::>Видеокарты >2016 > NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

Обзор и тестирование видеокарты NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition на базе NVIDIA Pascal

19-06-2016

Первое поколение 28-нм микроархитектуры NVIDIA Maxwell было представлено 18 февраля 2014 года в моделях NVIDIA GeForce GTX 750 и NVIDIA GeForce GTX 750 Ti. Ожидалось, что через полгода выйдет второе ее поколение, но уже на основе 20-нм техпроцесса. И действительно, 18 сентября 2014 года дебютировало второе поколение NVIDIA Maxwell в высокопроизводительных моделях NVIDIA GeForce GTX 970 и NVIDIA GeForce GTX 980. Вот только использовали они все то же 28-нм техпроцесс. То ли NVIDIA изначально не планировала переходить на 20 нм, то ли у TSMC возникли сложности с освоением новой технологии, то ли AMD не удивила уровнем производительности конкурентных аналогов. Одним словом, в течение двух лет на рынке доминировала 28-нм микроархитектура NVIDIA Maxwell.

Согласно исследованиям аналитической компании Jon Peddie Research, именно в 2014 году позиции AMD на рынке десктопной графики (включая интегрированную графику в APU) опустились ниже 20%. А вот кривая NVIDIA показала восходящую тенденцию. То есть ставка на снижение энергопотребления с одновременным повышением быстродействия полностью себя оправдала. Особенно в мобильных системах, где NVIDIA полностью переиграла AMD по количеству успешных дизайнов.

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

Но индустрия спешит вперед, и компания TSMC уже успешно освоила 16-нм технологию FinFET. Intel и Samsung разобрались с 14-нм FinFET для производства сложных чипов, таких как центральные или графические процессоры. Одним словом, 2016 год – время очередного столкновения в некоторых сегментах. В данном случае – на рынке видеокарт. Позиции NVIDIA будет отстаивать микроархитектура NVIDIA Pascal. Конкуренцию ей составят 14-нм AMD Vega в сегменте Hi-End, а также AMD Polaris в категориях Middle-End и Performance. То есть лето и осень обещают быть жаркими и напряженными. Знакомство с NVIDIA Pascal мы начнем с топового на данный момент представителя – NVIDIA GeForce GTX 1080. Для начала давайте сравним между собой текущее и новое поколение графических адаптеров компании NVIDIA:

Модель	NVIDIA GeForce GTX 970	NVIDIA GeForce GTX 1070	NVIDIA GeForce GTX 980	NVIDIA GeForce GTX 1080	NVIDIA GeForce GTX 980 Ti
Техпроцесс, нм	28	16 FinFET	28	16 FinFET	28
GPU	NVIDIA GM204-200-A1	NVIDIA GP104-200-A1	NVIDIA GM204-400-A1	NVIDIA GP104-400-A1	NVIDIA GM200-310-A1
Микроархитектура	NVIDIA Maxwell 2.0	NVIDIA Pascal	NVIDIA Maxwell 2.0	NVIDIA Pascal	NVIDIA Maxwell 2.0
Площадь кристалла, мм²	398	314	398	314	601
Количество транзисторов, млрд.	5,2	7,2	5,2	7,2	8,0
Количество CUDA-ядер	1664	1920	2048	2560	2816
Количество текстурных блоков	104	120	128	160	176
Количество растровых блоков	56	64	64	64	96
Базовая / динамическая частота GPU, МГц	1050 / 1178	1506 / 1683	1127 / 1216	1607 / 1733	1000 / 1076
Тип видеопамяти	GDDR5	GDDR5	GDDR5	GDDR5X	GDDR5
Объем, ГБ	4	8	4	8	6
Эффективная частота памяти, МГц	7 012	8 008	7 012	10 008	7 012
Разрядность шины, бит	256	256	256	256	384
Пропускная способность, ГБ/с	224,4	256,3	224,4	320	337
Вычислительная мощность, TFLOPS	3,494	5,783	4,616	8,228	5,632
TDP, Вт	148	150	165	180	250
Рекомендованная стоимость на старте продаж, $	329	379 / 449	549	599 / 699	649

Как видим, общая тенденция к увеличению производительности и уменьшению энергопотребления сохранилась. Например, NVIDIA GeForce GTX 1070 по вычислительной мощности номинально превосходит NVIDIA GeForce GTX 980 Ti, а уровень ее TDP на 100 Вт ниже. В свою очередь NVIDIA GeForce GTX 1080 на 78% улучшила показатель уровня производительности по сравнению со своим предшественником. А ее тепловой пакет при этом возрос лишь на 9%. Достижению этого сопутствовали как улучшения в микроархитектуре, так и ряд технологий. Более того, NVIDIA добавила и некоторые интересные функции (например, HDR или Ansel), которые напрямую не влияют на скорость вычислений, но делают погружение в виртуальный мир компьютерной графики еще ярче и приятнее. О них мы и поговорим далее.

Микроархитектура и новые технологии

Поскольку NVIDIA Pascal совершил огромный прыжок с 28-нм технологии на 16-нм FinFET, то вносить кардинальные изменения в его структуру компания NVIDIA не стала. К тому же NVIDIA Maxwell отлично себя показала как в плане производительности и балансировки нагрузок, так и в вопросе энергоэффективности, поэтому решение лишь немного доработать этот дизайн вполне логичное.

