СОДЕРЖАНИЕ
- Часть 1 — Теория и архитектура
- Часть 2 — Практическое знакомство
- Особенности видеокарт
- Конфигурация стенда, список тестовых инструментов
- Результаты синтетических тестов
- Результаты игровых тестов (производительность)
Еще осенью 2010-го года в свет вышли обновленные ускорители Nvidia серий Geforce GTX 570/580, которые по сути своей стали работой над ошибками с предшественниками Geforce GTX 470/480, и ядрами которых стал обновленный GF110, то есть просто переделанный и улучшенный в плане производства GF100. И, как результат, все блоки, которые ранее в GF100 были отключены, теперь в GF110 стали активными, а также увеличена частота работы акселератора. Да, действительно, техпроцесс 40 нм дается как Nvidia, так и AMD очень непросто.
Следовало ожидать аналогичной работы над ошибками и в среднем сегменте, где уже с полгода как царствует GTX 460 (кодовое название GF104), но и у которого также не все блоки активны. Новый процессор, созданный на базе предшественника GF104, получил логичное имя GF114, а финальный продукт, то бишь видеокарта, не менее логично стала называться Geforce GTX 560 Ti. Вот зачем добавили Ti в конце — пока непонятно. Ностальгия по временам Geforce2 Ti, Geforce4 Ti? Пока ответа нет… Вероятно, GTX 560 — это будет не одна карта, а целая серия, поэтому возможно этим суффиксом хотели обозначить старший член новой группы, так что не исключено появление GTX 560 (без суффикса), который будет иметь более скромные показатели.
Что касается параметров, то логично предположить, что все они будут чуть выше, лучше и сильнее, чем были у GTX 460. Но не будем спешить, ведь, как всегда, Алексей Берилло нам в деталях даст все сведения об архитектуре нового графического процессора.
Часть 1. Теория и архитектура
Летом прошлого года компания Nvidia представила новую модель среднего ценового диапазона — Geforce GTX 460. Она получилась весьма удачной потому, что предложила выгодное сочетание цены и производительности и была нацелена на тех пользователей, которые хотят получить достаточно высокую 3D-производительность за не слишком большие деньги. Одним из наиболее ярких представителей этого сегмента является видеокарта Geforce 8800 GT, ставшая одной из самых успешных моделей Nvidia за всю историю компании.
Вот и прошлогодняя GTX 460 стала одним из наиболее выгодных предложений на рынке, эта модель показывала высокую производительность в современных играх, и особенно — использующих тесселяцию и другие особенности DirectX 11. Кроме того, чуть позже партнёры Nvidia выпустили фабрично разогнанные варианты GTX 460, с тактовой частотой видеочипа 800 МГц и выше. Разумеется, эти варианты стоили несколько дороже обычных GTX 460, но были ещё быстрее, во многих случаях вплотную приближаясь к GTX 470.
А сегодня Nvidia анонсировала новую модель, которая может повторить успех предшественников, а то и превзойти его — Geforce GTX 560 Ti. Сразу же обращает на себя внимание приставка «Ti» (Titanium) в названии модели. Наши читатели должны помнить давние (по меркам IT-индустрии) времена Geforce 2 Ti и Geforce3 Ti, а также Geforce 4 Ti. Вероятно, маркетинговый отдел Nvidia решил возродить эти суффиксы, предполагая, что GTX 560 с приставкой Ti станет столь же удачной моделью для компании, как и вышеперечисленные из далёкого прошлого.
Вообще, сразу после выпуска Geforce GTX 460 со сниженным количеством активных исполнительных блоков и не слишком высокой тактовой частотой (которая с большим запасом перекрывалась в разогнанных модификациях видеокарт, выпущенных многими производителями) сложилось такое впечатление, что тогда Nvidia намеренно не раскрыла все возможности GF104. Причём, сразу по нескольким причинам.
Более скоростной вариант на чипе GF104 явно подорвал бы продажи топовых GTX 470 и косвенно повлиял бы даже на успешность GTX 480. Ведь выход меньшего по сложности и площади чипа со столь высокой производительностью сразу бы раскрыл все недостатки GF100 (в основном, вызванные сравнительно низкой частотой). Ну и всегда полезно оставить запас по мощности на всякий случай.
Основные отличия нового графического процессора GF114 от его предшественника GF104 заключаются в том, что он имеет большее количество активных (включенных при производстве) исполнительных блоков, таких как потоковые процессоры и блоки тесселяции, а также — в значительно увеличенных тактовых частотах GPU при лишь немного возросшем энергопотреблении.
