GeForce GTX 580 — новый лидер

Среди «тяжелого» железа самые интересные события происходят сейчас именно на рынке видеокарт. NVIDIA постепенно набрала обороты, представив модели нового поколения в среднем и нижнем ценовых диапазонах. Очень успешными оказались GTX 460 и GTS 450, а ведь именно видеокарты данного ценового сегмента продаются лучше всего.

Ответ AMD не заставил себя долго ждать – видеокарты HD 6850 и HD 6870, основанные на чипе Barts, были представлены 22 октября 2010 года. Скорее всего, их запуск могли произвести и раньше, но до появления конкурирующих моделей от NVIDIA никакой причины для этого не было:AMD чувствовала себя очень уверенно. В пользу этого предположения говорит то, что первыми в новой линейке видеокарт были представлены именно модели среднего ценового сегмента – такого не было достаточно давно.

Адаптеры Barts по производительности практически соответствовали HD 5850 и HD 5870, при этом отличаясь более низкой ценой и слабым тепловыделением. В существующей ситуации они оказывались однозначными лидерами по производительности на доллар. Однако NVIDIA заранее узнала о готовящемся анонсе и ответила значительным снижением цен на GTX 470 и GTX 460. Таким образом, ситуация сложилась неоднозначная.

С картами высшего ценового диапазона всё также вряд ли будет просто. Здесь NVIDIA удерживала первенство по производительности одночиповой графики, но в целом производительность на доллар у HD 5870 была лучше и продавались эти карты более активно. В появлявшихся предварительных результатах сравнительных бенчмарков GTX 480 и HD 6970 последняя оказывалась быстрее практически на 20%. Таким образом, для NVIDIA появилась угроза потерять почетный титул лидера по производительности.

NVIDIA поставила в соответствие каждой из своих видеокарт определенный архетип, соответствующий позиционированию карты

Однако похоже, что руководители компании оказались достаточно дальновидны. Многие помнят, что GTX 480 использовала не все возможности кристалла GF100 –было задействовано 480 из 512 возможных CUDA-ядер. В то время чаще всего звучало предположение о том, что это урезание связано с низким выходом годных чипов на мощностях TSMC. И действительно, предположить в этом задел для выпуска более мощной видеокарты было сложно – разница в производительности в пике составила бы всего лишь 6 с небольшим процентов.

Для GF104 и GF106 ситуация была куда более однозначная – техпроцесс уже был отработан, а сами чипы были проще, чем GF100. При этом GTX 460 и GTS 450 работали на базе заметно урезанных чипов. Первопричина подобного решения напрашивается сама собой – полноценные чипы (возможно, дополнительно модифицированные) будут использоваться для выпуска обновленных карт, дабы поддерживать конкуренцию с AMD до выхода чипа Kepler.

Появление младших чипов также показало, что GF100 обладает неоптимальным соотношением блоков игровой производительности – еще в обзорах GTX 480 и GTX 470 утверждалось, что в этих картах слишком мало текстурных блоков. После всего этого предсказать изменения, которые будут внесены в обновленный GF100, было несложно.

Так выглядит обновленный GTX 480. А вы как думали?

Удивительно другое – насколько быстро NVIDIA смогла подготовить новый чип и видеокарту на его основе. Упоминания о новинке начали появляться лишь в конце октября – и вот, по прошествии пары недель, перед нами лежит сама GTX 580. Скорее всего, чип был разработан достаточно давно, и компания лишь выжидала удачный момент для соответствующего анонса. Ну что же, удачнее некуда – видеокарта появилась раньше, чем обновленные модели AMD, и еще непонятно, кто же из них в итоге окажется быстрее.

При этом, несмотря на такой неожиданный анонс, в NVIDIA утверждают, что карты появятся в магазинах в день запуска в количестве «тысяч», и поставки будут стабильны. С учетом традиционно небольшого спроса на такие решения, с доступностью всё должно быть в порядке. К сожалению, России вышесказанное не касается, к нам карты приедут через пару недель. Ожидаемая розничная цена – около 17000 рублей, что несколько меньше, чем у Radeon HD 5970.

