NVIDIA GeForce GTX 980. Первая за долгие годы по-настоящему революционная плата

То, чего все давно ждали и боялись, наконец-то случилось — NVIDIA представила новую серию видеокарт, GeForce 900. Куда делась 800-я линейка, не спрашивайте, важнее то, что архитектура свежих плат совсем не та, что у GeForce 600 и 700, и новинки могут похвастаться массой любопытных технологий.

Первые

NVIDIA пошла проторенной дорожкой и показала лишь топовые образцы: GeForce GTX 980 и GTX 970. Последняя до нашей редакции пока не добралась, а вот с GTX 980 мы пообщались основательно и готовы делиться впечатлениями.

В основе карты лежит архитектура Maxwell. Она не совсем новая, мы уже встречали ее на плате GeForce GTX 750 Ti, однако полгода назад это была пусть и впечатляющая, но все же демо-версия возможностей NVIDIA. На этот раз Maxwell раскрыли во всей красе.

Основной посыл новой архитектуры и тогда, и сейчас прост до безобразия: как можно больше fps за меньше энергии. Поскольку до смены техпроцесса, судя по всему, еще далеко, NVIDIA ради нужного результата пришлось основательно перелопатить представленный два года назад Kepler (GeForce 600, 700 и TITAN).

Капитальный ремонт

Может показаться, будто отличий между двумя поколениями немного. На входе ядра — могучий GigaThread Engine 3.0, распределяющий нагрузку, поступающую по PCIe x16. Под ним располагаются блоки Graphics Processing Clusters с движком растеризации, отвечающим за формирование конечных пикселей на экране, и, самое главное, вычислительными наборами, которые в Maxwell зовутся не SMX, а SMM. Их-то и коснулись основные изменения.

Ранее SMX представлял собой огромный блок, включавший в себя сразу 192 потоковых процессора, 16 текстурников и движок тесселяции. Над тем, как загрузить этот набор в Kepler, думало аж четыре планировщика! В Maxwell эту систему разбили на несколько простых уровней.

На GPC отныне приходится не два, а четыре SMM. И вычислительные ядра в SMM не одной большой горой лежат, а разбиты на четыре независимые части, каждой из которых полагается собственный планировщик, управляющий тридцатью двумя CUDA-блоками. По словам NVIDIA, это позволяет гораздо эффективнее загружать ядра, а значит, и тратить меньше энергии.

► Блок-схема GM204 (GTX 980).

Сравните. В новой GTX 980 стоит 2048 CUDA-блоков, 128 текстурников и 64 растеризатора. В первом представителе семейства Kepler, GTX 680, находилось 1536 ядер, 124 TMU и 32 RoP. Но при этом у новой платы энергопотребление заявлено 165 Вт, а у старой оно было 195 Вт! И это с учетом того, что Maxwell работает на заметно более высоких частотах. Базовая скорость GM204 равна 1126 МГц, а под GPU Boost 2.0 может доходить до 1216 МГц. Два года назад на GTX 680 эти показатели равнялись 1006 и 1058 МГц соответственно.

Еще интереснее сравнивать с прошлогодним топом в лице GTX 780 Ti. У него было 2880 ядер, 240 текстурников, 48 растеризаторов и потолок в 250 Вт. И, несмотря на такое количественное преимущество, этот набор в исполнении Kepler должен уступить Maxwell! Интригует? Более чем.

Особенности

Одним энергопотреблением и перетасовкой ядер в NVIDIA не ограничились, свою порцию внимания получила и видеопамять. Стандартные для топа 4 ГБ GDDR5 скоростью 7 ГГц приободрили увеличенным с 1,5 до 2 МБ L2-кэшем и улучшенным алгоритмом сжатия текстур Delta Color Compression, освобождающим, по сравнению с Kepler, в некоторых случаях до 30% шины памяти.

Добавилось и несколько игровых интересностей. Во-первых, поддержка нового метода глобального освещения Voxel Global Illumination (VXGI). По описаниям NVIDIA, с его помощью, похоже, чуть ли не впервые в истории игр удастся в реальном времени рассчитывать нормальное освещение. Насколько это так, пока не понятно, VXGI должен быть прописан в движке, но, судя по ролику создателя технологии, Сирила Крассина, новинка впечатляет.

VXGI позволяет избежать запекания текстур (когда свет и отражения просчитываются только в первом кадре и записываются в текстуры) и может работать со вторичными, преломленными от предметов, лучами и зеркальными отражениями. Добиться человеческой скорости при этом позволяет переход на воксели. Последние — равноценная замена полигонам, только это не традиционные многоугольники с натянутой поверхностью, а как бы игральные кубики, имитирующие частицы, из которых состоит объект. Оценить, как все это будет функционировать в играх, мы сможем довольно скоро. Первым движком с поддержкой VXGI станет Unreal Engine 4.

► При расчете глобального освещения по методу VXGI видеокарта перестраивает сцену в вокселях, после чего добавляет полученную информацию в стандартную полигональную картинку.

Вторая необычная технология Maxwell — Dynamic Super Resolution. Если графика в игре уже выкручена на максимум, а количество fps не падает ниже ста в секунду, при помощи DSP можно заставить видеокарту считать картинку в 4К-разрешении, а затем ужимать ее до возможностей реального монитора.

На деле получается своего рода полноэкранное сглаживание, избавляющее изображение от «лесенок» и повышающее детализацию. В современных проектах этот метод вряд ли пригодится, лучше использовать стандартный MSAA 8x, а вот в давних любимых игрушках, где новые функции не поддерживаются, DSR сможет чуть смягчить впечатление от устаревшей графики.

► Работа DSR на примере Battlefield 4 — все внимание на пальмы.

