Компания NVIDIA анонсировала новое поколение видеокарт, первым представителем которого стала GeForce GTX 680. Сейчас мы разберемся, что скрывается под кодовым названием Kepler , сколько ядер получил свежий кристалл, на какой частоте он работает и сколько при этом потребляет. Ну и, конечно, ответим на извечный вопрос: «Кто быстрее, NVIDIA или AMD?».

«Игромания» одной из первых получила новинку на тест и спешит поделиться результатами.

Реорганизация

Архитектура Fermi , на которую NVIDIA делала ставку последние пару лет, себя исчерпала: в GTX 680 дебютирует новый дизайн — Kepler. На первый взгляд, все по-прежнему: потоковые ядра объединяются в SM-модули, те, в свою очередь, образуют кластеры GPC, и уже из них собирается GPU. Изменились только количественные показатели.

Если в GF110 (GeForce GTX 580) каждый SM-модуль оснащался 32 потоковыми ядрами, то в Kepler их количество увеличилось в шесть раз — 192 штуки. Прибавилось и вспомогательных элементов: текстурников теперь 16 вместо 4, а блоков специальных операций — 32 против 4 SFU у GTX 580. Заметим, что растолстевшие SM переименовали в SMX, хотя принцип их работы не изменился.

Пара SMX и один блок растеризации образуют кластер GPC. Четыре таких набора составляют основу чипа GK104 — сердца GeForce GTX 680. Напомним, что GF110 тоже собирался из четырех GPC, но каждый включал не два, а четыре SM. Таким образом, новый GPU несет на борту 1536 потоковых процессоров и 128 текстурных блоков, в то время как GF110 довольствовался 512 ядрами и 64 TMU. А вот количество движков PolyMorph Engine , отвечающих за работу с тесселяцией, сократилось вдвое: 8 против 16 штук у прошлого поколения. Мало? Не тут-то было. NVIDIA не только переработала принцип их работы, но еще и на 30% увеличила частоту. Так что, по словам инженеров, общая производительность выросла примерно на 28%.

А вот от чего NVIDIA отказалась, так это от разделения частот. Если в Fermi потоковые процессоры работали на удвоенной скорости GPU, то в Kepler цифры сравнялись. С одной стороны, это хорошо, основные блоки получили существенную прибавку. С другой — заметно упала итоговая частота CUDA-ядер.

Еще одна потеря в Kepler — шина памяти. GK104 работает с четырьмя 64-битными контроллерами GDDR5, так что разрядность составляет 256 против 384 бит у GF110 и Thaiti на Radeon HD 7970. Снизилось и количество блоков растеризации: 32 вместо 46 ROP у GTX 580.

Новые возможности

Появились в Kepler и новые технологии. Начнем с самой интересной — GPU Boost. Она следит за температурой и энергопотреблением графического процессора, и, если показатели не превышают критических значений, автоматически повышает частоту ядра и рабочее напряжение. Технология работает на аппаратном уровне и продолжает функционировать даже при ручном разгоне.

Другое важное нововведение — возможность работы на четырех мониторах. При этом для включения 3 DVision Surround (игры на трех дисплеях) больше не нужна связка SLI, хватит и одной GTX 680.

В состав GK104 вошел аппаратный модуль кодирования видео, получивший имя NVENC. Видеокарты NVIDIA и раньше неплохо справлялись с обработкой видеопотоков, но использовали для этого вычислительную мощь CUDA-ядер. Теперь они играют вспомогательную роль, основную работу выполняет новый модуль. По словам NVIDIA, чип позволяет в четыре раза увеличить скорость кодирования видео. Слабое место NVENC — число поддерживаемых кодеков: он знаком лишь с H.264.

Вместе с Kepler NVIDIA представила и два новых алгоритма сглаживания — FXAA и TXAA. Первый выступает в роли «дешевой» замены традиционному MSAA. Его влияние на производительность минимально, но расплачиваться приходится легкой размытостью картинки, так как FXAA — лишь фильтр постобработки. TXAA — более серьезный алгоритм, и, если верить NVIDIA, по качеству сглаживания он значительно превосходит MSAA, обеспечивая при этом сопоставимое падение производительности.

