Титанический обзор GeForce GTX Titan

Представленный в прошлом году GeForce GTX 680 был немного неожиданным по своим параметрам. Вместо очередного решения на базе сложного монструозного чипа мы получили флагман, который по своим характеристикам изначально должен был стать чем-то вроде GTX 660. Однако благодаря мощной архитектуре и высоким тактовым частотам у NVIDIA получился очень достойный продукт. Их видеоадаптер при 256-битной шине уверенно обходил конкурента в лице Radeon HD 7970 с более сложным графическим процессором и широкой шиной в 384 бита. AMD даже была вынуждена через некоторое время выпустить разогнанную версию своего флагмана — Radeon HD 7970 GHz Edition, который все же сумел потеснить конкурента и восстановил лидерство в категории однопроцессорных игровых решений. Делать свой ответ на этот ход «зеленые» не стали. Они пошли иным путем и наконец-то выпустили видеокарту на базе того самого топового чипа, о котором все слышали, но в игровых видеокартах мы его так и не получили. Справедливости ради надо сказать, что реальные продукты на базе этого процессора у NVIDIA уже были. В конце прошлого года была выпущена профессиональная карта Tesla K20X для специализированных задач, которая нашла себе применение во многих суперкомпьютерах. В частности, детище NVIDIA использовалось при создании самого мощного на данный момент суперкомпьютера для научных расчетов в Oak Ridge National Laboratory с пиковой мощностью до 27000 терафлопс. Эта система включает 18000 GPU Tesla K20X. А название у этого суперкомпьютера весьма громкое — Titan. Возможно, отсюда маркетологи NVIDIA и позаимствовали имя для своего нового игрового детища, лишив его принадлежности к какой-либо серии. Такая отстраненность от порядковых номеров подчеркивает уникальный статус данного продукта, который должен значительно превзойти все однопроцессорные решения и продемонстрировать совершенно новый уровень производительности, недоступный существующим игровым видеокартам. Заявленная цена GeForce GTX Titan тоже является уникальной. За новоявленного зеленого монстра просят $1000, что вполне соответствует стоимости двухпроцессорного GeForce GTX 690. Насколько Titan оправдывает свой элитный статус, мы сейчас попытаемся разобраться.


Особенности GK110

Для начала посмотрим не схему нового процессора GK110. В его основе пять процессорных кластеров GPC, каждый из которых включает по три мультипроцессорных блока SMX. У GK104, на котором базируется GeForce GTX 680, четыре GPC по два SMX.

GK110

Один из SMX не активен. Пустые места на схеме тоже немного смущают, но в реальности никаких скрытых «резервов» в виде еще одного GPC у GK110 больше нет. Небольшое «урезание» чипа, возможно, связано с необходимостью вписаться в разумные рамки энергопотребления и тепловыделения. Не стоит забывать и технологические проблемы с производством столь сложного графического чипа. Вероятно, процент выхода полноценных рабочих чипов до сих пор не очень высокий, поэтому NVIDIA решила экономически более целесообразным выпустить Titan на слегка урезанном чипе. В свое время в подобной ситуации оказался GeForce GTX 480, который значительно припозднился со сроками появления да еще и «потерял» по пути часть вычислительных блоков.

Структура блоков SMX мало чем отличается от привычных SMX у других GPU семейства Kepler. Каждый насчитывает 192 потоковых процессора и 16 текстурных блока. Главное преимущество над более простыми видеокартами NVIDIA у этих SMX — в большéм количестве специальных блоков (DP Unit) для выполнения вычислений двойной точности FP64. Их 64, в то время как у GK104 один SMX насчитывал всего лишь восемь таких юнитов. Так что в специализированных неграфических вычислениях преимущество Titan над GeForce GTX 680 должно быть колоссальным. Размеры блока текстурного кэша на нижней схеме наводят на мысли о некотором его увеличении, но официальных данных на этот счет у нас нет.

GK110

14 SMX дают в итоге 2688 потоковых процессоров и 224 текстурных блоков. Это на 75% больше чем у GK104! Увеличилось и количество ROP, теперь их 48 против 32. Шина памяти расширена с 256 до 384 бит. Все это звучит очень внушительно. Но реализовать такие преимущества в полной мере не удастся из-за невысоких рабочих частот GK110. Так что не стоит ожидать роста производительности 75% относительно GeForce GTX 680. А вот частота памяти осталась без изменений — это 6008 МГц. Так что тут мы сразу получаем увеличение пропускной способности памяти на 50% относительно флагмана шестисотой серии.

Прежде чем говорить о частотах ядра, нужно немного разобраться в особенностях работы обновленного GPU Boost 2.0. Эта технология обеспечивает разгон графического процессора до определенного уровня. Разгон этот работает так, чтобы не были превышены определенные лимиты по мощности и температуре. И если раньше GPU Boost зависел в первую очередь именно от мощности, то теперь не менее важную роль играет температура. На практике, нагрев карты для итогового значения частоты теперь даже важнее того, насколько близко видеокарта подобралась к лимиту по мощности. Для температуры установлен порог в 80 °C. Чем ниже температура, тем выше будет частота Boost. При превышении порога частота пойдет на спад, но ниже базового уровня упасть не должна. Для GeForce GTX Titan базовое значение 836 МГц, а Boost Clock (среднее значение авторазгона) — 876 МГц. Напомним, что у GeForce GTX 680 эти частоты равны 1006 МГц и 1059 МГц.