Третья технология в GeForce 900 — многокадровое сглаживание MFAA 4x. На момент тестов проверить его нам не удалось, драйвер не поддерживал, однако NVIDIA утверждает, что по качеству сглаживания оно сравнимо с MSAA 4x, а по нагрузке на процессор при этом — близко к MSAA 2x. Дело в том, что на проблемные точки карта, как и в MSAA 2x, рассчитывает всего два субпикселя, но цвет промежуточных пикселей определяет не по одному, а по двумя кадрам. То есть используются те же четыре субпикселя, но берутся они из соседних фреймов. Отсюда меньшее падение производительности при нормальном результате.

► MFAA 4x имитирует работу MSAA 4x, беря данные о субпикселях из двух соседних кадров.

Ну и последняя новинка — ожидаемая многими поддержка DirectX 12, чей выход запланирован на 2015 год. Особых графических изысков от него ждать не стоит. Основная цель очередного API от Microsoft — избавиться от узких мест, за которые его ругают все кому не лень, а AMD даже пытается заменить собственным вариантом под названием Mantle.

На презентации Maxwell инженеры NVIDIA сообщили о своем интересе к VR-шлемам. Сейчас внутри компании активно борются с основной проблемой подобных устройств — высокой задержкой между поворотом головы и реакцией на нее на экране. Пока она составляет около 50 мс (смертельные числа для нашего вестибулярного аппарата), однако стараниями NVIDIA ее уже удалось сократить до 36 мс, а при поддержке недавно придуманной Oculus VR технологии Asynchronous Time Warp (дополнительный опрос датчиков) можно будет снизить до приемлемых 25 мс.

На этом, в принципе, теорию по новым GTX 900 можно заканчивать. Отметим напоследок, что GTX 980, как прилежный преемник Kepler, поддерживает все технологии прошлых серий. Есть и автоматический разгон под GPU Boost 2.0, и 3D Vision Surround, и набор утилит GeForce Experience, позволяющих захватывать и транслировать видеопоток с видеокарты на любой стрим-сервис.

В жизни

Несмотря на массу технических нововведений, внешне GeForce не особо изменились. Референсный вариант, который, судя по всему, станет стандартом для всех производителей, — плата длиной 27 см, накрытая металлическим кожухом и украшенная прозрачным окном и светящейся зеленым надписью «GeForce» на боку.

Прежней осталась и система охлаждения. Мощный алюминиевый радиатор, три медные теплопроводные трубки и вертикальная вертушка на задней части. Только на оборотной стороне добавилась охлаждающая металлическая планка со съемной частью в районе питающих портов. Последняя понадобится тем, кто будет собирать компьютер с двумя или тремя GTX 980, — со снятой заглушкой в стесненных условиях плата, как утверждает NVIDIA, охлаждается лучше.

Что же до видеоразъемов и питания, то энергия подается всего по двум 6-pin-вилкам, а для мониторов заготовлены один DVI, HDMI и три DisplayPort.

Конкуренты

На тестирование новой платы мы взяли материнскую плату MSI Z87-GD65 Gaming, процессор Intel Core i7-4770K, две планки оперативной памяти Kingston HyperX Fury по 4 ГБ каждая и пару SSD на 128 ГБ. Систему, Windows 7 64-bit, установили на Plextor M6S, а игры и тестовые пакеты — на Kingston HyperX.

Производительность оценивали при помощи трех синтетических бенчмарков и семи игр. В первый список попали 3DMark с тестом Fire Strike, Unigine Heaven Benchmark 4.0 и Unigine Valley 1.0. Во второй отправились BioShock Infinite, Hitman: Absolution, Tomb Raider, Metro: Last Light, Crysis 3, Battlefield 4 и Thief.

Все настройки выставлялись на максимум, а чтобы повысить нагрузку, игры, помимо стандартного Full HD, дополнительно прогонялись в разрешении 2560х1440 (монитор iiyama XB2776QS). Результаты? Да такие бы каждый год.

Революция

GTX 980 переплюнула абсолютно всех в нашем тесте, включая Radeon R9 290X и топовую GTX 780 Ti. Отрыв получился весьма существенным — 11% от Radeon R9 290X и 6% от GTX 780 Ti. И это при почти в полтора раза меньшем энергопотреблении! На свои fps новая карта суммарно потратила где-то 660 Вт, а R9 250X и GTX TITAN сожгли на них по киловатту!

Что это значит для нас с вами? Во-первых, экономию. Если играть по три часа каждый день, за год набежит разница примерно в 500 рублей. Во-вторых, очень приличный запас для ручного разгона — даже в автоматическом режиме, без сдвига границ по температуре, GTX 980 у нас уверенно держала частоту в 1224 МГц против стандартных для нее 1126 МГц. Ну а в-третьих, 165 Вт на столь впечатляющим чипе прямо указывают на то, что для Maxwell показанные результаты — далеко не предел.

Уверены, GTX 980 — это пока еще не топ, и, как два года назад, нас ждет повторение ситуации с появлением версий Ti, TITAN и двойных GTX 980. Ведь потолок в 250 Вт для домашних систем никто не отменял, да и запас по габаритам чипа у Maxwell есть, текущие 398 мм 2 для топового кристалла — это даже не размер, в той же GTX 780 Ti он переваливал за 500 мм 2 . Впрочем, это дело будущего.

Пока же у нас есть только GeForce GTX 980, и она себя показала потрясающе. При очень скромном энергопотреблении карта спокойно тянет все игры в Full HD и не против нагрузки в 2560х1440. Цена, правда, пугает — 23 990 рублей, — но она соответствует текущим рыночным реалиям, именно столько сегодня хотят за свежие топовые карты и NVIDIA, и AMD. И в случае с GTX 980 это оправданно — как ни крути, а настоящее новое поколение и самая быстрая одночиповая плата на планете.