GF110 и проделанные оптимизации

Блок-схема осталась прежней

Никаких принципиальных изменений общей топологии чипа не произошло – перед нами полностью разблокированный GF100 с 16 SM, 512 CUDA Core, 64 текстурными процессорами и прочим. Не претерпела изменений и конфигурация SM – модификация их аналогично GF104 не представляется возможной ввиду и без того немалого размера чипа GF110. Однако это не значит, что никаких изменений не произошло – дьявол, как известно, прячется в деталях.

Текстурные блоки перешли в GF110 из GF104 и теперь позволяют быстрее проводить фильтрацию FP16-текстур. Также была повышена производительность блока Z-Cull, который находится в растеризаторе. Этот блок занимается «отбрасыванием» невидимых поверхностей, уменьшая общую нагрузку на остальные блоки и освобождая вычислительную мощность для других задач.

В результате архитектурных оптимизаций преимущество нового чипа в некоторых случаях превышает 10%. Само по себе это не очень много, но мы говорим исключительно про преимущество, полученное за счет изменения архитектуры. Если также учесть разблокированный SM и увеличенную на 10% рабочую частоту, то мы увидим куда более значительные цифры – до 30%. В реальных ситуациях ожидается несколько меньшее преимущество GTX 580 над предшественником – порядка 15-20 % в тяжелых режимах. Полноценное исследование производительности новинки вы сможете прочитать в соответствующем разделе.

NVIDIA также утверждает, что при создании GF110 новый чип был переработан на уровне транзисторов – в менее нагруженных участках кристалла используются более медленные транзисторы с меньшим током утечки. За счет этого тепловой пакет соответствующей видеокарты оказался равен 244 Вт, что на 6 Вт меньше, чем у менее производительной GTX 480.

Именно эти чипы отвечают за безопасную работу карты

Интересна также система мониторинга энергопотребления, которая впервые была внедрена NVIDIA на новой видеокарте. Она следит за силой тока и напряжением на цепях питания видеокарты, при необходимости снижая производительность. Сигнал на снижение подается драйвером, когда он детектирует запуск особо требовательного приложения в сочетании с опасными значениями наблюдаемых параметров. На практике это означает, что использование специальных «нагрузочных» утилит (типа OCCT и Furmark) в экстремальных режимах для оценки энергопотребления теперь практически потеряло всякий смысл. Производители давно уже пытаются отвадить нас от использования данных приложений, и подобное аппаратное решение на время ставит точку в этой истории. Посмотрим, смогут ли его обойти.

GTX 580

Раз уж мы постепенно отошли от обсуждения самого GF110, то пришло время внимательнее посмотреть на тестируемую видеокарту. К нам приехала референсная версия от NVIDIA, без какой-либо упаковки и комплектации, так что обсуждать здесь нечего.

Отличия от GTX 480 сразу бросаются в глаза. Габариты их полностью совпадают, но исчезли тепловые трубки, которые раньше торчали над кожухом, а также металлический радиатор, который являлся «визитной карточкой» прошлого флагмана NVIDIA. Сама форма кожуха стала более подходящей для организации SLI конфигураций. GTX 580, как и ее предшественница, позволяет организовать 3-way SLI. При этом, по заявлениям NVIDIA, картам будет обеспечен достаточно комфортный температурный режим.

Крепление кожуха теперь осуществляется с помощью винтов, а не на защелках, как раньше. Это куда удобнее, да и с точки зрения шумности такое решение более удачное. Для питания карты всё еще используется один восьмиконтактный разъем и один шестиконтактный.

Задняя панель видеокарты не претерпела никаких изменений. В сущности, она выглядит одинаково у всех референсных карт Fermi старшего и среднего ценового диапазонов: Mini-HDMI и два разъема Dual-Link DVI. Одновременно к видеокарте можно подключить лишь 2 монитора. Это довольно скромно по сравнению с интерфейсными возможностями даже HD 5XXX карт, не говоря уже о новых HD 68XX. Тут NVIDIA явно есть над чем поработать.

