Содержание
- Часть 1 — Теория и архитектура
- Часть 2 — Практическое знакомство
- Часть 3 — Результаты игровых тестов (производительность)
Когда мы в марте впервые рассматривали новое поколение архитектуры Kepler компании Nvidia, то уже тогда было логично предположить, что вслед за топовым Geforce GTX 680 последует его младший собрат, основанный, как и раньше бывало, на том же ядре, в котором лишь отключены некоторые блоки. Так было с серией GTX 2xx (когда GTX 270/275 имели те же GPU, что и GTX 285/285), и с серией GTX 4xx и 5xx. Не стала исключением и нынешняя серия GTX 6xx.
Поэтому понятно, что GTX 670 в качестве ядра имеет все тот же процессор GK104, который лежит в основе GTX 680. У него отключен один из восьми вычислительных блоков, и получилось, так сказать, 7/8 от полноценного GTX 680. Впрочем, это конечно же условно, ведь кроме вычислительных блоков (потоковых процессоров) в GPU есть и много других функциональных устройств. Как сказалось в целом урезание — рассмотрим в данном материале.
Слово берет Алексей Берилло.
Часть 1: Теория и архитектура
Немногим ранее уже вышли два наиболее мощных решения компании Nvidia: одночиповая видеокарта модели Geforce GTX 680, основанная на первом графическом процессоре архитектуры Kepler, и её двухчиповый аналог — модель Geforce GTX 690, ставшая самой быстрой видеокартой на рынке.
Топовая одночиповая модель Geforce GTX 680 основана на архитектуре Kepler, рабочая частота графического процессора при помощи технологии GPU Boost достигает 1058 МГц и выше. В результате, Geforce GTX 680 стала быстрейшей одночиповой моделью компании Nvidia. Напомним, что при проектировании решений семейства Kepler основной задачей стала максимальная энергоэффективность. 28 нм техпроцесс также сыграл важнейшую роль в снижении требований к электропитанию, но на эффективность новых GPU ещё больше повлияли значительные архитектурные изменения в Kepler — многие исполнительные блоки нового графического процессора были полностью переработаны.
Сегодня компания Nvidia представляет уже третью видеокарту на базе первого чипа архитектуры Kepler — Geforce GTX 670. Как видно из названия, это — продолжатель дела видеокарт Geforce GTX 470 и GTX 570, но основанный на графическом процессоре новой архитектуры, более производительном и энергоэффективном.
Модель Geforce GTX 670 предназначена для тех игроков, которые планируют запускать наиболее требовательные 3D-приложения с максимальными настройками, в высоких разрешениях и с включением полноэкранного сглаживания. Тех, кто хочет получить все функциональные возможности старшей видеокарты GTX 680, но за меньшую цену. Geforce GTX 670 основана на точно таком же видеочипе GK104, что и старшая модель, и имеет 2 гигабайта GDDR5-памяти, работающей на тех же частотах, что и видеопамять на Geforce GTX 680.
Это — абсолютно верное решение, так как объём и пропускная способность памяти являются важнейшими ограничивающими производительность топовой модели факторами. Новая видеокарта Geforce GTX 670 обеспечивает отличную производительность в классе рангом ниже — там, где сейчас находится Radeon HD 7950 компании AMD. Именно для этой ценовой категории предназначена представленная модель.
Так как анонсированная сегодня новая видеокарта Nvidia основана на уже известном графическом процессоре GK104 архитектуры «Kepler», о которой мы уже подробно рассказывали и которая близка к родственной архитектуре «Fermi», то читателям будет полезно ознакомиться со статьями о ранних моделях графических решений:
- [22.03.12] Nvidia Geforce GTX 680 — новый однопроцессорный лидер 3D-графики
- [25.01.11] Nvidia Geforce GTX 560 Ti: чуть слабее Geforce GTX 570/580, но и дешевле
- [09.11.10] Nvidia Geforce GTX 580 — новый король 3D-графики на закате 2010 года
- [12.07.10] Nvidia Geforce GTX 460 — распространение новой архитектуры GF1xx на средний ценовой диапазон
- [27.03.10] Nvidia Geforce GTX 480 — архитектура нового графического процессора изнутри; как реализована поддержка DirectX 11
Итак, с предыдущей и текущей архитектурами видеочипов компании Nvidia читатели уже знакомы, поэтому рассмотрим подробные характеристики новой видеоплаты Geforce GTX 670, основанной на графическом процессоре GK104.
