Второе рождение - обзор GeForce GTX 275

mazur / 14.07.2009 02:01

Вступление

Да, именно второе дыхание - производители видеокарт (и, в частности, NVIDIA) уже взяли за правило подолгу оттачивать и кромсать однажды изготовленные видеочипы под нужды рынка. Плюсов от такого подхода масса: ресурсов на выпуск очередного творения тратится по минимуму, нет надобности долгое время после анонса отлавливать баги и глюки. Сегодня мы рассмотрим GeForce GTX 275, видокарту на базе G200b.

Данный обзор, по-хорошему, должен был выйти пару месяцев назад, однако желание предоставить вниманию читателей наиболее полный практический материал вынудило повременить с выпуском. Надеюсь, с поставленной зачей мы успешно справились - в этом труде теории уделено относительно мало внимания, в основном освещается работа GTX 275 в одиночном режиме и SLi-связке из двух карт, влияние системы охлаждения на поведение чипа в разгоне, а также зависимость частоты ядра от напряжения на нем.

Внутренняя структура

Назрела необходимость в недорогом ускорителе, который мог бы уверенно тягаться с HD 4890. NVIDIA не стала изобретать что-то новое, а немного изменила GTX 285, в результате чего появилась GTX 275:

Отличий от флагмана линейки одночиповых видеокарт немного. Под нож пошла шина памяти - вместо 512 бит у GTX 275 она составляет 448 (столько же, сколько у GTX 260), отключены ставшие "ненужными" контроллеры и часть ROP, ну и, конечно же, немного уменьшилось количество и общий объем GDDR3-чипов, распаянных на плате.

В некоторых обзорах GTX 275 преподносится как плод скрещивания 285-й и 260-й, однако же, на мой взгляд, это не совсем верно - новое творение NVIDIA по ТТХ больше похожа на оригинал, GTX 285, чем на 260-ю, так что уместнее будет её назвать "бюджетным вариантом GTX 285".

Физика

В официальной презентации, посвященной выходу GeForce GTX 275, особое внимание обращается на то, что GTX275, как и все решения NVIDIA (начиная с 8-ой серии) поддерживают технологию аппаратного ускорения физики.

Количество игр с поддержкой этой технологии с каждым годом растет, и, как следствие, внимания к "физической" стороне вопроса становится все больше. Как следствие, ожесточилось противостояние между AMD (ATi) и NVIDIA за разработчиков игр и право наклеить свой лейбл на готовый продукт. Для перечисления творений, поддерживающих NVIDIA Physics, уже не хватает пальцев одной руки, и, как обещается, к концу года их количество возрастет до двенадцати.

На руку калифорнийцам играет и то, что современные видеокарты (в частности, линейка 2хх) обладает полной поддержкой OpenCL. Это автоматически добавляет в список поддерживаемых игр творения на движке Havok. У AMD такой "универсальности" не наблюдается.

GeForce 3D Vision

Идея превратить плоскую трехмерную картинку на экране монитора в красивую объемную 3D-модель будоражит умы разработчиков уже не первый год. NVIDIA предлагает свою реализацию этой идеи - GeForce 3D Vision. Примечательная она тем, что для её реализации не нужно покупать дорогостоящее оборудование, вполне достаточно видеокарты (серии GeForce 2xx, 9xxx, 8xxx), монитора с поддержкой частоты развертки 120 Гц (полный список поддерживаемых моделей можно посмотреть здесь), беспроводных стереоскопических очков и подключаемой по USB базовой станции (ориентировочная стоимость - 200 $).

"Софтовая" поддержка заложена в драйвер, и на данный момент, по словам разработчика, поддерживается более 350 игр, включая последние вышедшие новинки.

В реальности, конечно, все не так радужно - далеко не во всех играх можно увидеть ожидаемый эффект, есть ещё недоработки, однако в целом у меня, как у очевидца, положительных эмоций больше, чем отрицательных. Как бы избито и попсово не звучала фраза "3D Vision выведет игры на новый уровень", лучшее определения придумать сложно.

Не играми едиными

Ну и, конечно же, значительная часть презентации повествует о победном шествии CUDA по планете. Шутки шутками, но дела идут хорошо: все больше ресурсоемких приложений "учатся" использовать графические карты в своей работе. Среди них можно отметить MotionDSP vReveal, программу для улучшения качества низкобитрейтных роликов:

Утверждается, что GTX 275 более чем в 3,5 раза обгоняет Core i7 920 при одинаковом объеме работ. Расплывчатое сравнение? Взгляните на слайд из презентации:

Не совсем понятно, отчего не использовать вместо загадочного "speedup factor" привычные единицы измерения времени, и как изменится соотношение сил при обработке роликов другого формата, однако факт превосходства видеоадаптеров над центральными процессорами в такого рода задачах отрицать не приходится. Кроме MotionDSP vReveal, с видеокартами NVIDIA работают и другое ПО для обработки / декодирования видео (SuperLoiloScope Mars, CoreAVC, и другие), а также клиенты сетей распределенных вычислений (Folding@home), но подробно вдаваться в их работу мы не будем.