С обратной стороны дизайн печатной платы очень похож на GTX 480. Основное отличие заключается в отсутствие прорезей для системы охлаждения, которые были очень характерной чертой прошлой флагманской карты. Это также было сделано для оптимизации работы SLI-конфигураций.

При взгляде на печатную плату сверху преемственность также очевидна. На месте прорезей расположились те самые чипы, которые отвечают за мониторинг энергопотребления. В остальном отличия минимальны, разве что элементную базу немного перебрали. Конденсаторы с полимерным электролитом в подсистеме питания ядра и памяти были заменены на низкопрофильные танталовые конденсаторы поверхностного монтажа, при этом часть из них перекочевала на обратную сторону платы. Очень приятная тенденция, ведь танталовые конденсаторы существенно стабильнее в работе, особенно при высоких температурах. В остальном конфигурация подсистемы питания осталась прежней: 6 фаз для ядра и 2 – для памяти.

Система охлаждения, на первый взгляд, не претерпела никаких дополнительных изменений — та же стальная рамка и крепежные отверстия. Однако это впечатление обманчиво.

В конструкции радиатора была применена испарительная камера. Принцип ее работы напоминает тепловую трубку – легкокипящая жидкость, которая за счет энергии, поглощаемой/выделяемой при фазовом переходе, обеспечивает очень впечатляющую теплопроводность в теле самой камеры. К последней припаяны ребра, которые обеспечивают большую суммарную площадь рассеивания. С помощью испарительной камеры можно достичь лучшей равномерности нагрева, чем при использовании тепловых трубок. К тому же так создается гораздо меньше препятствий воздушному потоку турбины. В случае подобной «низкопрофильной» системы охлаждения это очень важное преимущество.

NVIDIA не является первой компанией, использовавшей подобный подход при разработке своей системы охлаждения. Наиболее известными решениями с испарительной камерой является серия Vapor-Xот компании Saphire. Да и основной конкурент NVIDIA применил камеру сначала при создании системы охлаждения графического монстра HD 5970, а затем и для видеокарт HD 68XX серии.

А вот и GF110

Новый чип легко идентифицировать по маркировке – GF110-375-A1. GF110, в отличие от предшественника, получился с первой попытки-ревизии (это следует из маркировки “A1”). 375 выдает в чипе флагманскую модель. Например, гипотетическая GTX 570 будет скорее всего оснащена чипом с маркировкой GF110-275-A1.

Память у нашего образца GTX 580 набрана так же, как и у тестового образца GTX 480 – 12 модулей K4G10325FE-HC04, дающих результирующие 1536 МБ памяти GDDR5. Эффективная их частота работы составляет 5000 МГЦ. На плате же они работают с частотой 4008 МГц, что позволяет надеяться на некоторый разгон. В сочетании с 384-битной шиной получается впечатляющая пропускная способность — 192,4 ГБ/с

Тестирование и разгон

Мы использовали стандартный тестовый стенд:

• Intel Core i7-980X@4ГГц
• 3*2 ГБ Elixir PC3-12800U
• ASUS P6T6 WS Revolution
• Intel X25-M G2160GB
• Xilence XQ1200
• Windows 7 x64

Мощный шестиядерный процессор, разогнанный до 4 ГГц, гарантирует, что потенциал тестируемых видеокарт будет раскрыт максимально. Версии драйверов использовались самые последние из доступных на текущий момент: Catalyst 10.10 и ForceWare 262.99.

Для сравнения мы выбрали самые производительные одночиповые решения текущего поколения – AMD Radeon HD 5870 и GeForce GTX 480. Также использовался двухчиповой флагман NVIDIA прошлого поколения – GeForce GTX 295. К сожалению, возможности сравнить GTX 580 с самым производительным решением AMD (Radeon HD 5970) нам не предоставилось. При рассмотрении результатов тестов не стоит забывать, что 5870 заметно дешевле, чем даже GTX 480.

