NVIDIA GeForce GTX 960

Хорошая ли замена GTX 760?

Представляем базовый детальный материал с исследованием NVIDIA GeForce GTX 960 на основе карты MSI.

Объект исследования : Ускоритель трехмерной графики (видеокарта) MSI GeForce GTX 960 Gaming 2G 2048 МБ 128-битной GDDR5 PCI-E

Сведения о разработчике : Компания NVIDIA Corporation (торговая марка NVIDIA) основана в 1993 году в США. Штаб-квартира в Санта-Кларе (Калифорния). Разрабатывает графические процессоры, технологии. До 1999 года основной маркой была Riva (Riva 128/TNT/TNT2), с 1999 года и по настоящее время — GeForce. В 2000 году были приобретены активы 3dfx Interactive, после чего торговые марки 3dfx/Voodoo перешли к NVIDIA. Своего производства нет. Общая численность сотрудников (включая региональные офисы) около 5000 человек.

После выхода новых моделей видеокарт, принадлежащих к верхнему ценовому диапазону, обычно следует анонс и среднеценовых решений, основанных на графических процессорах той же архитектуры, но с урезанным количеством исполнительных блоков, что выражается в меньшей производительности и меньшей розничной цене. Вот и в этот раз, после осеннего выпуска видеокарт GeForce GTX 980 и GTX 970 , созданных на основе графического процессора GM204 второй версии графической архитектуры Maxwell, компания NVIDIA выпустила и заметно менее дорогую модель GTX 960 — со сниженным количеством потоковых процессоров, блоков текстурирования и растеризации, а также узкой шиной памяти.

Историю создания GPU последних лет мы начинаем с описания трудностей освоения новых техпроцессов, ведь GM204 и усеченный по скорости GM206 производятся по все тому же техпроцессу 28 нм, первые графические процессоры на котором вышли уже несколько лет назад. Но увы, несмотря на то, что многие компании (NVIDIA, Qualcomm, Samsung, Apple и другие) уже какое-то время заказывают изготовление мобильных однокристальных систем (SoC), произведенных по техпроцессу 20 нм на фабриках TSMC, для производства GPU он просто не подходит, судя по многочисленным слухам.

Не имея публичных данных о выходе годной продукции и наличии или отсутствии проблем с 20 нм, нам приходится верить многочисленным неофициальным данным. Похоже, что ни AMD, ни NVIDIA так и не решатся на выпуск видеочипов, используя 20-нанометровые мощности тайваньской компании. Говорят, что выход годных кристалов настолько низок, что смысла в переходе с 28 нм на 20 нм нет никакого. Этот новый техпроцесс на TSMC не дает никаких преимуществ перед давно известным и отлаженным: площадь чипа при переходе на 20 нм уменьшить можно, но требования по питанию и достижимые частоты остаются примерно такими же.

Так что производителям GPU остается работать над будущими чипами с прицелом на 16 или 14 нм у TSMC и GlobalFoundries, а пока выжимать все соки из имеющихся возможностей 28 нм. NVIDIA уже выпустила отличные чипы GM107 и GM204 весьма энергоэффективной и впечатляющей архитектуры Maxwell, так что даже без перехода на 20 нм можно добиться неплохих результатов и улучшений по сравнению с предыдущими GPU, что особенно важно для недорогих решений, вроде анонсированного сегодня GeForce GTX 960.

По опыту прошлых лет мы знаем, что самый главный вопрос, интересующий потенциальных покупателей подобных видеокарт среднего уровня заключается в том, насколько сильно урезано среднеценовое решение относительно самых мощных топовых — то есть насколько графический процессор GM206 слабее своего старшего собрата, сколько функциональных устройств осталось в составе нового GPU и на какой частоте они работают. В нашем материале мы рассмотрим все эти вопросы максимально подробно.