Структурная схема графического процессора NVIDIA GP100

На данный момент графический процессор NVIDIA GP104, который и лежит в основе NVIDIA GeForce GTX 1080 и NVIDIA GeForce GTX 1070, является вторым по старшинству после NVIDIA GP100. Похожую ситуацию мы наблюдали и в семействе NVIDIA Maxwell: NVIDIA GM204 использовался для видеокарт NVIDIA GeForce GTX 970 и NVIDIA GeForce GTX 980, а NVIDIA GM200 – для NVIDIA GeForce GTX 980 Ti и NVIDIA GeForce GTX TITAN X. Однако есть и одна важная разница: NVIDIA GP100 установлен в профессиональном ускорителе NVIDIA Tesla P100 для дата-центров, и в своей структуре он использует специальные CUDA-ядра для вычислений двойной точности (FP64) наряду с обычными. В играх и большинстве повседневных программах они не задействованы, поэтому особой пользы от них нет. Существует пока неофициальная версия о наличии GPU NVIDIA GP102. Предположительно именно он ляжет в основу видеокарты NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti и новой модели серии NVIDIA GeForce GTX TITAN.

Структурная схема графического процессора NVIDIA GP104

Структурная схема графического процессора NVIDIA GM204

Структурная схема кластера TPC в NVIDIA GP104 (слева) и NVIDIA GM204 (справа)

Структурно графический процессор NVIDIA GP104 разбит на четыре вычислительных кластера (Graphics Processing Cluster (GPC)), как и NVIDIA GM204. Однако переход на более тонкий техпроцесс позволил увеличить количество потоковых мультипроцессоров (Streaming Multiprocessor (SM)), поэтому у новинки в каждом GPC используется по пять SM-блоков вместо четырех у NVIDIA GM204.

Уже традиционно SM-блок вместе с движком PolyMorph Engine объединены в Texture Processor Cluster (TPC). Структура TPC у NVIDIA GP104 практически не изменилась по сравнению NVIDIA GM204. Ключевое различие заключается в интеграции четвертого поколения PolyMorph Engine с блоком Simultaneous Multi-Projection, которого не было раньше.

Если мы нырнем еще глубже в микроархитектуру и заглянем в SM-блок, то увидим, что он включает в себя 4 планировщика (Warp Scheduler), 128 CUDA-ядер, регистровый файл общим объемом 256 КБ, кэш-память L1 объемом 48 КБ и 8 текстурных блоков – тут все без изменений.

Общая структура контроллера памяти немного изменилась - вместо четырех 64-битных используются восемь 32-битных, но в общем счете получаем ту же 256-битную шину, что и у NVIDIA GM204. Для более наглядного восприятия давайте сведем всю обозначенную информацию в одну таблицу:

Видеокарта	NVIDIA GeForce GTX 1080	NVIDIA GeForce GTX 980
Графический процессор	NVIDIA GP104-400	NVIDIA GM204-400
Техпроцесс, нм	16 FinFET	28
Площадь кристалла, мм²	314	398
Общее количество транзисторов, млрд.	7,2	5,2
Количество кластеров GPC	4	4
Количество кластеров TPC	20	16
Количество SM-блоков	20	16
Количество CUDA-ядер	2560	2048
Количество текстурных блоков	160	128
Количество растровых блоков	64	64
Объем кэш-памяти L2, КБ	2048	2048
Скорость выборки текстур, гигатекселей/с	257,1	144,3
Скорость закраски, гигапикселей/с	102,8	72,1

NVIDIA GPU Boost 3.0

После короткого погружения в микроархитектуру, давайте рассмотрим наиболее интересные технологии, дебютирующие в NVIDIA Pascal. Первая на очереди – технология динамического разгона NVIDIA GPU Boost 3.0. Она позволяет в индивидуальном порядке получить более высокие показатели тактовых частот. Принципиальное отличие от GPU Boost 2.0 заключается в большем контроле со стороны пользователя. Раньше смещение динамической частоты относительно номинальной скорости GPU было строго фиксированным. Но ведь возможности каждого графического процессора, то есть максимальные частотные кривые в рамках заданных температурных рамок, разные. Например, одни могут повышать скорость от 1733 до 2000 МГц, а другие – от 1733 до 1800 МГц. Поэтому GPU Boost 3.0 позволяет задать смещение частоты в турборежиме для каждого отдельно взятого графического процессора и на всем промежутке возможных напряжений.

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

Для этого в утилитах для оверклокинга добавлена соответствующая функция. На первом этапе работы она протестирует установленную в системе видеокарту и составит для нее индивидуальную кривую максимально возможных динамических частот для каждого заданного напряжения. На втором этапе пользователь в автоматическом или в ручном режиме указывает оптимальные показатели динамических частот, чтобы они использовали возможности текущего GPU по максимуму, но не превышали безопасных температурных рамок.

GDDR5X

Использование HBM в моделях линейки AMD Radeon R9 FURY позволяет существенно улучшить производительность подсистемы видеопамяти. Но вместе с тем это повышает сложность изготовления графического процессора и его конечную стоимость. Поэтому NVIDIA приберегла стандарт HBM2 для GPU NVIDIA GP100 (и, возможно, NVIDIA GP102), а вот в NVIDIA GP104 интегрирован контроллер с поддержкой стандартов GDDR5X и GDDR5. Первый тип памяти предназначен для NVIDIA GeForce GTX 1080, второй – для NVIDIA GeForce GTX 1070.