Сначала мы проверили плату на разгон. Ждать какого-то серьезного оверклокерского потенциала от чипа, из которого и так «выжали все соки», особо не приходилось. Тем не менее, наша карта смогла заработать на частоте 860 МГц — на 11 процентов больше штатной. Память до этой цифры не дотянула, заработав лишь на 4300 МГц (порядка 7%). В тяжелых режимах такой разгон дает дополнительно примерно 10% FPS.

Затем мы оценили эффективность системы охлаждения GTX 580 и энергопотребление карты. Как известно, GTX 480 была весьма горячей и шумной моделью, поэтому нам было особенно интересно посмотреть на изменения, которые произошли с флагманской платой.

Энергопотребление мерялось для всей системы «из розетки»

Как видите, при запуске Furmark энергопотребление GTX 580 оказывается значительно ниже, чем у предшественницы. Напомним, здесь срабатывают драйверы видеокарты, которые детектируют запуск этого приложения.

Таким образом, мы были вынуждены сравнивать энергопотребление в реальных приложениях, со всей нестабильностью их результатов и прочим. Мы запустили бенчмарк Unigine с разрешением 1920 x 1080 и максимальными настройками. Полученные результаты по максимальному энергопотреблению хорошо согласовались с данными NVIDIA по TDP GTX 480 и 580. Да и 295 GTX расположилась очень близко. При этом до видеокарты от AMD всем остальным участникам тестирования всё еще достаточно далеко.

А что же насчет работы самой системы охлаждения? GTX 480 при прохождении нескольких циклов Unigine в автоматическом режиме нагревалась до 91 градуса Цельсия, а ее турбина вращалась со скоростью 3000 об/мин. GTX 580 при аналогичной нагрузке нагревалась лишь до 81 градуса при 2300 об/мин. Альтернативные системы охлаждения, разумеется, позволяют добиться лучших температур, но в целом NVIDIA отлично поработала над модификацией своего кулера.

Перейдем к результатам бенчмарков. Начнем, как водится, с 3D Mark Vantage. К слову, 3D Mark 11, который должен прийти на замену этому уже устаревшему приложению, появится вместе с GTX 580. Некоторые компании даже собираются поставлять его со своими версиями видеокарт.

GTX 480, в результате всех оптимизаций драйверов, всё же обгоняет двухчиповую GTX 295 в тесте 3D Mark (на момент выпуска данной карты ей это не удавалось). Совсем недалеко располагается HD 5870. Но все они пасуют перед мощностью новинки, которая обгоняет предшественника на 25-30 процентов, в зависимости от режима.

Далее посмотрим на результаты более современного и приближенного к реальности бенчмарка Heaven, основанного на движке Unigine. Сначала режим DirectX 10:

Здесь преимущество новинки над GTX 480 меньше, однако всё равно оно составляет достаточно внушительные 20%. Благодаря этому 580 также удается обогнать двухчиповой флагман прошлого поколения.

При переходе к DirectX 11 отрыв от GTX 480 остается прежним. А вот HD 5870 окончательно остается позади – карта в данном бенчмарке оказалась медленнее на 45%.

Включение тесселяции в экстремальном режиме показало, что разрыв между 480 и 580 сокращается до 15%. Видимо, упор на геометрическую производительность не позволяет полностью раскрыться архитектурному потенциалу 580 карты. Впрочем, этих 15% оказалось достаточно, чтобы перешагнуть условный барьер в 30FPS. 5870 отстает практически в 2 раза.

Теперь реальные игры или бенчмарки на их основе. Начнем с не-DX11 режимов, чтобы посмотреть, как новинка ведет себя по отношению к 295 GTX.

В гонке DiRT2 295 GTXникаких выдающихся результатов показать не удается. 580 в тяжелых режимах оказывается быстрее, чем 480 на 15%.

В Far Cry 2 новинка тоже предсказуемо выходит в лидеры, однако максимальный отрыв составляет лишь порядка 13%. 295 GTXдемонстрирует производительность лишь на уровне HD 5870, который отстает от 580 на внушительные 50%.