Драйвера

Синхронно с выходом GTX 275 на прилавки, в открытый доступ поступили свежие драйвера (185.85). Кроме проведения стандартной работы над ошибками, он получил поддержку CUDA 2.2, улучшенные алгоритмы масштабирования задач в SLi-режиме и сжатия буферов при антиалиасинге. Добавлена возможность активизации Ambient Occlusion.

О последнем стоит сказать подробнее. Ambient Occlusion - технология, повышающая реалистичность изображения за счет учета интенсивности освещения поверхностей и перекрытие её другими объектами. Пример работы хорошо виден на слайде из презентации:

Как можно видеть, изображение справа выглядит реалистичнее.
Сообщается, что наиболее заметно "облагораживающее" действие Ambient Occlusion в темных помещениях и прорисовке растительности (трава, деревья). На данный момент технология работает в двадцати двух играх (включение производится через панель управления драйвера). Отдельные приложения, как-то Crysis и S.T.A.L.K.E.R. Clear Sky, поддерживают Ambient Occlusion изначально, форсирование из драйвера не требуется.

Видеокарты

К нам на тест пришли три видеокарты GeForce GTX 275: референсный экземпляр, предоставленная компанией NVIDIA, плата от Palit на PCB собственной разработки, и ещё один референсный вариант от компании BFG (BFG GeForce GTX 275 OC). Поскольку референсы от NVIDIA и BFG похожи, детально описываться будет первый, а незначительные отличия между платами будут оговариваться по ходу изложения.

Референсная GeForce GTX 275 не сильно изменилась внешне по сравнению с GeForce GTX 285: те же габариты (270 x 100 x 33 мм), двухслотовая система охлаждения.

Правда, вместо одного восьмиконтактного разъема питания теперь распаян шестиконтактный (что косвенно указывает на снижение энергопотребления относительно GTX 285):

Второе отличие - отсутствие разъема TV-Out на задней панели:

Рассмотрим видеокарту с демонтированной системой охлаждения:

Расположение элементов на плате осталось прежним. В центре распаян чип G200b, защищенный теплораспределительной пластиной и окруженный стальной рамкой:

Интересный момент: GPU на двух видеокартах, приехавших практически одновременно, произведены в разное время. Тот, что распаян на плате от BGF, датируется 58 неделей 2008 года, а другой, на видеокарте от NVIDIA - 2 неделей 2009 года:

Вокруг видеочипа распаяно 14 512-мегабитных микросхем памяти GDDR3 Samsung со временем доступа 0,8 нс (что соответствует рабочей частоте 1250 (2500) МГц) общим объемом 896 Мбайт. Все микросхемы, как и у GTX 285, находятся на лицевой стороне платы:

Чип NVIO остался на старом месте, в левой стороне платы:

Подсистема питания претерпела некоторые изменения по сравнению с GTX 285:

Система охлаждения, закрывающая всю лицевую сторону платы, исполнена по традиционной схеме: алюминиевое основание с медным квадратом в центре (под видеочип). От него отходят пять теплотрубок, две из которых отвечают за отвод тепла от основания в области подсистемы питания, а остальные - за равномерный прогрев тридцати одного ребра.

За продув радиатора отвечает турбина производства Protechnik, модель MTG8012YR-W20 (напряжение питания 12 вольт, максимальный потребляемый ток 0,48 А):

Примечательно, что на данной СО предусмотрен тепловой контакт основания с дросселями в цепях питания видеочипа и памяти. Такой же внешне кулер на GTX 275 производства BFG не оснащен подобными выступами, и все силовые элементы подсистемы питания охлаждаются только потоками нагоняемого турбиной воздуха:

Полные характеристики всех трех экземпляров GTX275, а также двух других видеокарт, используемых в тесте (Leadtek WinFast GTX 260 и Sapphire HD 4890) представлены в таблице:

Тестовый стенд, ПО

Конфигурация тестового стенда такова:

Материнская плата: ASUS P6T Deluxe (BIOS 1606) Оперативная память: Corsair TR3X6G1600C8D (3 x 2048 Мбайт DDR3 8-8-8-24 1T 1,65 В) Процессор: Core i7 920 @ 4 ГГц (200 x 20,0, Vcore 1,45 В) Блок питания: Enermax ELT-620AWT ECO (620 Вт) Система охлаждения процессора: Проточная СВО Жесткий диск: WD 1500AHFD (10000 об/мин, 150 Гбайт) Программное обеспечение: Операционная система: Windows Vista Ultimate x64 RU Драйвера видеокарт: ForceWare 185.85, Catalyst 4.5 Прочее ПО: Riva Tuner 2.24, FurMark 1.6.5 Тестирование производительности производилось в следующих приложениях: 3D Mark 06 1.10 - установки по умолчанию 3D Mark Vantage 1.01 - режим "Extreme", установки по умолчанию Crysis Warhead - DX 10 - установка качества Enthusiast, 8xAA, 16xAF Call of Duty: World at War 1.3 - максимальные настройки качества, 8xAA, 16xAF FarCry 2 1.0 - DX10, Ultra High quality, HDR, Bloom, 8xAA, 16xAF Left 4 Dead - максимальные настройки качества, 8xMSAA, 16xAF Lost Planet: Extreme Condition - DX10, максимальные настройки качества, 8xAA, 16xAF Unreal Tournament 3 - максимальные настройки качества, 8xAA, 16xAF Sacred 2 - максимальные настройки качества, 8xAA, 16xAF Разгон Давно известно, что для получения хорошего результата при разгоне комплектующих надо оперативно отводить выделяемое этими самыми комплектующими тепло. Проще говоря, чем лучше охладишь - тем лучше разгонишь, многочисленные рекорды, поставленные при минусовых температурах, лишь подтверждают это правило. Но, если спуститься от уровня хардкорных энтузиастов к простому пользователю, хорошо видна путаница во мнении относительно понятий "эффективной СО" и "низкой температуры". Ситуацию усугубляют производители, заявляющие о том, что показатели в 80...90 градусов совершенно естественны для современных видеоадаптеров и никакого вреда от этого нет. Чтобы расставить все точки над i в этом вопросе относительно GeForce GTX 275, было проведено небольшое исследование зависимости тактовой частоты ядра от его температуры. Замеры производитлись под нагрузкой , а стабильной считалась частота, на которой видеочип проходил 30-минутный тест (Fur Mark, Stability test, Xtreme Burning Mode, MSAA 16x) без сбоев. Как видим, при увеличении температуры видеочипа на 40 градусов Цельсия стабильная частота падает на 825 до 765 МГц. Если соотносить эту разницу с минимальным результатом (765 МГц), то получается не очень много - менее 10%, но если сравнивать прирост частоты при 50 и 90 градусах (175 и 115 МГц соответственно), то разница уже около 50%. Посмотрим, какие тепловые режимы обеспечивают разные кулеры: референс (профиль по умолчанию), Zalman Z-Machine GV-1000 и проточная система водяного охлаждения. Во всех режимах карта работала на максимально возможной стабильной частоте, в качестве термоинтерфейса использовалась небезызвестная паста Arctic Cooling MX-2. Разница между Z-Machine и штатной СО невелика - 6 градусов в простое и 12 в загрузке, что можно объяснить особенностями конструкции изделия Zalman. Проточная СВО вне конкуренции - 47 градусов в загрузке и 33 в простое. Немалую роль в получении такого хорошего показателя сыграла модифицированная система крепления: Дополнительная плаcтина, устанавливаемая с обратной стороны видеоадаптера, служит для равномерного распределения прижимающего усилия пружин по всей площади контакта ватерблока с поверхностью видеочипа, и при этом не подвергает текстолит механическим нагрузкам: Теперь рассмотрим зависимость частоты GPU от подаваемого на него напряжения. Нагляднее всего это показывает приведенный ниже график (показания снимались с проточной СВО, чтобы, насколько это возможно, минимизировать влияние температуры на результат): Как видно на графике, G200b, распаянный на BFG GeForce GTX 275 OC, очень хорошо откливается на поднятие напряжения в интервале 1,15...1,20 В, дальнейшее повышение Vgpu приводит к росту частоты всего на 15 МГц. Изначально, без поднятия напряжения, разгон составил более 100 МГц - с 650 стоковых до 757 МГц. Максимальный стабильный результат, достигнутый при 1,25 В - 825/1728 МГц, что выше номинала на 30%. Видеопамять разгону почти не поддавалась, артефакты вылезали уже при 1200 (2400) МГц. Результаты тестов Лидируют