Отметим также, что в GK104 появился режим адаптивной вертикальной синхронизации. Здесь все просто: VSync активируется только в те моменты, когда значение fps оказывается выше частоты развертки экрана. Как следствие, проседание фреймрейта ниже заветного порога больше не приводит к резкому падению fps

Хладнокровный

Несмотря на трехкратное увеличение числа потоковых процессоров, количество транзисторов, используемых для построения чипа, возросло незначительно — с 3 до 3,54 млрд. При этом благодаря новому 28-нм техпроцессу площадь ядра и уровень энергопотребления получились небольшими. Даже при максимальной нагрузке TDP новинки не превышает 195 Вт, и это несмотря на то, что базовая частота достигла фантастической отметки в 1006 МГц, а при включении GPU Boost поднимается до 1058 МГц! Для сравнения — Radeon HD 7970, работающая на 925 МГц и несущая на борту 4,31 млрд транзисторов, потребляет 250 Вт.

Холодный нрав GK104 позволил упростить дизайн платы. У GTX 680 нет разъема 8-pin PCIe, столь любимого топовыми решениями, — новинка довольствуется парой 6-контактных розеток. На питание GPU выделено лишь четыре фазы, и, судя по разводке, от пятой отказались в последний момент. Длина GTX 680 — 25 см, что немного меньше, чем у флагманских GeForce предыдущих поколений.

Видеокарта комплектуется восьмью чипами GDDR5 общей емкостью 2 ГБ. Частота памяти равна рекордным 6008 МГц, что частично компенсирует низкую разрядность шины. Задняя панель оснащена четырьмя видеовыходами — HDMI 1.4a, DisplayPort 1.2 и парой DVI. В качестве интерфейса используется новый PCIe 3.0.

За охлаждение адаптера отвечает двухэтажная турбина. Она включает в себя крупный алюминиевый радиатор с тремя тепловыми трубками и необычную цилиндрическую вертушку, в конструкции которой используются звукопоглощающие материалы.

Первые в мире

Новенькую GeForce GTX 680 мы получили напрямую из российского офиса NVIDIA за пару дней до анонса. Внешний вид карты стандартный: вся поверхность закрыта черным пластиковым кожухом и украшена фирменными зелеными логотипами. По габаритам GTX 680 действительно чуть меньше своей предшественницы и выглядит очень аккуратно. Из нестандартных решений отметим необычное расположение контактов питания: два 6-pin гнезда стоят не в линию, а друг над другом.

Для тестирования видеокарты мы собрали такой же тестовый стенд, как и для AMD Radeon HD 7970. В основу легла материнская плата Gigabyte GA-X58A-UD3R , в качестве процессора использовали Core i7-920 , памяти поставили три планки Kingston HyperX DDR3-1666 МГц по 2 ГБ каждая, Windows 7 Ultimate 64-bit и тестовый пакет записали на Kingston SSDNow.

Изначально в списке приложений значились наши стандартные 3DMark 11 , Unigine Heaven Benchmark 2.5 , Resident Evil 5 , Just Cause 2 , DiRT 2 и Aliens vs. Predator. Однако после первого этапа тестирования мы решили добавить еще одну игру: Batman: Arkham City.

В качестве конкурентов новому флагману NVIDIA были назначены GeForce GTX 590 , GTX 580 , AMD Radeon HD 6970 , HD 7950 и HD 7970. Правда, тест в Batman: Arkham City успели пройти только GTX 680 и HD 7970, результаты тестов остальных видеокарт мы представим чуть позже.

Быстрее?

Первый же тест — 3DMark 11 — вывел GeForce GTX 680 в безоговорочные лидеры. Новинка оказалась на 32% быстрее HD 7970 и приблизилась к итогам двойной GTX 590! Понравился Kepler и жадному до ресурсов Unigine Heaven Benchmark 2.5: убедительная победа над AMD с отрывом в 34%. В играх цифры получились не столь внушительными.

Resident Evil 5, как обычно, уперся в производительность процессора и выше 98,5 fps не поднялся. В Aliens vs. Predator такой проблемы не было. Новинка показала 57,7 fps в самом сложном режиме, что заметно больше, чем у GTX 580, HD 6970 и HD 7950, но на 2 fps меньше, чем у HD 7970, и на 33 кадра меньше, чем у GTX 590. Проиграл флагман «зеленых» и в Just Cause 2. Игра лучше идет на картах AMD, и отставание от HD 7970 составило 12 fps. А вот преимущество над прошлыми поколениями GeForce — порядка 12%. В DiRT 2 перевес оказался на стороне NVIDIA: GTX 680 обошла HD 7970 на 37 fps и выдала одинаковый с GTX 590 результат.

Точки над i расставил Batman: Arkham City. Для начала NVIDIA отличилась во время тестов со включенным на максимум PhysX. Даже с антиалиазингом 8x и разрешении 1920х1080 карточка показывала вполне играбельные 26 fps, в то время как HD 7970 еле дотянула до 20 кадров. Разница сохранилась и при отключенном PhysX. При MSAA 4х она составила 4-6 fps, а вот при переходе на 8х разрыв увеличился до 15-18 кадров.