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

Вкратце напомним, что стандарт GDDR5X позволяет передавать четыре бита данных за такт (Quad Data Rate) вместо двух (Double Data Rate) у GDDR5. Также с 8n до 16n увеличилась предварительная выборка данных (prefetch). В результате пропускная способность интерфейса на контакт увеличилась с 7-8 до 10-12 Гбит/с. Для используемой памяти GDDR5X в модели NVIDIA GeForce GTX 1080 этот показатель как раз и составляет минимальные 10 Гбит/с. В последующих поколениях микросхем планируется довести его до 16 Гбит/с. Но даже показатель в 10 Гбит/с на контакт позволил увеличить пропускную способность памяти новой видеокарты до 320 ГБ/с при 256-битной шине, что потребовало изменений в дизайне контроллера памяти и печатной платы. Напомним, что у NVIDIA GeForce GTX 980 этот параметр составляет 224,4 ГБ/с при аналогичной разрядности шины. А у NVIDIA GeForce GTX 980 Ti – 336 ГБ/с при 384-битной шине.

К другим ключевым преимуществам GDDR5X относится увеличенный максимальный объем одной микросхемы (с 8 до 16 Гбит), что позволяет реализовать большую общую емкость подсистемы видеопамяти при одинаковом количестве чипов, и уменьшенное напряжение питания (с 1,5 до 1,35 В), что ведет к повышенной энергоэффективности. К тому же в стандарте прописана необходимость управления скоростью микросхем памяти от уровня их температуры. Теоретически, это должно повысить внимание разработчиков к эффективности охлаждения чипов памяти.

Memory Comptression

Увеличенная пропускная способность памяти – это большое преимущество, но дополнительный бонус к скорости работы подсистемы видеопамяти и видеокарты в целом обеспечивает четвертое поколение метода компрессии на основе разницы цвета (Delta Color Compression). Суть его работы заключается в обнаружении групп пикселов с минимальным различием в цвете. А затем они кодируются с помощью двух показателей: базового цвета и разницы (дельты) между базовым и реальным цветом.

Третье поколение этой технологии использовалось в NVIDIA Maxwell. По сравнению с ним NVIDIA Pascal улучшил алгоритм сжатия 2:1, а также добавил режимы 4:1 и 8:1. Если же в изображении используется очень много различных оттенков, то сжатие может и не осуществляться.

Оригинальное изображение (слева), сжатие в NVIDIA Maxwell (по центру), сжатие в NVIDIA Pascal (справа)

Для наглядной демонстрации преимуществ работы движка Pascal Memory Compression Engine над Maxwell Memory Compression Engine компания NVIDIA использовала кадр из игры Project CARS. Пурпурным цветом закрашены области изображения, которые удалось сжать. В результате этой процедуры уменьшается объем данных, циркулирующих между памятью, кэшем L2, текстурными блоками, буфером кадра и другими блоками графического процессора. В цифровом эквиваленте движок Pascal Memory Compression Engine добавляет 20% к показателю пропускной способности, теоретически увеличивая его до 384 ГБ/с.

В общей сложности сочетание более высокой пропускной способности GDDR5X-памяти и улучшенных алгоритмов сжатия информации обеспечивают прирост производительности подсистемы видеопамяти NVIDIA GeForce GTX 1080 относительно NVIDIA GeForce GTX 980 на уровне 70%.

Async Compute: Dynamic Load Balancing и Pixel Level Preemption

До сентября 2015 года многие даже и не подозревали о технологии асинхронных вычислений (Async Compute) и ее влиянии на итоговую производительность компьютера, поскольку API DirectX 11 ее попросту не использует. А вот в DirectX 12 разработчики могут применять ее для оптимизации задействованных ресурсов. Дело в том, что при рендеринге игровой сцены компьютер просчитывает множество сложных эффектов (тени, свет, физику поведение объектов, алгоритм работы AI и другие). В DirectX 11 он это делает в последовательном режиме, шаг за шагом, поэтому задержка на одном этапе тормозит весь процесс. А в DirectX 12 появилась возможность параллельного вычисления. Например, одна часть системы занимается сложным расчетом эффектов света, а другая тем временем обрабатывает поведение AI или занимается другими стадиями подготовки изображения. Такой сценарий отлично иллюстрирует работу одной из составных частей Async Compute – технологии динамической балансировки нагрузок (Dynamic Load Balancing).

В NVIDIA Maxwell используется статическая балансировка, при которой одна часть ресурсов выделяется на графические задачи, другая – на вычислительные. Если, например, первая справилась со своей работой быстрее, то она некоторое время простаивает без нагрузки. Динамическая балансировка в NVIDIA Pascal использует всеми любимый принцип: кто справился быстрее, тот помогает отстающему. В результате многие задачи решаются более оперативно.

Второй вариант использования асинхронных вычислений – технология Pixel Level Preemption – отлично подойдет для тех задач, которые следует делать либо вовремя, либо не делать вообще. Например, она помогает реализовать алгоритм Asynchronous TimeWarp (ATW) в VR-шлемах. Системы виртуальной реальности сами по себе требуют много вычислительных ресурсов, а пользователь своими резкими вращениями головой добавляет нагрузку на графический процессор, ведь изменение ее положения в пространстве требует обработки уже другого кадра. Поэтому если система не успела вовремя закончить просчет кадра до его вывода на экран, то он теряет свою актуальность и вычислительные ресурсы необходимо направить на другие задачи. В такой ситуации технология Pixel Level Preemption прервет его рендеринг, при необходимости выгрузит результат в память и займется другой задачей.

