Причин
тому, что архитектура Fermi получилась такой, несколько: она
разрабатывалась с уклоном в профессиональное использование для
высокопроизводительных вычислений, высочайшая сложность привела к
огромному числу транзисторов в GPU и его большому размеру, что повлекло
за собой трудности в производстве и его дороговизну, а также высокие
энергопотребление и тепловыделение. В то же время с маркетинговой точки
зрения NVIDIA все же добилась своего – GeForce GTX 480 завоевала и
удерживает корону самой быстрой одночиповой видеокарты. Теперь же
компания представляет ее наследника – GeForce GTX 580, призванного
закрепить успех и избавиться от недостатков.
Плата GeForce GTX 580 и кулер в сборе
С
первого взгляда на данные об архитектуре новинки становится понятно,
что, несмотря на рост порядкового номера серии в названии модели, речь
идет не о новом поколении графической архитектуры, а о доработанном
старом. Впрочем, ставить это в упрек NVIDIA вряд ли стоит: во-первых, их
конкурент AMD поступил так же, месяц назад выпустив обновленные и
удешевленные видеокарты Radeon под видом новой серии Radeon HD 6800.
Во-вторых, для большинства современных игр производительности топовых
Fermi более чем достаточно, и с практической точки зрения наращивать ее
имеет смысл только для сверхвысоких разрешений и технологии 3D Vision,
удваивающей нагрузку на GPU. В будущем же, по мнению многих экспертов,
особенно ресурсоемких игр будет все меньше: ключевые из них
разрабатываются с акцентом на игровые консоли, а их быстродействие
серьезно уступает ПК.
Итак,
что же представляет собой новый флагман NVIDIA? GeForce GTX 580
основана на графическом процессоре GF110, содержащем 3 млрд.
транзисторов, производимом по нормам 40-нм техпроцесса. Отметим, что с
весны технологические линии TSMC, выпускающей GPU для NVIDIA и AMD, были
отлажены и улучшены, потому с точки зрения энергопотребления и
тепловыделения новый чип должен быть значительно лучше. С точки зрения
архитектуры GF110 сочетает в себе принципиальную структуру своего
предшественника с обновлениями, которые Fermi получила в течение года.
Тепловая камера радиатора
В
процессоре активны все блоки, в отличие от GeForce GTX 480, теперь он
содержит 512 шейдерных процессоров, 64 текстурных блока и 16 устройств
Polymoph Engine против 480, 60 и 15 соответственно у предшественника.
Остальные характеристики остались прежними: 48 блоков растеризации, 768
КБ кэша L2, шесть 64-битовых контроллеров памяти GDDR5, формирующих шину
шириной 384 бита, оснащается новинка также 1,5 ГБ памяти.
Чипы мониторинга потребления
Таким
образом, на первый взгляд GeForce GTX 580 должна обгонять бывшего
флагмана NVIDIA очень ненамного, однако есть и другие нововведения.
Во-первых, значительно увеличены тактовые частоты: теперь GPU работает
на 772 МГц, а шейдерный домен – на 1544 МГц, а не на 700/1400 МГц.
Память также немного ускорена – до 1 ГГц. Во-вторых, в составе GF110
используются обновленные текстурные блоки, впервые появившиеся в Fermi
на GeForce GTX 460. Они отличаются увеличенной вдвое производительности
при работе с текстурами в формате FP16, используемыми на сегодняшний
день в большинстве современных игр, что означает, в частности,
«бесплатный» режим HDR – он будет обрабатываться на полной скорости и не
снизит производительности. Кроме того, в современных игровых движках
зачастую используются 64-битные текстуры высокого разрешения для
определения геометрии, затенения и постобработки и т.п., потому это
усовершенствование можно считать одним из ключевых в GF110. Наконец,
третье новшество – переработанный алгоритм отсечения невидимых с точки
зрения игрока пикселей (Z-cull), который теперь более эффективно
определяет скрытые за другими объектами части сцены и изымает их из
обработки, освобождая ресурсы. NVIDIA заявляет о приросте в 8% в
эффективности данной операции, что делает свой вклад и в общую
производительность.
Схема ядра GF110
Особое
внимание было уделено тем особенностям Fermi, которые вызвали больше
всего нареканий: тепловыделению, энергопотреблению и шумности. Все блоки
GF110 были заново спроектированы с учетом недостатков и слабых мест,
обнаруженных в GF100, и теперь GPU имеет меньше токов утечек и,
следовательно, меньше греется.
NVIDIA комбинирует разные
транзисторы в GPU, размещая самые быстрые, но и самые подверженные
утечкам лишь в критичных к скорости переключения местах (в частности, в
шейдерном домене), медленные – в наименее чувствительных к латентности
(диспетчер ветвлений, кэш и т.п.), а большая часть ядра теперь строится
на базе сочетающих среднюю скорость с умеренными утечками, которых ранее
не было. Кроме того, значительно изменилась подсистема питания, как с
точки зрения элементной базы, так и в части управления. Теперь в ее
составе есть три датчика, замеряющих потребляемый видеокартой ток. В
случае, если он аномально высок, а драйвер замечает использование утилит
для стресс-тестирования (OCCT, FurMark), тактовые частоты автоматически
снижаются, чтобы сохранить заявленный уровень TDP.