Представленная в сентябре видеокарта GeForce GTX 980, основанная на топовом GPU второго поколения архитектуры Maxwell, является самым производительным одночиповым решением при сравнительно низком уровне потребления энергии. В обзорах старших моделей мы выяснили, что энергоэффективность у топового чипа Maxwell примерно вдвое выше по сравнению с аналогичными чипами архитектуры Kepler и конкурирующими решениями. А так как новый графический процессор GM206 имеет все те же возможности, что и более дорогие модели, то новинкой поддерживается все рассмотренное нами в базовом обзоре GTX 980: методы полноэкранного сглаживания MFAA и DSR, в наличии аппаратная поддержка для ускорения одного из методов глобального освещения VXGI, равно как и давно известные нам возможности вроде G-Sync. Не нужно забывать и о полноценной поддержке грядущего DirectX 12, игры с прицелом на который могут появиться уже довольно скоро.

Читайте также:  Конкурсная работа Заворотного Дмитрия. Дизайн интерьера кабинета. Владивосток, Россия.

С учетом всего написанного, анонсированная видеокарта NVIDIA GeForce GTX 960 может стать отличным вариантом для апгрейда старых систем на основе одиночных видеокарт среднего ценового диапазона, вроде весьма популярной в свое время GeForce GTX 660. Новинка должна неплохо подойти для современных игр с высокими настройками качества в достаточно высоком разрешении, в том числе и с включенным полноэкранным сглаживанием. Благодаря весьма энергоэффективной архитектуре Maxwell, модель GeForce GTX 960 потребляет мало энергии и имеет всего один разъем дополнительного питания. Поэтому новинка также тихо работает и выделяет мало тепла даже под нагрузкой.

Модель GeForce GTX 960 предназначена специально для одного из самых лакомых для производителей GPU сегментов рынка видеокарт — с ценой около $200. Такие решения наиболее распространены у пользователей — по отчету Steam Hardware Survey (Valve), самыми популярными GPU являются как раз модели GeForce GTX 660 и GTX 760, а большинство пользователей до сих пор имеет в своих системах устаревшие видеокарты вроде GeForce GTX 660 и старше.

Графические процессоры этого класса обеспечивают достаточно высокую производительность при средней цене и являются одними из наиболее выгодных для покупателей. Поэтому и производители за этот сегмент дерутся чуть ли не сильнее, чем за модели верхнего уровня. Компания NVIDIA ранее выпустила много удачных моделей видеокарт для этого ценового диапазона: GeForce GTX 460, 560, 660 и 760, а сейчас хочет продолжить успешную линию при помощи GTX 960. Получится ли это — выясним в нашем многостраничном материале.

Рассматриваемая модель видеокарты компании NVIDIA основана на новом графическом процессоре архитектуры «Maxwell» второго поколения, которая в некоторых деталях схожа и с предыдущей архитектурой «Kepler». Поэтому перед прочтением данного материала полезно ознакомиться с ранними статьями о видеокартах компании NVIDIA:

Итак, давайте рассмотрим подробные характеристики видеоплаты GeForce GTX 960, основанной на графическом процессоре GM206.

Новая модель GeForce GTX 960 получила наименование, типичное для решений NVIDIA такого позиционирования (напомним, что пропуск серии GTX 800 обусловлен тем, что такие модели были выпущены для мобильных решений). Новинка замещает на рынке модель GeForce GTX 760, и в текущей продуктовой линейке компании GTX 960 располагается ниже топовой модели GTX 970. Еще ниже нее стоит GTX 750 Ti — видеокарта номинально из предыдущего поколения, но реально — также основанная на чипе архитектуры Maxwell, хотя и первого поколения. По сути, в линейке NVIDIA остались двухчиповая Titan Z, топовые одночиповые модели GTX 980 и GTX 970, дальше идет GTX 960, а за ней — GTX 750 Ti и GTX 750.

Рекомендованная цена на новую плату составляет $199, и это ожидаемо для платы с таким наименованием, но спорно для уровня ее производительности. Ведь, несмотря на то, что плата носит наименование GTX 960, по некоторым характеристикам она уступает своей прямой предшественнице — GTX 760, не говоря уже о прямых конкурентах по цене у компании AMD. Мало того, что GTX 960 имеет меньшую скорость текстурирования, но самым главным недостатком является низкая пропускная способность видеопамяти относительно предшественниц и конкурентов.