Simultaneous Multi-Projection

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

При взгляде на микроархитектуру мы упоминали, что ключевое различие в схеме кластера TPC между NVIDIA Pascal и NVIDIA Maxwell заключается в интеграции четвертого поколения PolyMorph Engine с блоком Simultaneous Multi-Projection. Он отвечает за реализацию одноименной технологии, суть работы которой сводится к достоверному проецированию геометрических 3D-объектов на плоских экранах в зависимости от угла просмотра.

Проекция в одной плоскости (слева), некорректная проекция в нескольких плоскостях (по центру), корректная проекция благодаря Simultaneous Multi-Projection

Монитор – это наше окно в мир 3D-графики. На одном экране мы можем наблюдать очень качественную 3D-картинку. Но если установить, например, три экрана со смещением друг к другу, то картинка будет и дальше обрабатываться лишь в одной проекции, а смотреть на нее мы уже будем под тремя разными углами. В таком случае создается впечатление, что достоверная геометрия реализована лишь на центральном экране, расположенном перпендикулярно взгляду пользователя. А вот боковые дисплеи будут искажать картинку. Именно в этом случае Simultaneous Multi-Projection обеспечит корректность восприятия.

Другой пример использования этой технологии – VR. Она отрисовывает геометрию для правого и левого глаз одновременно за один проход, что обеспечивает повышенный уровень производительности для шлемов виртуальной реальности. Дополнительно она позволяет оперировать меньшим объемом данных, снижая необходимое для комфортного восприятия разрешение изображения в Oculus Rift с 4,2 до 2,8 Мп. Это трансформируется в экономию вычислительных ресурсов и времени на их обработку. В результате NVIDIA Pascal демонстрирует отличную производительность в VR-бенчмарках.

Аппаратное декодирование видео и HDR

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

Микроархитектура NVIDIA Pascal принесла с собой улучшения в блоке вывода изображения на экран. Например, появилась возможность аппаратного кодирования и декодирования видеопотока в HEVC с глубиной цвета 10 или 12 бит на канал, улучшено декодирование H.264 и некоторых других стандартов.

Однако настоящим прорывом обещает стать High Dynamic Range (HDR). Мониторы с ее поддержкой могут воспроизводить 75% видимого цветового спектра, что в два раза больше, чем у современных экранов. Максимальная яркость у них увеличится до 1000 кд/м² (сейчас – 250 – 350 кд/м²), а статическая контрастность – до 10 000:1 (сейчас 1 000:1 для TN и IPS, 3 000:1 для VA).

Видео и игры для HDR обещают буйство красок и настоящее пиршество для глаз. Поэтому если вы в ближайшей перспективе планировали покупать новый монитор, то рекомендуем подождать выхода HDR-совместимых моделей, которые должны дебютировать до конца года.

Fast Sync

Показатели в игре Counter-Strike: Global Offensive

В посвященном технологии NVIDIA G-SYNC материале мы подробно разобрались в недостатках работы технологии вертикальной синхронизации (V-SYNC On). Наибольшие проблемы она создает любителям динамичных игр и онлайн-проектов, где высокая частота кадров сопутствует низким задержкам в смене игровой обстановки. Поэтому многие пользователи попросту выключают ее и не обращают внимание на возможные разрывы кадров. В качестве альтернативы NVIDIA Pascal предлагает технологию Fast Sync, которая позволяет устранить артефакты изображения и сохранить сравнительно низкие задержки вывода кадров на экран.

В чем же заключается ее суть? Во-первых, вся цепочка подготовки кадра условно делится на две независимые части. В первую входит игровой движок, драйвер и графический процессор. Их задача – обеспечивать максимально быстрый рендеринг каждой сцены, независимо от частоты обновления экрана. То есть наследуется принцип работы с выключенной вертикальной синхронизацией (V-SYNC Off). За условной пунктирной чертой на рисунке находится вторая часть – первичный буфер (Front Buffer), вторичный буфер (Back Buffer), буфер LRB (Last Rendered Buffer) и сам экран. Эта часть уже ориентируется на частоту обновления экрана, чтобы кадр выводился целиком, без каких-либо разрывов. То есть наследуется принцип работы V-SYNC On.

Вся система взаимодействует следующим образом: после рендеринга готовый кадр попадает в Back Buffer, который сразу же после этого меняется именами с Last Rendered Buffer, чтобы графический процессор имел место для хранения нового кадра (смена именами заменяет процесс копирования). То есть Back Buffer получает готовый кадр для вывода на экран и становится Last Rendered Buffer, а Last Rendered Buffer становится Back Buffer и готов к приему нового кадра от графического процессора. Как только монитор запрашивает новый кадр, сразу же Last Rendered Buffer с готовым изображением меняется именами с Front Buffer, поскольку именно из него информация подается на экран. Таким образом, GPU может обрабатывать кадры с максимально возможной скоростью, а карусель между тремя буферами гарантирует, что они не пропадут бесследно и на экран будет выводится нужный кадр без больших задержек и разрывов. Вот только Fast Sync эффективно работает для тех игр, в которых скорость воспроизведения выше частоты обновления экрана. Для обычных мониторов она составляет 60 Гц. Если уровень FPS выше 60, тогда есть смысл использовать Fast Sync. Если ниже, тогда плавность картинки обеспечит NVIDIA G-SYNC.