Графический ускоритель серии Geforce GTX 670
- Кодовое имя чипа GK104;
- Технология производства 28 нм;
- 3,54 миллиардов транзисторов;
- Площадь ядра 294 мм²;
- Унифицированная архитектура с массивом процессоров для потоковой обработки различных видов данных: вершин, пикселей и др.;
- Аппаратная поддержка DirectX 11 API, в том числе шейдерной модели Shader Model 5.0, геометрических и вычислительных шейдеров, а также тесселяции;
- 256-битная шина памяти, четыре независимых контроллера шириной по 64 бита каждый, с поддержкой GDDR5-памяти;
- Базовая частота ядра 915 МГц (для GTX 680 — 1006 МГц);
- Средняя турбо-частота ядра 980 МГц (для GTX 680 — 1058 МГц);
- 7 потоковых мультипроцессоров, включающих 1344 скалярных ALU для расчётов с плавающей запятой (поддержка вычислений в целочисленном формате, с плавающей запятой, с FP32- и FP64-точностью в рамках стандарта IEEE 754-2008);
- 112 блоков текстурной адресации и фильтрации с поддержкой FP16- и FP32-компонент в текстурах и поддержкой трилинейной и анизотропной фильтрации для всех текстурных форматов;
- 4 широких блока ROP (32 пикселя) с поддержкой режимов антиалиасинга до 32 выборок на пиксель, в том числе при FP16- или FP32-формате буфера кадра. Каждый блок состоит из массива конфигурируемых ALU и отвечает за генерацию и сравнение Z, MSAA, блендинг;
- Интегрированная поддержка RAMDAC, двух портов Dual Link DVI, а также HDMI и DisplayPort;
- Интегрированная поддержка четырёх мониторов, включая два порта Dual Link DVI, а также HDMI 1.4a и DisplayPort 1.2;
- Поддержка шины PCI Express 3.0.
Спецификации референсной видеокарты Geforce GTX 670
- Базовая частота ядра 915 МГц;
- Средняя турбо-частота 980 МГц;
- Количество универсальных процессоров 1344;
- Количество текстурных блоков — 112, блоков блендинга — 32;
- Эффективная частота памяти 6008 (1502×4) МГц;
- Тип памяти GDDR5, 256-битная шина памяти;
- Объем памяти 2 ГБ;
- Пропускная способность памяти 192,3 ГБ/с;
- Теоретическая максимальная скорость закраски 29,3 гигапикселей в секунду;
- Теоретическая скорость выборки текстур 102,5 гигатекселей в секунду;
- Два разъема Dual Link DVI-I, один HDMI, один DisplayPort;
- Двойной SLI-разъем;
- Шина PCI Express 3.0;
- Энергопотребление до 170 Вт;
- Два 6-контактных разъёма питания;
- Двухслотовое исполнение;
- Рекомендуемая цена для американского рынка $399 (для России — 13 999 руб).
В линейке решений компании Nvidia новая видеокарта Geforce GTX 670 занимает место между старшей моделью Geforce GTX 680 и топовыми платами предыдущего поколения, вроде Geforce GTX 570, всё ещё имеющихся в продуктовой линейке до выхода менее дорогих решений на базе архитектуры Kepler. Принцип наименования видеокарт Nvidia остался прежним, модель в шаге от верхней одночиповой получила изменение только первой цифры индекса, означающее новое поколение.