В специализированных утилитах пользователю доступны настройки лимита мощности и температуры. При этом можно изменять приоритетное значение. Повысить температурный лимит можно до внушительного значения в 106 °C, по мощности больше 6% сверх нормы не накинуть. А еще мы наконец-то получили возможность повышать напряжение, чего так не хватало у старших моделей GeForce шестисотой серии.

GeForce GTX Titan

Стоит еще упомянуть, что указанные значения частот актуальны для игрового режима, в котором Titan не в полную силу работает в среде вычислений FP64. Фактически он не использует все свои DP Unit. Для их активации нужно войти в «Панель управления NVIDIA» и в параметрах 3D выбрать пункт «CUDA — double precision». Но в таком режиме видеокарта не вписывается в свои ограничения по мощности и изначально работает на более низких частотах. Не очень честно, но поскольку продукт рассчитан по большей мере на игроков, то ничего страшного в таких ухищрениях нет. Геймеры от более медленных по умолчанию вычислений FP64 ничего не теряют.

Объем памяти расширен до внушительных 6 ГБ. Загрузить их все сейчас будет весьма проблематично. Это явно залог на будущее. Нынче 6 ГБ могут быть востребованы в мультимониторных конфигурациях, особенно для 3D-режима. А если мощности одного GPU для такого режима не хватит, то можно использовать SLI. Для мощнейшей связки из двух или трех GeForce GTX Titan эффективный объем буфера в 6 ГБ будет очень кстати. Кстати, по данным NVIDIA три Titan в SLI обеспечивают примерно 46 fps в Crysis 3 при максимальном качестве графики со сглаживанием MSAA 2x в итоговом разрешении 5760×1080 (три монитора 1920x1080). Фантастический результат для самой красивой и ресурсоемкой современной игры. Плюс ко всему нам обещают самый низкий шум в сравнении с тройной конфигурацией из GeForce GTX 680 или Radeon HD 7970.

GeForce GTX Titan

Сравнить характеристики нового видеоадаптера с топовыми представителями последних серий можно в нижней таблице.

Видеоадаптер GeForce GTX Titan GeForce GTX 680 GeForce GTX 580 GeForce GTX 480
Ядро GK110 GK104 GF110 GF100
Количество транзисторов, млн. шт 7100 3500 3000 3200
Техпроцесс, нм 28 28 40 40
Площадь ядра, кв. мм 561 294 520 526
Количество потоковых процессоров 2688 1536 512 480
Количество текстурных блоков 224 128 64 60
Количество блоков рендеринга 48 32 48 48
Частота ядра, МГц 836–876 1006–1059 772 (1544)* 701 (1401*)
Шина памяти, бит 384 256 384 384
Тип памяти GDDR5 GDDR5 GDDR5 GDDR5
Частота памяти, МГц 6008 6008 4008 3696
Объём памяти, МБ 6144 2048 1536 1536
Поддерживаемая версия DirectX 11.1 11.1 11 11
Интерфейс PCI-E 3.0 PCI-E 3.0 PCI-E 2.0 PCI-E 2.0
Заявленный уровень мощности, Вт 250 195 244 250
*— в скобках частота шейдерного домена

Заявленный уровень мощности для GeForce GTX Titan равен 250 Вт, что заметно выше чем у GeForce GTX 680. Это как раз на уровне упоминавшегося выше GeForce GTX 480. Тем более, что по размерам кристалла GK110 нагнал и даже чуть перегнал GF100. Но не стоит думать, что Titan такой же горячий и шумный. Система охлаждения в очередной раз улучшена, а контакт поверхности кристалла с теплосъемником реализован без использования теплораспределительной крышки, что обеспечивает хорошую эффективность в отводе и рассеивании тепла. Так что с охлаждением и шумом проблем нет. Более подробно о конструктивных особенностях мы поговорим ниже.

GeForce GTX Titan

Titan принес с собой одну прелюбопытную возможность, которую обеспечивает GPU Boost 2.0. NVIDIA именует это «разгоном монитора». При помощи специальных утилит можно повысить pixel clock, что в итоге даст большую частоту обновления изображения. И в качестве примера озвучивается такое значение как 80 Гц вместо 60 Гц. Весьма неплохо для тех, кто любит играть в динамичные шутеры с высокой частотой кадров при активной вертикальной синхронизации. Правда, работать такой разгон будет не на всех мониторах — нужно экспериментировать. У нас пока не было времени на практическое исследование, да и не совсем ясно какие программные средства дают такие возможности. Но в будущем обязательно испробуем и такой разгон.

GeForce GTX Titan

Еще NVIDIA акцентирует внимание на возможности использования GeForce GTX Titan в компактных системах стандарта SFF (small form factor) благодаря тому, что размеры новичка сопоставимы с GeForce GTX 680, а не с GeForce GTX 690. То есть Titan максимально возможный по производительности вариант для систем SFF, да при этом еще и более чем тихий в сравнении с тем же GeForce GTX 680. Ниже вы можете лицезреть один из примеров таких компактных корпусов — Falcon Northwest Tiki.

GeForce GTX Titan GeForce GTX Titan

Естественно, что имеется полная поддержка всех технологий, с которыми работают и другие GeForce. Это NVIDIA PhysX, 3D Vision и Adaptive VSync. Новое сглаживание TXAA, отличающее минимальной ресурсоемкостью, работает и на Titan.

Теперь настало время взглянуть на живой образец этого «титанического» видеоадаптера.
Увеличивая скорость, мы боремся за производительность