорителе работает в сравнительно мягком режиме, так что такой конструкции должно с большим запасом хватить для его охлаждения.

Единственный спорный момент – способ крепления радиатора. Специалисты NVIDIA использовали пластиковые защелки, которые не по нраву многим оверклокерам. Отмечу, что здесь применены очень жесткие пружинки, так что прижим получается сносным. Кроме того, этот небольшой недостаток легко исправить своими руками, использовав любые подходящие винты с гайками (в этом случае полезно будет соорудить на обратной стороне текстолита импровизированный «бэкплейт» из металлической пластины с термопрокладкой – он не только повысит жесткость конструкции, но и позволит «снимать» тепло с ножек силовых ключей).

В минусы конструкции можно занести отсутствие радиаторов для охлаждения видеопамяти. При этом необходимо учитывать, что из-за конструктивных особенностей ускорителя часть микросхем памяти перенесена на обратную сторону платы. Следовательно, даже наличие радиаторов на лицевой стороне никак не улучшило бы разгонный потенциал памяти из-за возможного перегрева остальных микросхем.

Однозначный вывод по разделу, как и в предыдущем случае, сделать непросто. Представленная СО невероятно проста по конструкции - в ней нет ни одного сложного и дорогого элемента. Это однозначный плюс для NVIDIA и ее компаний-партнеров, себестоимость карты должна быть невысока, что позволяет активнее участвовать в ценовой войне с AMD. Но вот, плюс ли это для потребителя – большой вопрос. Здесь все опять-таки зависит от результатов замеров уровня шума и температуры ядра под нагрузкой. При хороших показателях ни малейших претензий к разработчику предъявить будет нельзя.

Как объективные плюсы конструкции нужно упомянуть способность выдувать нагретый воздух за пределы системного блока (характерную для всех СО подобного типа) и наличие массивного радиатора, обслуживающего силовые ключи VRM GPU.