разогнанные GTX 275, а вот со вторым и третьим местом получилась интересная ситуация: CrossFire-связка из двух HD 4890 опередила SLi из двух GTX 275, хотя в одиночном "забеге" последняя опережает HD 4890 на 9%! Вот что значит хорошо проработанные драйвера: с добавлением второй карты результат у "красных" увеличивается на 39%, тогда как у "зеленых" прибавка от SLi-режима составляет всего 25%. В 3D Mark Vantage ситуация меняется на обратную: HD 4890 проигрывает всем, даже GTX 260. Прирост от добавления второй 4890 немал - 52%, однако же для GTX 275 он составляет 80%, а в разгоне - 92%. Наиболее вероятная такого незавидного положения HD 4890 - узкая шина памяти. Требовательный к объему видеопамяти Crysis Warhead выводит HD 4890 на первое место в высоком разрешении. При среднем и низком разрешении продукт AMD незначительно отстает от GTX 275 и уверенно опережает 260-ю. Но это не спасает ситуацию - в 1680 х 1050 показатели всех видеокарт в одиночном режиме находятся ниже "уровня комфорта" (25 fps), не говоря уже о 1920 х 1200. Сильно бросается в глаза неожиданно высокий результат CrossFire-связки в разрешении 1920 х 1200 - прирост от добавления второй карты составляет 167%! При повторном тестировании ситуация повторилась; скорее всего, дело в некорректной работе игры на драйверах данной версии. Здесь HD 4890 проигрывает и GTX 260, и GTX 275 в одиночном режиме, а в CF спасает хорошая масштабируемость - почти двукратный прирост производительности позволяет догнать SLi-связку GTX 275, работающую на штатных частотах. При разгоне последние вырываются вперед. В FarCry 2 поле боя остается за продуктами NVIDIA. Нельзя не обратить внимание на почти полное отсутствие пользы от разгона в виде роста производительности. Первое, что приходит на ум - недостаточный объем набортной видеопамяти у GTX275, но тогда эта нехватка обязательно проявилась бы при росте разрешения, чего в нашем примере не наблюдается. "Легкий" движок Left 4 Dead очень положительно отзывается на рост тактовой частоты видеочипа, что хорошо заметно на примере разогнанной GTX 275. Значительное отставание HD 4890 от GTX 275 при относительно высокой частоте GPU можно объяснить узостью шины памяти. LostPlanet традиционно хорошо реагирует на добавление в систему второй видеокарты - прирост производительности у продуктов обоих конкурентов составляет более 80%. Хорошо заметна прибавка от повышения тактовой частоты ядра GTX 275, особенно в низком и среднем разрешении. В 1920 х 1200 начинает сказываться недостаток объема видеопамяти у GTX 275 и GTX 260: HD 4890 вырывается вперед и догоняет разогнанную 275-ю, тогда как в 1280 х 1024 и 1680 x 1050 шла со стоковой GTX 275 наравне. В Unreal Tournament 3 HD 4890 удается вырваться вперед только за счет CrossFire режима, даже связка из двух разогнанных 275-х оказывается значительно слабее. В одиночном исполнении все выглядит иначе: HD 4890 идет наравне с GTX 260 и отстает от GTX 275 на 5...9%. Очень спорные результаты у CrossFire-связки: с ростом разрешения показатели не уменьшаются, а увеличиваются! В 1280 х 1024 две 4890-х "сливают" одной более 10%, чего по логике быть не может. Повторное проведение тестов на этой игре никаких более адекватных результатов не дали. Даже учитывая погрешность более 5% между показателями трех последовательных прогонов на одной частоте, общая картина остается неизменной, CF из двух HD 4890 только "набирает обороты" с ростом разрешения. Заключение С поставленной задачей - создать достойного соперника Radeon HD 4890 - NVIDIA справилась успешно. Фактически, калифорнийцы предприняли ряд мер, позволяющих без вреда для себя снизить цену GTX 285 на 70-90 долларов. Что до утерянных мегабайтов виеопамяти и порянных бит шины памяти, то их легко компенсировать разгоном - даже со штатной системой охлаждения видеочип легко разгоняетсядо 720-750 МГц. Конечно же, объем памяти поднятием тактовых частот не увеличишь, но решающее значение отсутствующие 128 Мбайт почти нигде не сыграли. С точки зрения оверклокинга GTX 275 показал себя очень хорошо - 30% прироста при малом поднятии напряжения на видеочипе (с 1,15 до 1,26 В, на 10%), и это без применения систем фазового перехода и минусовых температур.