В некоторых режимах производительность стратегии World In Conflict явно упирается в возможности процессора, что не может не удивлять. Отрыв от HD 5870 доходит до 38%, а GTX 480 медленнее на всё те же 13%.

Resident Evil 5 не приносит нам никаких неожиданных результатов: 13% преимущества над GTX 480 в тяжелых режимах.

В Batman с запасом хватает производительности всех видеокарт, но 295 GTXпоказывает неожиданно низкие результаты. Преимущество 580 над HD 5870 составляет «всего лишь» 25%.

295 GTX снова в роли «догоняющей». Отрыв разрыв между картами Fermi составляет порядка 16%.

В недавней Mafia II на удивление неплохо выступает 295 GTX, обгоняя GTX 480. Однако новинка оказывается ей не по зубам. Отрыв стандартный.

А вот Stalker наконец позволяет 295 GTX выступить во всем своем великолепии, даже немного обогнав GTX 580.

Интереса ради оценим, как покажут себя видеокарты при активации PhysX. Разумеется, HD 5870 в этом тестировании не участвовала.

При включении PhysX и антиалиасинга производительности 295 GTX оказывается недостаточно для комфортной игры. При этом обе карты Fermi играть позволяют. Отрыв всё тот же, 15%.

В Mafia II разница в производительности между 480 и 580 практически отсутствует. Ну а 295 GTX медленнее практически в полтора раза. Нельзя сказать, что даже GTX 580 обеспечивает действительно кофмортный уровень FPS, но разница здесь налицо.

Теперь посмотрим на самое интересное – производительность в DX 11 приложениях. Начнем с наиболее спорного бенчмарка H.A.W.X. 2. Он был выпущен в один день с релизом HD 6850 и HD 6870, и AMD утверждает, что его движок неоправданно активно использует тесселяцию. NVIDIA, в свою очередь, говорит, что полигоны в нем достигают оптимального размера в 18 пикселей. В любом случае, ландшафт в этом бенчмарке при активации тесселяции выглядит очень впечатляюще.

Производительности HD 5870 оказывается достаточно для комфортного уровня FPS в любом режиме, но карты Fermi действительно гораздо быстрее: преимущество превышает 100%. А вот разница в производительности между моделями NVIDIA всего лишь 10%, что тоже может быть связано с повышенной геометрической нагрузкой. Подобную ситуацию мы уже видели в тесте Unigine.

В Aliens vs. Predator наблюдается более привычная картина: 15% разницы между видеокартами Fermi и 33% отставание карты от AMD.

Схожую картину мы видим и в DirectX 11-режиме DiRT 2.GTX 580 быстрее предшественницы на 20%, а отрыв от HD 5870 доходит до 60%. Все карты абсолютно играбельны даже в самых тяжелых режимах, но дополнительное повышение разрешения может их дифференцировать.

В Stalker адаптерам от NVIDIA удается добиться впечатляющего преимущества, но отрыв 580 от предшественника не превышает 15%.

Metro 2033 при максимальных настройках графики оказывается очень требовательной игрой, но GTX 580 всё равно не показывает тех 30% преимущества над GTX 480, которых удавалось достичь в синтетических бенчмарках. Зато HD 5870 медленнее в полтора раза, что в данном случае определяет играбельность при максимальных настройках.

Выводы

Вывод напрашивался в течение всей статьи:GTX 580 – это GTX 480, какой ее все хотели бы видеть. Исправленная и доработанная. Она уже не греется как печка, почти не шумит и обладает сбалансированной под игровые приложения конфигурацией. Очевидно, до выхода видеокартHD 69XX она будет оставаться самой быстрой одночиповой геймерской видеокартой в мире. Ну а дальше — посмотрим.

Рекомендуемая цена на GTX 580 составляет $499 (17999 для России). Разница в производительности для мирового рынка практически соответствует разнице в цене (GTX 480 сейчас можно купить за $420). Для России разница чуть больше, но она, скорее всего, будет скомпенсирована ритейлерами.