Теоретическая часть статьи будет краткой, потому что GF114 функционально идентичен GF104, который во многом похож на GF110 и GF100, рассмотренные нами ранее, отличаясь от них в основном количественно. Вычислительную архитектуру «Fermi» анонсировали ещё осенью 2009 года и большинство архитектурных сведений о ней известны уже с начала 2010-го года. Перед прочтением этого материала будет полезно прочитать предшествующие материалы, если вы ещё не знакомы с современной архитектурой компании Nvidia — Geforce GTX 400/500 (GF1xx):
- [09.11.10] Nvidia Geforce GTX 580: новый король 3D-графики на закате 2010-го 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
- [19.01.10] Новая графическая архитектура Nvidia GF100
Графические ускорители серии Geforce GTX 560 Ti
- Кодовое имя чипа GF114;
- Технология производства 40 нм;
- 1,95 миллиарда транзисторов;
- 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 (geometry) и вычислительных (compute) шейдеров, а также тесселяции;
- 256-битная шина памяти, четыре независимых контроллера шириной по 64 бита каждый, с поддержкой памяти GDDR5;
- Частота ядра 822 МГц;
- Удвоенная частота ALU 1644 МГц;
- 8 потоковых мультипроцессоров, включающих 384 скалярных ALU для расчётов с плавающей точкой (поддержка вычислений в целочисленном формате, с плавающей запятой, с FP32 и FP64 точностью в рамках стандарта IEEE 754-2008);
- 64 блока 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;
- Запись результатов до 8 буферов кадра одновременно (MRT);
- Интегрированная поддержка RAMDAC, двух портов Dual Link DVI, а также HDMI и DisplayPort.
Спецификации референсной видеокарты Geforce GTX 560 Ti
- Частота ядра 822 МГц;
- Частота универсальных процессоров 1644 МГц;
- Количество универсальных процессоров 384;
- Количество текстурных блоков — 64, блоков блендинга — 32;
- Эффективная частота памяти 4008 (1002×4) МГц;
- Тип памяти GDDR5, 256-битная шина памяти;
- Объем памяти 1024 МБ;
- Пропускная способность памяти 128 ГБ/с;
- Теоретическая максимальная скорость закраски 26,3 гигапикселей в секунду;
- Теоретическая скорость выборки текстур 52,6 гигатекселей в секунду;
- Два разъема Dual Link DVI-I, один Mini HDMI, поддерживается вывод в разрешениях до 2560×1600;
- Один SLI-разъем;
- Шина PCI Express 2.0;
- Поддержка HDCP, HDMI, DisplayPort;
- Энергопотребление до 170 Вт (два 6-штырьковых разъёма);
- Двухслотовое исполнение;
- Рекомендованная цена для России — 9999 руб (для США — $249).
Новая видеокарта Geforce GTX 560 Ti, выполненная на основе нового графического процессора GF114, заменит на рынке модель GTX 470. Новый GPU выполнен по всё тем же 40-нанометровымтехнологическим нормам, как и все предшествующие видеочипы этого поколения, и улучшение его характеристик стало возможным из-за отладки техпроцесса 40 нм и глубокой переработки GPU, аналогичной той, что была сделана и в GF110.
Принцип наименования видеокарт Nvidia новой серии уже известен с GTX 580, когда всем обновленным видеокартам была дана цифра нового поколения, указывающая на улучшения в переработанных GPU при отсутствии функциональных изменений. По сравнению с GTX 460, поменялась не только первая цифра в индексе, новое решение получило суффикс Ti, о котором мы уже говорили выше. Неужели со временем Nvidia выпустит и новые видеокарты без поддержки DirectX 11 с суффиксом MX?
На основе GF114 пока что выпущена только одна модель, которая отличается от Geforce GTX 460 1 ГБ только изменённым количеством исполнительных блоков и тактовыми частотами. Новая видеокарта имеет 384 активных вычислительных процессора и 64 TMU, а также 256-битную шину памяти, 32 блока ROP и 512 КБ кэш-памяти второго уровня. Объём памяти у референсной видеокарты равен 1 ГБ, и это оптимальный объём для современной видеокарты среднего уровня. Хотя для маркетинговой конкуренции с Radeon HD 6950 некоторые вендоры могут выпустить и 2 ГБ варианты, и мы думаем, что ждать их долго не придётся.
Архитектура графического процессора GF114
Аналогично вышедшим ранее моделям серии Geforce GTX 500, GTX 560 Ti использует улучшенный графический процессор, знакомый нам по предыдущей серии GTX 400, но модифицированный для лучшего соотношения производительности и энергопотребления. Для увеличения энергоэффективности GF114 был модифицирован так, чтобы снизить утечки и оптимизировать чип. GTX 560 Ti — это последователь дела GTX 460, имеющий уже 384 потоковых процессора и 8 движков PolyMorph, вместо 336 и 7 у аналогичной модели прошлого поколения. В остальном GF114 очень похож на GF104, и отличия только в количестве разблокированных функциональных устройств.