Технические характеристики видеокарт
С
точки зрения честного сравнения с конкурентами это, конечно,
некорректно, однако NVIDIA можно понять: огромные показатели
энергопотребления, полученные для GeForce GTX 480, выявлены именно с
помощью утилит, которые многие пользователи не используют никогда, а
характерная для них нагрузка на видеокарту в реальных играх вообще не
встречается. Теперь мы наблюдаем нечто подобное ситуации с тепловыми
пакетами CPU в понимании AMD и Intel: первая для Phenom и Opteron
использует показатель ACP – среднего потребления, – а вторая для своих
процессоров указывает именно TDP, максимально допустимое
энергопотребление и тепловыделение. Отметим, что алгоритм защиты в
GeForce GTX 580 активируется только в вышеозначенных утилитах, в играх и
других программах видеокарта не «хитрит». Также стоит заметить, что
NVIDIA не первая, кто ввел ограничение: в AMD Radeon HD 5000 система
мониторинга также следит за режимом работы видеокарт, и в случае
превышения допустимой температуры элементов VRM снижает частоты (в
частности, это явно заметно на Radeon HD 5970, в которой эта функция
жизненно необходима, иначе есть реальная возможность сжечь видеокарту).
Некоторое
недоумение вызывает тот факт, что GeForce GTX 580 не содержит последней
ревизии движка PureVideo HD, ответственного за декодирование и
обработку видео. На практике это означает, что с этой видеокартой не
удастся организовать передачу цифрового сжатого звука в
lossless-форматах Dolby TrueHD и DTS-HD MA, а со стороны видео
ограничений нет – поддерживаются и MPEG-2, и MPEG-4 ASP, и MPEG-4 AVC,
включая и последнее пополнение в стандарте – стереоскопическое видео
MVC.
Система
охлаждения заметно видоизменена: вместо тепловых трубок радиатор
состоит из большой тепловой камеры, расположенной на всей площади его
подошвы, и тонких алюминиевых ребер. Привычный центробежный вентилятор
полностью выдувает горячий воздух наружу. Также переработаны алгоритмы
термоконтроля и управления кулером: вместо характерного для GeForce GTX
480 резкого скачка скорости вентилятора и, соответственно, его шумности
наблюдается ее плавный рост. В результате при максимальной загрузке
GeForce GTX 580 отчетливо слышно, но работать вполне комфортно. При этом
температурный режим серьезно улучшился: если предшественница резко
раскручивала кулер только при достижении 93-95оС и нередко перешагивала
за 100оС, то GeForce GTX 580 при максимальной загрузке с выключенным
алгоритмом снижения частот не достигла и 90оС. Кожух СО оптимизирован
для конфигураций SLI (в GeForce GTX 480 построению 3-way SLI несколько
мешала тепловая трубка). Графические интерфейсы представлены двумя
Dual-Link DVI и одним mini-HDMI. Видеокарта требует подключения двух
дополнительных разъемов питания: шести- и восьмиконтактного.
Естественно, поддерживаются все фирменные технологии NVIDIA – CUDA,
PhysX, 3D Vision, Surround и 3DTV Play.
Тестирование
NVIDIA GeForce GTX 580 демонстрирует, как из небольших улучшений
получается значительный прирост производительности. Превосходство новой
флагманской модели над предшественницей в разных приложениях составляет
от 11% до 28% благодаря большей эффективности в текстурировании,
ускоренной тесселяции и повышенным частотам. Более того, если ранее мы
говорили, что GeForce GTX 480 является самой быстрой одночиповой
видеокартой, но двухпроцессорный Radeon HD 5970 ее все же опережает, то
теперь можно констатировать, что новинка NVIDIA может отобрать трон и у
нее. Единственными тестами, где флагман AMD опередил GeForce GTX 580,
оказались 3DMark Vantage и Aliens vs. Predator, в других же свежая Fermi
минимально, но все же опережает Radeon HD 5970. Отметим, что пока вышла
только первая версия драйвера для GeForce GTX 580, потому в дальнейшем
отрыв может вырасти.
Наиболее
значительно отрыв новинки от GeForce GTX 480 проявляется при росте
разрешения в играх: большая производительность текстурных блоков и
дополнительный активный массив шейдерных процессоров позволяют быстрее
обрабатывать сложные сцены. Также стоит обратить внимание на показатели в
Unigine Heaven: движок этого теста крайне благосклонен к быстрым
тесселяторам Fermi, и тут GeForce GTX 580 просто вне конкуренции.
Подчеркнем значительное снижение энергопотребления: оно упало на 30-35
Вт в наиболее тяжелых играх. При максимальной же загрузке в FurMark с
выключенным программным ограничением тока в нашем тестовом стенде
GeForce GTX 580 показала идентичные предшественнице результаты, что
довольно интересно: похоже, прирост активных функциональных блоков и
частоты нивелируют оптимизации ядра и системы питания.
В
целом NVIDIA GeForce GTX 580 – это, безусловно, успех. В этой
видеокарте недостатки архитектуры Fermi наконец исправлены, в итоге она
более чем быстра, и при этом работать с ней комфортно: она не шумит,
заметно меньше греется и потребляет энергии. Возможно, пока
преждевременно говорить о свержении ATI Radeon HD 5970 с трона самого
быстрого акселератора на рынке, однако с точки зрения производительности
между ней и новинкой NVIDIA уже наблюдается шаткое равенство, а
рассматривая удобство пользования, можно уверенно отдавать предпочтение
GeForce GTX 580.
Осталось подождать конца ноября, когда AMD
представит топовые модели новой линейки Radeon HD 6900, и тогда можно
будет уже точно сказать, удалось ли NVIDIA завоевать безоговорочную
победу. Пока же сравнивать новинку с Radeon HD 5870 и HD 6870 попросту
бессмысленно: хоть они и стоят на $200-250 дешевле, разница в
производительности также очень велика.