По внешним признакам и Geforce GTX 680 и GTX 670 скорее должны были относиться к решениям из верхнего среднего диапазона, а GK104 стать заменой GF104/GF114, но никак не GF100/GF110. Но после выхода как решений конкурента по завышенным ценам, так и Geforce GTX 680 за $499, Nvidia поддалась соблазну заработать больше денег и на «урезанном» решении.
Поэтому рекомендуемая рыночная цена установлена равной $399 для североамериканского рынка и 13 999 руб — для России. В целом, цены неплохие, особенно североамериканская, даже несмотря на то, что конкурент не так давно немного снизил свои цены. К слову о конкурентах — вполне естественно, что главным соперником для новой модели Nvidia стал Radeon HD 7950, с ним мы и будем сравнивать, в первую очередь.
Как и старшая модель, новая видеокарта имеет 256-битную шину памяти и соответствующий объём видеопамяти, равный 2 ГБ. В условиях некоторых современных приложений этого может немного не хватать, и тут AMD имеет небольшое преимущество. Но 2 ГБ — всё равно оптимальное значение для рассматриваемой модели, так как 1 ГБ — это слишком мало, а 4 ГБ очень быстрой GDDR5-памяти было бы чересчур дорого.
Архитектура и технологии
Так как вышедшая видеокарта Geforce GTX 670 основана на графическом процессоре архитектуры Kepler, уже известном нам под кодовым именем GK104, то расписывать в этом разделе особо нечего — всё уже было очень подробно рассказано ранее. В данном материале мы лишь остановимся на отличиях и повторим базовую информацию.
Основы архитектуры Kepler были заложены ещё в вышедших пару лет назад чипах семейства Fermi (Geforce GTX 480 и затем GTX 580), но, несмотря на сходства, Kepler всё же является практически полностью переработанной архитектурой, основной задачей при разработке которой было повышение энергоэффективности. Установленный на Geforce GTX 670 графический процессор GK104 состоит из четырёх кластеров графической обработки Graphics Processing Clusters, и отличается от GPU, который мы рассматривали в обзоре GTX 680, только количеством активных блоков:
Чтобы обеспечить достаточно высокую производительность для успешной конкуренции с ускорителями компании AMD, в Geforce GTX 670 было решено использовать графический процессор GK104 с одним из восьми отключенных мультипроцессоров SMX. То есть, один из блоков SMX в чипе отключен аппаратно, и GTX 670 предлагает мощь 1344 вычислительных CUDA-ядер, собранных в 7 мультипроцессоров.
Базовая тактовая частота чипа в Geforce GTX 670 равна 915 МГц, что на 10% ниже, чем у топовой GTX 680. Но средняя турбо-частота GPU Boost равна 980 МГц, что уже лишь на 8% меньше. Напомним, что GPU Boost позволяет графическим процессорам архитектуры Kepler автоматически увеличивать частоту GPU для достижения максимально возможной производительности. Об этой технологии можно подробно прочитать в базовом обзоре Geforce GTX 680. Реальная турбо-частота GK104 в случае GTX 670 зависит от конкретного 3D-приложения, и чаще всего составляет значение даже выше, чем 1 ГГц.
Вкратце, суть технологии GPU Boost состоит в том, что специализированный аппаратный блок в чипах архитектуры Kepler постоянно отслеживает потребление энергии и некоторые другие параметры, такие как температура, и автоматически изменяет частоту графического процессора, повышая её для получения максимально возможной производительности в пределах установленного пакета теплопотребления. Средняя турбо-частота для Geforce GTX 670 составляет почти 1 ГГц, и она обеспечивается в большом количестве игр и других приложений, использующих мощности GPU, но реальная турбо-частота для каждого приложения своя.
А вот подсистема памяти Geforce GTX 670 полностью идентична той, что мы видели в модели GTX 680, да и в двухчиповой Geforce GTX 690 тоже. Как и в случае этих моделей, работу графического процессора обеспечивает четыре 64-битных канала и контроллера памяти, что в сумме превращается в 256-битную шину памяти с достаточно высокой пропускной способностью, учитывая высокую тактовую частоту чипов видеопамяти. Её объём также остался неизменным — на плате установлено два гигабайта памяти GDDR5, работающей на той же высокой частоте в 6008 МГц.