Multi-GPU

Если вы планируете использовать несколько графических адаптеров NVIDIA Pascal в режиме NVIDIA SLI, особенно для поддержки экранов с высокими разрешениями, тогда вам просто необходим новый мостик High Bandwidth SLI Bridge (SLI HB Bridge).

В отличие от стандартного, он использует оба SLI-коннектора на печатной плате видеокарты. Также с 400 до 650 МГц повысилась частота работы комбинированного SLI-интерфейса. В результате существенно возрастает его пропускная способность, что и позволяет реализовать комфортную поддержку 4K- и 5K-экранов.

И еще один важный момент: теперь компания NVIDIA не рекомендует использовать 3 или 4 видеокарты в режиме NVIDIA SLI. Дело в том, что масштабирование производительности для режима NVIDIA SLI в играх и программах − достаточно сложный и трудоемкий процесс, поэтому NVIDIA решила ограничиться оптимизацией под 2 видеокарты. Чтобы разблокировать режим 3-Way или 4-Way NVIDIA SLI, пользователям необходимо будет загрузить бесплатную утилиту Enthusiast Key из официального сайта NVIDIA, которая поможет активировать необходимые настройки. В качестве альтернативы NVIDIA предлагает использовать режимы «Multi Display Adapter (MDA)» или «Linked Display Adapter (LDA)» в совместимых DirectX 12 играх, которые могут реализовать поддержку 4 видеокарт.

NVIDIA Ansel

С каждым годом компьютерная графика в играх становится все более красочнее и реалистичнее. Среди многих людей бытует мнение, что компьютерные игры – это новый вид искусства, поэтому некоторые художники и фотографы всячески популяризируют процесс захвата наиболее удачных игровых кадров. Вот только разработчики обычно не уделяют этому много внимания, поэтому выбрать нужный ракурс достаточно сложно, особенно в динамичном игровом процессе.

Но теперь есть технология NVIDIA Ansel, обещающая настоящий прорыв в этом вопросе. Для ее реализации в программный код игры необходимо будет добавить определенные фрагменты: для The Witness – это около 40 строк кода, а для The Witcher 3: Wild Hunt – около 150, то есть сущие пустяки по сравнению с общим объемом.

Взамен она предоставляет уникальные возможности:

свободную камеру, позволяющую выбрать нужный ракурс для создания максимально эффектного скриншота;
фильтры постобработки, которые позволяют поиграться с различными цветовыми эффектами;
возможность захвата снимков с разрешением, которое в 32 раза превышает максимальное разрешение экрана;

поддержку высокого цветового спектра для последующего экспорта снимка в Adobe Photoshop;

съемку 360-градусных фото для дальнейшего просмотра с помощью VR-устройств.

Поддержка технологии Ansel уже заявлена для Tom Clansy’s The Division, The Witness, Lawbreakers, The Witcher 3, Paragon, Fortnite, Obduction, No Man's Sky и Unreal Tournament. Со временем наверняка и другие проекты присоединятся к этому списку.

NVIDIA VRWorks

VR – это один из новых мощных драйверов для рынка компьютерных технологий в целом и игр в частности. Пока это достаточно дорогое удовольствие с ограниченным количеством контента, но перспективы у него очень большие. Прекрасно это понимая, NVIDIA оперативно выпустила обновленный пакет инструментов NVIDIA VRWorks. Он включает в себя различные технологии, инструменты и библиотеки полезных функций, которые существенно упрощают разработчикам процесс создания программ и игр под VR. В результате программисты экономят время и ресурсы, используя готовые и протестированные инструменты, а пользователи получают более реалистичный контент. Конечно, при условии, что используют совместимую видеокарту компании NVIDIA.

Для лучшего понимания возможностей NVIDIA VRWorks предлагаем посмотреть демонстрационный ролик, отображающий и объясняющий преимущества использования одной из ее технологии − VRWorks Audio.

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

А теперь давайте перейдем к рассмотрению самой видеокарты NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition. Во время ее презентации компания NVIDIA смутила многих незнакомой приставкой к названию («Founders Edition»). К тому же стоимость этой версии на $100 выше минимальной цены для партнерских адаптеров ($699 против $599). Мгновенно возникли предположения о каких-либо ее дополнительных возможностях или преимуществах. Но компания NVIDIA оперативно все объяснила.

Раньше она не продавала сами видеокарты, а преимущественно разрабатывала графические процессоры и создавала для них эталонные дизайны печатных плат. Они служили в качестве референсных образцов для партнеров или тестовых образцов для прессы. Да, некоторые из них в ограниченном количество попадали в продажу, но это не носило массового характера. Теперь же инженеры NVIDIA создали специальный образец для рынка – Founders Edition. В нем используется качественная многослойная печатная плата, надежная элементная база и достаточно эффективная система охлаждения. Именно модификации Founders Edition первыми будут поступать на рынок для самых нетерпеливых пользователей и для фанатов компании NVIDIA.