Geforce GTX 560 Ti использует ту же конфигурацию мультипроцессоров Streaming Multiprocessor, что и GTX 460. В применённом GF114 используются потоковые мультипроцессоры с увеличенным количеством вычислительных ядер (CUDA cores) в каждом, по сравнению с топовыми чипами текущей архитектуры. В общем, каждый SM имеет 48 потоковых процессоров, четыре диспетчера и восемь блоков TMU.
GF114 содержит два кластера GPC, восемь мультипроцессоров SM и четыре 64-битных контроллера памяти, сблокированных с кэш-памятью второго уровня и восемью блоками ROP в каждом. Итого, в состав нового GPU входит 384 потоковых процессора, собранных в восемь мультипроцессоров по 48 штук в каждом. Более подробная информация об архитектурных изменениях мультипроцессоров дана в обзоре Geforce GTX 460.
Подсистема памяти GF114 осталась той же — каждый мультипроцессор имеет 64 КБ начиповой памяти, а GPU в целом содержит 512 КБ унифицированной кэш-памяти второго уровня, которая обслуживает все запросы по загрузке и сохранению данных. В отличие от топового чипа GF110, имеющего шесть контроллеров памяти по 64 бита, в состав GF114 включено четыре таких контроллера, что в сумме составляет 256-битную шину. По сравнению с GTX 460 пришлось ещё увеличить тактовую частоту примененной GDDR5-памяти, чтобы обеспечить достаточную пропускную способность.
Как и все остальные графические процессоры архитектуры Fermi, GF114 имеет очень сильные позиции по геометрической производительности и скорости рендеринга в приложениях, активно использующих тесселяцию. Среди таких можно назвать следующие игры DirectX 11: H.A.W.X. 2, Lost Planet 2, Metro 2033 и Civilization V.
Новая архитектура Nvidia использует несколько полиморфных движков (PolyMorph Engines) и блоков растеризации (Raster Engines), работающих параллельно. И сравнительно большое количество движков PolyMorph в GF114 обеспечивает высокую производительность тесселяции, а несколько растеризаторов быстро выполняют свою задачу по отбросу невидимых поверхностей и растеризации. Графический процессор, лежащий в основе Geforce GTX 560 Ti, имеет восемь движков PolyMorph и два растеризатора. А конкурирующий с ним Radeon HD 6870 имеет лишь один тесселятор и растеризатор, хотя и более эффективные, если их сравнивать один к одному.
Более интересно сравнение с Radeon HD 6950, имеющим уже по два тесселятора и растеризатора. И тут уже преимущество кого-либо по скорости обработки геометрии и тесселяции не столь очевидно. Всё решится в тестах производительности, например в бенчмарке Heaven, результаты которого вы увидите в третьей части нашего материала. В любом случае, GTX 560 Ti должен обеспечивать достаточно высокую производительность обработки геометрии, даже по сравнению со свежим топовым чипом AMD.
Ещё одно важное изменение GTX 560 Ti состоит в серьёзном повышении тактовых частот при одновременном снижении токов утечек. В отличие от референсной частоты GTX 460, равной 675/1350 МГц, для GTX 560 Ti её повысили до 822/1644 МГц, что на 22% выше. И вместе с увеличенным количеством активных исполнительных устройств, теоретический прирост производительности по сравнению с GTX 460 составляет почти 40%! Это должно вызвать приросты FPS в игровых тестах от 30% и выше, что мы обязательно проверим далее.
При этом возможности разгона GPU также остались довольно высокими, и ожидается выход фабрично разогнанных моделей от партнёров с частотами GPU выше 900 МГц. Но самой важной задачей последнего времени является оптимизация по энергетической эффективности, то есть одновременное повышение производительности и удержание приемлемого потребления. По данным Nvidia, Geforce GTX 560 Ti в реальных тестах обеспечивает более чем на 20% лучшее соотношение производительности и потребления, по сравнению с GTX 460 1GB.
Кстати, в обзоре GTX 460 мы предполагали будущий выход видеокарт на чипе GF104 со всеми активными 384 ALU и 64 TMU и более высокими частотами работы как GPU, так и видеопамяти. Вот GTX 560 Ti как раз и стал этим решением, хотя его частота даже превысила наши ожидания. Сильные стороны нового решения понятны — достаточная математическая производительность, очень высокая (самая высокая для видеокарт Nvidia) текстурная производительность, да и все остальные теоретические параметры неплохие. Среди возможных минусов решения — недостаток пропускной способности видеопамяти, который может ограничивать производительность нового решения в некоторых случаях.
Другие изменения
В этом разделе изменений минимум, и ничего особенного написать не получится, ведь новый Geforce GTX 560 Ti весьма похож на GTX 460. Как и GF104, новый чип среднего ценового диапазона поддерживает битстриминг аудиопотоков форматов Dolby True HD и DTS-HD при передаче сигнала по HDMI на внешние ресиверы, что может быть полезно для HTPC-применений.