Как и следовало ожидать, производительность Geforce GTX 670 получилась довольно высокой. По тестам Nvidia, во многих популярных игровых приложениях новинка догоняет по скорости даже Radeon HD 7970. С тестами производительности мы подробно познакомимся в следующих разделах статьи, но очень похоже, что Geforce GT 670 действительно станет сильным соперником для топовых моделей конкурента.
И для тех активных игроков, кто планирует скорый апгрейд графической подсистемы, Geforce GTX 670 может стать неплохим вариантом. По сравнению с Geforce GTX 570 из предыдущего поколения, новая модель на Kepler обеспечивает 30-40% преимущества по скорости в самых требовательных играх, не говоря уже о более старых видеокартах, вроде Geforce GTX 470:
Но не только со своими предыдущими решениями сравнивает Nvidia выпущенную сегодня модель Geforce GTX 670. Аналогичное сравнение по скорости Geforce GTX 670 проведено и с Radeon HD 7950 в играх вроде Elder Scrolls V: Skyrim и StarCraft 2, а также таких требовательных DX11-приложениях, как Battlefield 3 и Crysis 2:
Как обычно в случае решений на базе архитектуры Nvidia Kepler, более высокая частота кадров у Geforce GTX 670 дополняется улучшенной функциональностью (стереорендеринг и поддержка четырёх мониторов одной видеокартой) и отличными потребительскими свойствами в виде меньшего энергопотребления, а значит и шума от системы охлаждения. Nvidia сравнивает энергоэффективность новинки с показателем Geforce GTX 470, получая почти 2,5-кратное преимущество:
Как и её более производительная сестра, новая модель Geforce GTX 670 поддерживает все технологии компании Nvidia, в том числе Adaptive VSync, PhysX и 3D Vision Surround. И это не пустые слова, ведь скорости мощного чипа GK104 должно хватать даже для тяжёлых приложений с включением физических эффектов и стереорендеринга, кроме тех условий, когда рекомендуется применение выделенного GPU для PhysX-эффектов.
Дизайн и охлаждение платы
Референсная плата Geforce GTX 670 имеет длину 24 см (сравните с 25,5 см у GTX 680), но сама по себе печатная плата весьма короткая. Чтобы Geforce GTX 670 была совместимой с большинством систем, в PCB эталонного дизайна были внесены некоторые модификации. Из-за сниженных требований по питанию GK104, силовая часть была перемещена на другую сторону платы, ближе к видеоразъёмам. Сам графический процессор был повёрнут вокруг оси, часть элементов перенесена на заднюю часть платы, и схема питания теперь расположена к GPU гораздо ближе, чем обычно.
Такое решение в плате Geforce GTX 670 референсного дизайна позволило облегчить правую сторону печатной платы настолько, что появилась возможность значительно её укоротить. Но это касается лишь самой PCB, а кулер остался такой же, что и у Geforce GTX 680. Так как чип применён тот же GK104, да и его мощность отличается в GTX 670 не более чем на четверть, поэтому и система охлаждения применяется такая же.
О кулере этой модели подробно написано в базовом обзоре Geforce GTX 680, в подошву радиатора встроены тепловые трубки, отводящие тепло от GPU, а в конструкции вентилятора используются специальные звукопоглощающие материалы, минимизирующие наиболее раздражающие слух частоты в шуме системы охлаждения. Вентилятор GTX 670 выдувает нагретый воздух из системного блока, что улучшает общее охлаждение системы и особенно важно для сравнительно небольших корпусов.
Но небольшой физический размер эталонной платы Geforce GTX 670 и её невысокое потребление энергии не значит, что она медленная. Новая модель предоставляет отличную производительность, так как основана на лишь незначительно «урезанном» чипе GK104, турбо-частота которого зачастую превышает 1 ГГц в большом количестве приложений, в среднем составляя 980 МГц. Кроме этого, обещается ещё и приличный разгон до частот выше 1,1 ГГц.