Спецификация

Модель	NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition
Техпроцесс, нм	16 FinFET
GPU	NVIDIA GP104-400-A1
Микроархитектура	NVIDIA Pascal
Количество CUDA-ядер	2560
Количество текстурных блоков	160
Количество растровых блоков	64
Базовая / динамическая частота GPU, МГц	1607 / 1733
Тип видеопамяти	GDDR5X
Объем, ГБ	8
Эффективная частота, МГц	10 008
Разрядность шины, бит	256
Пропускная способность, ГБ/с	320
Внутренний интерфейс	PCI Express 3.0 x16
Внешние интерфейсы	1 x DVI-D 1 x HDMI 2.0b 3 x DisplayPort 1.4
Критическая температура GPU, °C	94
Дополнительный коннектор питания	1 х 8-контактный
Рекомендованная мощность блока питания, Вт	500
Размеры, согласно официальному сайту (согласно собственным измерениям), мм	267 х 111 (282 х 120)
TDP, Вт	180
Рекомендованная стоимость на старте продаж, $ / грн. / руб.	699 / 21 490 / 54 990
Драйверы	Свежие драйверы можно скачать с сайта производителя GPU
Сайт производителя	NVIDIA

Внешний вид

К нам на тестирование NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition поступила без фирменной упаковки и комплекта поставки. В продаже вы можете встретить ее варианты от партнеров NVIDIA (ASUS, GIGABYTE, EVGA, MSI, Palit и других вендоров). Все они используют полностью одинаковый дизайн и частотную формулу, а отличаются оформлением самой упаковки, фирменным логотипом и комплектом поставки.

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

NVIDIA GeForce GTX 980

Внешне новинка напоминает своего предшественника (NVIDIA GeForce GTX 980). Вот только алюминиевый кожух получился более многогранным, что придает общему образу агрессивный и стильный внешний вид. На обратной стороне присутствует пластина жесткости, которая выполняет сразу две функции: защищает текстолит и установленные на нем компоненты, а также сопутствует дополнительному охлаждению.

На интерфейсной панели NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition присутствуют исключительно цифровые порты:

1 x DVI-D;
1 x HDMI 2.0b;
3 x DisplayPort 1.4.

Максимальное разрешение составляет 7680 х 4320 при частоте развертки 60 Гц.

Под системой охлаждения скрывается печатная плата с привычным расположением компонентов: центральное место занимает графический процессор, вокруг которого расположились восемь микросхем GDDR5X-памяти.

Правее от него можно заметить 5+1-фазную подсистему питания (в NVIDIA GeForce GTX 980 используется 4+1-фазный дизайн). В ее цепях установлены высококачественные компоненты: тантал-полимерные конденсаторы и ферритовые дроссели.

А в качестве ШИМ-контроллера задействована микросхема uP9511P производства uPI Semiconductor, которая приютилась на обратной стороне печатной платы.

Подача питания ко внутренним компонентам NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition осуществляется с помощью слота PCI Express 3.0 x16 и одного 8-контактного разъема PCIe (в NVIDIA GeForce GTX 980 было два 6-контактных). Система охлаждения слегка препятствует подключению соответствующего кабеля.

Для реализации связок NVIDIA SLI на верхней стороне, возле интерфейсной панели, можно встретить два соответствующих интерфейса.

В основе NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition находится 16-нм графический процессор NVIDIA GP104-400-A1, который включает в себя 2560 CUDA-ядер, 160 текстурных и 64 растровых блока. Базовая частота его работы составляет 1607 МГц, а динамическая определяется диагностическими утилитами как 1733 или 1734 МГц.

Память новинки, общим объемом 8 ГБ, набрана с помощью восьми GDDR5X-микросхем компании Micron. Эффективная частота их работы достигает 10 008 МГц, а пропускная способность – 320 ГБ/с.

Напоследок во внешнем виде выделим подсветку надписи «GEFORCE GTX» на верхней панели. Цвет и режим работы иллюминации менять нельзя.

Система охлаждения

Система охлаждения NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition состоит из низкопрофильного радиатора, который накрывает практически всю лицевую сторону печатной платы, испарительной камеры, напрямую контактирующей с графическим процессором, алюминиевого радиатора и одного вентилятора радиальной формы. В хвостовой части можно заметить еще один небольшой радиатор, а обратную сторону текстолита закрывает пластина жесткости, состоящая из двух половинок.

Низкопрофильный радиатор контактирует с микросхемами памяти и элементами подсистемы питания через термоинтерфейс. Что же касается вентилятора, то его диаметр составляет 66 мм, а высота – 22 мм.

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

В автоматическом режиме работы системы охлаждения, при максимальной нагрузке температура графического процессора достигала 82°С. Вентилятор вращался на 57% от своей максимальной скорости, создавая слабый фоновый шум, ниже среднего уровня, который абсолютно не мешал работе. Напомним, что критической для ядра считается температура в 94°С.

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

После принудительной установки скорости вентилятора на 100%, температура GPU снизилась до 69°С, а шум поднялся чуть выше среднего уровня, за пределы акустического комфорта.

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

В режиме простоя кулер работал почти бесшумно на 27% от своей максимальной мощности, охлаждая GPU до 34°С. В процессе тестирования система охлаждения функционировала стабильно и прогнозировано, без каких-либо проблем. Также не было зафиксировано никаких посторонних шумов, например, высокочастотного писка дросселей. Что же касается эффективности, то в целом кулер справляется со своей задачей, но в автоматическом режиме хотелось бы видеть более низкие цифры. Все же до критической отметки остается лишь 12°С.

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

Также при тестировании кулера замечены кратковременные просадки частот графического процессора и памяти сразу после запуска стресс-теста. Однако очень быстро показатели стабилизируются и дальше никаких проблем не было. Возможно, это программная ошибка, которая будет исправлена в ближайших обновлениях драйвера.