Специально для работы на повышенных, по сравнению с GTX 460, тактовых частотах была изменена референсная плата, усилены цепи питания и улучшено устройство охлаждения видеокарты. В новом кулере применяется дополнительная медная тепловая трубка и большие по размеру радиатор и вентилятор. При этом кулер охлаждает не только сам графический процессор, но и микросхемы памяти и элементы в цепи питания.
Для защиты видеокарты и всей системы от повреждений, связанных с превышением возможностей линий питания, референсная видеокарта Geforce GTX 560 Ti использует уже знакомые нам технологии мониторинга, введённые в Geforce GTX 580. Эти элементы аппаратного мониторинга наблюдают за силой тока и напряжением на 12-вольтных линиях питания (PCI-E и 6-штырьковые дополнительные разъемы), драйвер опрашивает значения параметров и может снизить тактовую частоту GPU.
Напомним, что эта система ограничения питания работает исключительно для приложений, тестирующих стабильность системы (Furmark, OCCT), и не работает в случае игр, даже с учётом разгона. В этом её отличие от более сложной системы AMD, которая может снижать частоты и в играх. Кроме того, в случае Nvidia эта система мониторинга опциональна, и может не применяться на видеокартах, произведённых некоторыми партнёрами компании, если они так решат.
Теоретические выводы
Очевидно, что GF114 — это доработанный и улучшенный GF104. Обновленный GPU верхнего ценового диапазона выгодно отличается от своего предшественника увеличенным количеством активных исполнительных блоков, значительно повышенными тактовыми частотами и при этом — практически не изменившимся энергопотреблением и тепловыделением.
Новый графический процессор может похвастать всеми преимуществами графической архитектуры Fermi, и особенно тем, что в состав GPU входит восемь движков тесселяции и два блока растеризации, что очень важно для современных игр с поддержкой DirectX 11. Ещё один явный плюс Geforce GTX 560 Ti в том, что это теоретически самое мощное решение Nvidia по скорости текстурирования. По этому параметру GTX 560 Ti опережает даже топовую GTX 580! Это также должно положительно сказаться на скорости рендеринга во многих играх.
Всегда важно предлагать наиболее выгодные решения для среднего ценового диапазона, а сейчас это ещё своевременнее, ведь большинство игровых ПК не имеют в своём составе современных видеокарт с поддержкой DirectX 11. Одной из наиболее популярных видеокарт до сих пор является модель Geforce 8800 GT (а также её близнец 9800 GT), выпущенная весной 2007-го года по цене $200—250. В своё время эта видеокарта стала одной из наиболее популярных, и с GTX 560 Ti компания Nvidia хочет и может повторить этот успех.
Представленная сегодня модель может стать тем самым удачным апгрейдом для владельцев Geforce 8800 GT. В дополнение к новым возможностям DirectX 11, новая видеокарта принесёт удвоенную пропускную способность видеопамяти и увеличенное количество исполнительных блоков. И в целом, по средней производительности GTX 560 Ti должна обеспечить прирост скорости до двух-трёх раз, по сравнению с Geforce 8800 GT. Что вполне может мотивировать пользователей на такой апгрейд. И дело даже не столько в самих высоких FPS, а в том, что подобная смена поколений видеокарт даст возможность выставить более высокие настройки качества в играх, даже с поддержкой возможностей DX11.
Конечно, всё будет определяться игровыми тестами и розничной ценой в магазинах, но по теоретическим показателям GTX 560 Ti выглядит явно сильнее, чем конкурирующая модель Radeon HD 6870, и вполне вероятно, что её разогнанные варианты смогут конкурировать даже с Radeon HD 6950. Но всё это, повторимся, станет понятно лишь в третьей части статьи. Кроме того, рекомендованная цена GTX 560 Ti (для российского рынка) выглядит несколько завышенной, ведь HD 6870 уже сейчас продаются дешевле и могут подешеветь ещё.
Но в целом, можно сказать, что анонсированная модель Geforce GTX 560 Ti является отличным продолжателем дела Geforce GTX 460. Видеокарта, основанная на схожем GPU, произведённом на том же техпроцессе, должна обеспечить минимум на треть большую производительность — это очень хорошо!
Итак, в первой части мы исследовали теоретические особенности нового графического процессора GF114 и видеокарты на его основе, а следующая часть статьи будет посвящена практической части исследования в синтетических тестах, в которой мы сравним производительность нового решения Nvidia со скоростью других решений от обоих производителей дискретных GPU.
Nvidia Geforce GTX 560 Ti — Часть 2: Видеоплаты и синтетические тесты