Читайте также:  Семинар "Садовые центры и Сад" в DIY

Рассматриваемая сегодня модель компании NVIDIA сделана на базе чипа GM206, имеющего лишь 128-битную шину памяти (по сравнению с 256-битной у GTX 760 или 192-битной у GTX 660). Да-да, новинка по ПСП уступает не только GTX 760, но даже и GTX 660. Впрочем, NVIDIA уверяет, что частично потери скорости доступа к видеопамяти будут скомпенсированы оптимизациями и новыми методами сжатия информации. Вероятно, так действительно произойдет, но никакие методы компрессии не могут полностью заменить широкую шину памяти. Поэтому весьма вероятно, что при высоком разрешении рендеринга и применении требовательных методов полноэкранного сглаживания, вроде MSAA, производительность GTX 960 будет серьезно снижена.

Более того, объем установленной на видеокарту видеопамяти мог быть 2 или 4 ГБ, но в случае не самой дорогой модели было принято решение устанавливать 2 ГБ, чего также может быть недостаточно для некоторых требовательных 3D-игр при максимальных настройках качества и высоких разрешениях. С другой стороны, установка 4 ГБ быстрой GDDR5-памяти обошлась бы слишком дорого для платы за $200. На наш взгляд, идеальными характеристиками для видеокарты с такой ценой в текущих условиях были бы 192-битная шина и 3 ГБ видеопамяти, а подобный GTX 960 вариант должен стоить около $150.

Референсных плат для GeForce GTX 960 на рынке не будет, производители выпускают свои собственные дизайны, заметно отличающиеся друг от друга и по PCB и по разъемам дополнительного питания, и по системе охлаждения. Важно отметить, что чипу GM206 и набору микросхем памяти для дополнительного питания достаточно одного 6-контактного разъема PCI-E, но партнеры NVIDIA могут изменять это решение по собственным соображениям. Предполагается, что плата дизайна NVIDIA имеет три DisplayPort 1.2 разъема, один Dual Link DVI и порт HDMI 2.0, так как GM206 аналогично GM204 поддерживает вывод изображения по HDMI 2.0 — эта версия стандарта позволяет выводить полноценное 4K-разрешение с частотой обновления вплоть до 60 Гц. Также есть поддержка разрешений до 5K (5120×3200 пикселей при 60 Гц) и HDCP 2.2.

Уровень типичного энергопотребления для видеокарты GeForce GTX 960 составляет около 120 Вт (средняя цифра, заявленная компанией NVIDIA), что не так уж сильно меньше, чем 145 Вт у старшего решения GTX 970 с куда более высокой производительностью. Впрочем, сравнивать новинку нужно скорее с Radeon R9 285 с ее 190 Вт потреблением. Еще раз оговоримся, что указанный набор портов вывода изображения и один разъем питания справедливы лишь для видеокарт NVIDIA, а производители видеокарт выпустили собственные варианты GeForce GTX 960, отличающиеся дизайном печатных плат, систем охлаждения и питания, а также повышенной частотой работы для GPU и видеопамяти.

Ведь GeForce GTX 960 имеет очень высокий потенциал для повышения тактовых частот, и партнеры NVIDIA по выпуску видеокарт уже со дня анонса предлагают фабрично разогнанные варианты GeForce GTX 960. Новая видеокарта потребляет сравнительно мало энергии, а соответственно имеет и низкое тепловыделение, и некоторые из моделей видеокарт смогут полностью отключать вентиляторы своих кулеров в определенных условиях, в том числе и при невысокой 3D-нагрузке (видеокарты от ASUS, Gainward и Gigabyte уже умеют это). К примеру, GeForce GTX 960 потребляет и выделяет всего лишь 30 Вт при игре в League of Legends в разрешении 1920×1080 и максимальных настройках качества.