Тестирование

При тестировании использовался Стенд для тестирования Видеокарт №4

Процессор	AMD Ryzen 9 5900X (Socket AM4, 12/24 x 3,7 – 4,8 ГГц, 105 Вт TDP) / Intel Core i7-8700K (Socket LGA1151, 3,7 ГГц, L3 12 МБ) @4,7 ГГц/ Intel Core i7-980X Extreme Edition (Socket LGA1366, 3,33 ГГц, L3 12 МБ) @ 4,1 ГГц
Материнская плата	MSI MEG X570 GODLIKE (AMD X570, Socket AM4, DDR4, ATX) / ASUS TUF Z370-PRO GAMING (Socket LGA1151, Intel Z370, DDR4, ATX)/ MSI Big Bang-XPower (Socket LGA1366, Intel X58 Express, DDR3, ATX)
Кулер	be quite! SILENT LOOP 2 240mm / Scythe Mugen 3 Rev. B PCGH Edition (Socket LGA1155, 40,17 CFM, 6 мм, 10,7 дБ) / Deepcool NEPTWIN V2
Оперативная память	2 x16 ГБ DDR4-4000 G.SKILL TridentZ Neo F4-4000C18D-32GTZN / 2 x 8 ГБ DDR4-3200 Patriot Viper Elite PVE416G280C6KBL/ 3 x 2 ГБ Kingston DDR3-2250 (KHX2250C9D3T1FK3/6GX)
Накопители	GOODRAM Iridium Pro 240 ГБ; Patriot Burst Elite 2 ТБ / HyperX Savage SSD 480 GB / HDD WD Caviar Green 3 ТБ (WD30EZRX), HDD WD VelociRaptor 1 ТБ (WD1000DHTZ) / SSD Transcend SSD370 256 GB, HDD Samsung HD154UI
Блоки питания	be quite! DARK POWER 12 1200 Вт / Seasonic X-1050 Gold (SS-1050XM Active PFC) / Seasonic SS-1200XP Active PFC F3, 1200 Вт
Корпус	be quiet! DARK BASE PRO 900 Orange rev.2 / CHIEFTEC LF-01B (Middle Tower) / Cooler Master COSMOS SE
Монитор	ASUS PB287Q, 4K Ultra HD / 3 x Dell UltraSharp U2212HM Black (E-IPS, Full HD)
Операционная система	Microsoft Windows 10 64-bit / Microsoft Windows 7 64-bit SP1
Мышь + коврик и клавиатура	Razer Imperator 2012 + Razer Goliathus Speed Edition, Razer BlackWidow

Сравнить GeForce GTX 1080 8GB GDDR5X NVIDIA Founders Edition с

	Обзор GeForce GTX 980 4GB GDDR5 ASUS MATRIX PLATINUM
	Обзор GeForce GTX 980 Ti 6GB GDDR5 ASUS Matrix Platinum
	Обзор Radeon R9 Fury 4GB HBM GIGABYTE OC
	Обзор Radeon R9 Fury X 4GB HBM GIGABYTE

Aliens vs. Predator DX11 Benchmark, Maximum Quality, fps

Metro 2033 Benchmark, DirectX 11, Maximum Quality, fps

LuxMark Scene: Luxball(test: 262K triangles)

Unreal Engine 4 Elemental DX12 Tech Demo

Futuremark 3DMark v1.4.778 3840x2016, Fire Strike Ultra

Futuremark 3DMark v1.4.778 1920x1080, Fire Strike

Rise of the Tomb Raider v1.0 build 647.2_64

Total War: Warhammer v.1.0.0 Build 9734.876297

Переходим к самому интересному – анализу результатов тестирования уровня производительности NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition с конкурентными аналогами. Для этого мы подобрали самые высокопроизводительные модели из нашей базы данных, но вы можете выбрать собственные видеоадаптеры и перестроить графики по своему усмотрению.

Первым бросается в глаза тот факт, что новинка становится новым лидером по уровню производительности среди пользовательских видеокарт (NVIDIA GeForce GTX TITAN X в расчет не принимаем, поскольку она больше нацелена на профессиональное использование в рабочих станциях). Версия NVIDIA GeForce GTX 980 Ti с очень высоким заводским разгоном уступила в среднем на 8%. Эталонные варианты покажут еще более существенное отставание. Вариант NVIDIA GeForce GTX 980 также с фабричной оптимизацией частот оказался позади в среднем на 29,1%. Аналогичное преимущество зафиксировано и над AMD Radeon R9 FURY X, а вот AMD Radeon R9 FURY отстала в среднем на 35%.

Практически нет равных NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition и в плане энергопотребления. Под нагрузкой бенчмарком FurMark тестовая система с этой видеокартой потребляла всего 307 Вт, что даже ниже, чем показатели компьютера с NVIDIA GeForce GTX 980. В MSI Kombustor эти модели поменялись местами, но разница в 10 Вт несущественна на фоне абсолютных показателей.

Разгон

Разгонные эксперименты мы проводили с помощью утилиты EVGA Precision X 6.0.0. В ней реализована поддержка технологии NVIDIA GPU Boost 3.0, о которой мы писали в теоретической части. Протестировав наш тестовый образец NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition, утилита отобразила кривую возможного повышения частоты для каждого значения напряжения.

В режиме «Basic» или «Linear» система автоматически задаст оптимальный алгоритм повышения частоты. Если вы не доверяете ее программным возможностям, то можете самостоятельно задать необходимые показатели в режиме «Manual».