Geforce GTX 670 обеспечивает высочайшую производительность, ожидаемую от платы высокопроизводительного рыночного сегмента. По сравнению с решениями предыдущего поколения (Geforce GTX 580 и GTX 570) новинка не только быстрее, но и потребляет значительно меньше энергии — типичное потребление энергии в играх в среднем равно 141 Вт. Это значение справедливо для стандартных настроек, а при разгоне можно изменить параметр «power target» со 100% до +122%, получив улучшение разгонного потенциала и прирост типичного потребления до 173 Вт в среднем.
Применение эффективного кулера обеспечивает невысокий нагрев и тишину, а из-за нового дизайна PCB, видеокарта занимает меньше места в системном блоке. Кроме того, что производители готовых систем смогут создавать на основе Geforce GTX 670 компактные игровые системы высокой мощности, ожидается появление видеокарт оригинального дизайна с уменьшенными физическими габаритами, в том числе даже и с однослотовой системой охлаждения.
В случае с представленной сегодня видеокартой модели Geforce GTX 670, партнёры компании Nvidia получили возможность разработать платы собственного дизайна прямо с самого начала продаж. Поэтому, начиная с сегодняшнего дня, в рознице должны появиться различные модели Geforce GTX 670 разных компаний, имеющие оригинальный дизайн печатных плат, систем питания и охлаждения, а также увеличенные частоты.
Такие решения появятся у большинства партнёров калифорнийской компании, в том числе: Asus, EVGA, Gainward, Galaxy, Gigabyte, MSI, Zotac и других. В качестве примера приведём две наиболее мощные модели. Asus Geforce GTX 670 DirectCU II Top имеет GPU, работающий на базовой частоте в 1058 МГц со средней турбо-частотой в 1137 МГц.
А ещё производительнее Zotac Geforce GTX 670 AMP! Edition, графический процессор в котором разогнан до 1098 МГц, турбо-частота равна 1176 МГц, и память также работает на увеличенной частоте в 6608 МГц. Пожалуй, это — один из наиболее мощных вариантов, способных догнать и Geforce GTX 680, работающие на эталонных частотах.
Многие из подобных моделей имеют усиленные системы питания с 8- и 6-контактными разъёмами дополнительного питания, увеличенным числом фаз и т. п. То же самое касается и систем охлаждения. Фабрично разогнанные варианты Geforce GTX 670 имеют ещё более эффективные кулеры с увеличенным количеством вентиляторов большого диаметра, что позволяет дополнительно улучшить эффективность охлаждения.
Всё остальное в Geforce GTX 670 мало чем отличается от того, что мы уже видели в предыдущей видеокарте Geforce GTX 680. Для вывода изображения Geforce GTX 670, как и старшая модель, имеет два выхода Dual Link DVI, один HDMI и один DisplayPort. Также отметим, что это решение позволяет вывести стереоизображение сразу на несколько мониторов при помощи технологии 3D Vision Surround, что ранее было доступно лишь в SLI-конфигурации.
Для дополнительного питания платой используются два 6-контактных разъёма. К слову, в Nvidia столкнулись с тем, что некоторые пользователи забывают подключить дополнительное питание к видеокарте. И во всех решениях, начиная с Geforce GTX 680, было добавлено уведомление о недостаточном питании, появляющееся при загрузке системы. Если пользователь по каким-либо причинам не подключил дополнительные кабели от блока питания к видеокарте, то при загрузке ПК появится соответствующее сообщение.
На этом краткая теоретическая часть нашего материала закончена. Следующая часть статьи посвящена практической части исследования в синтетических тестах, в которой мы сравним производительность новой видеокарты Geforce GTX 670 со скоростью топового решения компании, а также конкурирующих видеокарт компании AMD.
Nvidia Geforce GTX 670 — Часть 2: видеоплата и синтетические тесты →