В отличие от вышедших ранее видеокарт на чипах архитектуры Maxwell, GeForce GTX 960 основана на абсолютно новом графическом процессоре GM206. Этот GPU включает все архитектурные возможности GM204, на котором основана топовая модель, поэтому все сказанное в статье по GTX 980 относится в полной мере и к среднебюджетной новинке. В частности, инженеры компании NVIDIA проделали очень большую работу для увеличения эффективности всех блоков новых GPU второго поколения архитектуры Maxwell и достигли превосходной энергоэффективности.

Читайте также:  Ландшафтный дизайн – визитная карточка домовладельца

Графический процессор GM206 состоит из пары кластеров графической обработки Graphics Processing Cluster (GPC), которые содержат по несколько потоковых мультипроцессоров (SMM). Каждый кластер GPC содержит выделенный движок растеризации и по четыре мультипроцессора SMM. В свою очередь, каждый мультипроцессор состоит из 128 вычислительных блоков CUDA, блока обработки геометрии PolyMorph и восьми блоков текстурирования (TMU).

Модель GeForce GTX 960 основана она на полном чипе GM206, содержащем два кластера GPC и 8 мультипроцессоров SMM. В целом новый GPU содержит 1024 потоковых процессоров CUDA и 64 блока TMU, по сравнению с 2048 ALU и 128 TMU у топового GM204 — то есть, он ровно вдвое меньше по функциональным блокам, относительно более дорогого чипа.

Мультипроцессор второго поколения Maxwell разбит на четыре блока CUDA-ядер по 32 штуки (всего 128 ядер на SMM), каждый из которых имеет собственные ресурсы для распределения команд, планирования обработки и буферизации потока инструкций. Благодаря тому, что каждый вычислительный блок имеет свои блоки диспетчера, вычислительные CUDA-ядра используются более эффективно, чем в Kepler, что также снижает и энергопотребление GPU. Сам по себе мультипроцессор по сравнению с GM204 не изменился:

Для улучшения эффективности использования кэшей в GPU были сделаны многочисленные изменения в подсистеме памяти. Каждый из мультипроцессоров в GM206 имеет выделенные 96 КБ общей памяти, а кэши первого уровня и текстур объединены в 24 КБ блоки — по два блока в мультипроцессоре (всего 48 КБ на SMM). Графические процессоры предыдущего поколения Kepler имели лишь 64 КБ общей памяти, которая также выполняла функции кэш-памяти первого уровня. В результате всех изменений эффективность CUDA-ядер Maxwell примерно в 1,4 раза выше, чем в аналогичном чипе Kepler (GM206 по сравнению с GK106), а энергоэффективность нового GPU оказалась выше уже вдвое.

Самым спорным решением, которое приняли при проектировании GM206, пожалуй, стало включение лишь двух 64-битных контроллеров памяти в новый чип, что в сумме составляет всего лишь 128-битную шину памяти. К каждому контроллеру памяти «привязаны» по 16 блоков ROP и 512 КБ кэш-памяти второго уровня, поэтому в целом чип содержит 32 блока ROP и 1024 КБ кэш-памяти. Эти цифры также вдвое меньше, чем у GM204, но если при переходе от GTX 780 (Ti) к GTX 980 шина уменьшилась в полтора раза — с 384-битной до 256-битной, а если мы сравним GTX 760 и GTX 960, то получим урезанную вдвое шину: с 256-бит до 128-бит.

А самое интересное в том, что даже печатные платы у большинства производителей рассчитаны на 192-битную шину — с возможностью установки шести микросхем памяти, хотя на них установлено по четыре микросхемы. То ли сам GM206 имеет 192-битный интерфейс памяти, то ли просто платы заранее ориентируются на какое-то более мощное решение с 192-битной шиной (GTX 960 Ti?) на базе другого графического процессора (еще более урезанный GM204?).

Понятно, что новый графический процессор GM206 поддерживает последнюю версию технологии динамического изменения тактовой частоты и напряжения GPU Boost, обеспечивающую максимально возможную 3D-производительность в определенных ус…

Source: http://www.ixbt.com