В процессе ручного разгона мы также доверились автоматике в вопросе повышения напряжения на графическом процессоре, которая меняла его в пределах от 862 до 1062 мВ. В результате частоту GPU удалось поднять до 1999 МГц (прирост 24,3% относительно базового показателя), а эффективную скорость видеопамяти − до 11 694 МГц (прирост 16,8%). При этом энергопотребление тестового стенда с видеокартой в бенчмарке MSI Kombustor возросло до 345 Вт.

NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition

В процессе разгона вентилятор принудительно работал на максимуме своих возможностей, удерживая температуру GPU в рамках 73°С. Влияние разгона на результаты производительности NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition сведены в следующую таблицу:

Тестовый пакет		Стандартные частоты	Разогнанная видеокарта	Прирост производительности, %
Alien: Isolation	3840x2160	92	107,5	16,8
Futuremark 3DMark v1.4.778, 1920x1080, Fire Strike	Score	18576	20390	9,8
	Graphics score	22064	24792	12,4
	Combined score	8228	9187	11,7
Rise of the Tomb Raider v1.0	1920x1080	158,1	166,5	5,3
Assassin's Creed: Syndicate v.1.5	1920x1080	115,1	130,1	13,0
DOOM 2016	1920x1080	137,2	151,6	10,5
BioShock Infinite	1920x1080	194	205,7	6,0
LuxMark v2.0	Score	5050	5991	18,6
Battlefield 4	1920x1080	165,2	174,4	5,6
Crysis 3	1920x1080	107,5	116,2	8,1
Средний прирост				10,7

Прирост составил в среднем 10,7%, что позволяет новинке еще больше оторваться от своих преследователей. В партнерских видеокартах с усиленной подсистемой питания и более эффективными кулерами наверняка показатели разгона и среднего прироста производительности будут еще выше.

Выводы

Средневековая Франция подарила миру замечательную крылатую фразу: «Король мертв, да здравствует король!» (Le roi est mort, vive le roi), которая символизировала преемственность власти. Данное изречение отлично подходит и в нашем случае: NVIDIA GeForce GTX 980 Ti официально сложила с себя полномочия наиболее производительной одночиповой видеокарты для массового рынка, и на трон сразу же взошла модель NVIDIA GeForce GTX 1080. Возможно, в ближайшем будущем эту фразу придется произносить еще не один раз, ведь впереди нас ожидает релиз NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti и конкурентных аналогов серии AMD Vega, но пока на вершине остается именно NVIDIA GeForce GTX 1080.

В основе новинки находится 16-нм графический процессор NVIDIA GP104-400. Переход на новый техпроцесс всегда непростой, поэтому микроархитектура NVIDIA Pascal во многом копирует удачный дизайн NVIDIA Maxwell, дополняя его новыми вычислительными компонентами (например, PolyMorph Engine 4.0 с блоком Simultaneous Multi-Projection) и полезными технологиями (новые и улучшенные алгоритмы компрессии цвета, асинхронные вычисления и другие). А благодаря более тонкому техпроцессу удалось увеличить количество структурных блоков (CUDA-ядер, текстурных и растровых блоков) при одновременном уменьшении общей площади кристалла. В результате этих и многих других улучшений существенно возросла вычислительная мощность новинки при минимальном росте теплового пакета.

Как и подобает настоящему флагману, видеокарта NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition первой принесла на рынок поддержку ряда инноваций. Это первая модель, использующая GDDR5X-память. Она первой обеспечила поддержку HDR-мониторов, технологии NVIDIA Ansel и ряда других. Именно с NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition компания NVIDIA дебютирует на рынке графических адаптеров с эталонным дизайном своих видеокарт, который раньше разрабатывался исключительно в демонстрационных целях, но не для массовой продажи. Окажется ли этот шаг успешным, учитывая более высокий ценник, – покажет время. Но то, что NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition получилась инновационной и очень добротной видеокартой – это можно утверждать уже сейчас. И нам остается только поздравить компанию NVIDIA с очередным успехом!

Преимущества:

использование памяти стандарта GDDR5X;
высокий уровень производительности;
отличные показатели энергоэффективности;
система охлаждения на основе радиального вентилятора, выталкивающая нагретый воздух за пределы корпуса;
поддержка передовых интерфейсов вывода изображения (HDMI 2.0b, DisplayPort 1.4);
поддержка новых технологий и функциональных возможностей;
отличный разгонный потенциал;
улучшенная поддержка VR-контента.

Особенности:

при стрессовой нагрузке и автоматической скорости вращения вентилятора температура графического процессора приближается к критической;
более высокая стоимость, чем модифицированных партнерских версий.

Автор: Сергей Будиловский

Выражаем благодарность компании NVIDIA за предоставленную для тестирования видеокарту.

Выражаем благодарность компаниям ASUS, Cooler Master, Deepcool, Intel, Kingston Technology, Razer, Sea Sonic и Transcend за предоставленное для тестового стенда оборудование.

Также предлагаем почитать:
Методика тестирования видеокарт 5.0
Знакомство с микроархитектурой NVIDIA Maxwell и новыми технологиями для обработки графики
Обзор и тестирование видеокарты NVIDIA GeForce GTX 980

Статья прочитана раз(а)
Опубликовано : 19-06-2016

Подписаться на наши каналы

Поиск по сайту

Обзор и тестирование видеокарты NVIDIA GeForce GTX 1080 Founders Edition на базе NVIDIA Pascal