* * *

Новая GeForce GTX 680 нас впечатлила. И не столько производительностью, сколько технологичностью. Kepler вобрал в себя все известные на сегодня технологии: автоматический разгон по запасу TDP, оригинальные режимы сглаживания, возможность игры на трех мониторах, отдельный чип декодирования видео, PhysX, 3DVision, шумоизоляцию системы охлаждения. И все это при крайне скромном энергопотреблении — 195 Вт при пиковой нагрузке. Конечно, это не говорит о полной победе NVIDIA. Все эти технологии, кроме PhysX, есть и в свежем Radeon HD 7970, да и по скорости карты не сильно отличаются. Но с чисто технической точки зрения, флагман NVIDIA — лидер среди плат нового поколения.

Полный обзор NVIDIA GeForce GTX 680 читайте в «Игромании» №05/2012, где мы подробнее рассмотрим новые методы сглаживания, адаптивный VSync, разгон и производительность в режиме 3 DVision.

Таблица 1
Технические характеристики
Характеристика NVIDIA GeForce GTX 680 AMD Radeon HD 7970 AMD Radeon HD 7950 AMD Radeon HD 6970 NVIDIA GeForce GTX 580 NVIDIA GeForce GTX 590
Ядро Kepler Thaiti Thaiti Cayman GF110 2x GF110
Количество транзисторов 3,54 4,31 млрд 4,31 млрд 1,95 млрд 3 млрд 2x 3 млрд
Техпроцесс 28 нм 28 нм 28 нм 40 нм 40 нм 40 нм
Количество потоковых процессоров 1536 шт. 2048 шт. 1792 шт. 1536 шт. 512 шт. 2х 512 шт.
Частота графического ядра 1006 МГц 925 МГц 800 МГц 880 МГц 772 МГц 607 МГц
Частота потоковых процессоров 1006 МГц 925 МГц 800 МГц 880 МГц 1544 МГц 1214 МГц
Тип, объем памяти GDDR5, 2 ГБ GDDR5, 3 ГБ GDDR5, 3 ГБ GDDR5, 2 ГБ GDDR5, 1,5 ГБ GDDR5, 3 ГБ
Частота памяти 6008 МГц 5500 МГц 5000 МГц 5500 МГц 4008 МГц 3414 МГц
Шина данных 256 бит 384 бит 384 бит 256 бит 384 бит 2х 384 бит
Количество текстурных блоков 128 шт. 128 шт. 112 шт. 96 шт. 64 шт. 2х 64 шт.
Количество блоков растеризации 32 шт. 32 шт. 32 шт. 32 шт. 46 шт. 2х 46 шт.
Энергопотребление 195 Вт 250 Вт 200 Вт 250 Вт 244 Вт 365 Вт
Длина платы 250 мм 270 мм 260 мм 270 мм 267 мм 280 мм
Интерфейс PCIe 3.0 x16 PCIe 3.0 x16 PCIe 3.0 x16 PCIe 2.0 x16 PCIe 2.0 x16 PCIe 2.0 x16
Цена на январь 2012 года 17 990 рублей 16 500 рублей 15 000 рублей 10 000 рублей 12 500 рублей 23 500 рублей
Таблица 2
Синтетические тесты
3DMark 11
Модель видеокарты Graphics Physics Score %
NVIDIA GeForce GTX 680 9659 5286 7930 100%
XFX R7970 Double Dissipation 7326 5210 6603 83%
PowerColor HD7950 PCS+ (800/5000 МГц) 6137 5151 5819 73%
VTX Radeon HD 6970 5506 5200 5367 68%
Zotac GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) 6182 4653 5746 72%
Point of View GeForce GTX 590 9729 5287 7922 99%
Unigine Heaven Benchmark 2.5
Модель видеокарты FPS Score %
NVIDIA GeForce GTX 680 43,7 1102 100%
XFX R7970 Double Dissipation 32,6 822 74%
PowerColor HD7950 PCS+ (800/5000 МГц) 30,1 758 69%
VTX Radeon HD 6970 24,1 606 55%
Zotac GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) 29,6 747 68%
Point of View GeForce GTX 590 46,9 1181 107%
Таблица 3
Игровые тесты (кадров в секунду)
Resident Evil 5 (DX10)
Настройки NVIDIA GeForce GTX 680 XFX R7970 Double Dissipation PowerColor HD7950 PCS+ (800/5000 МГц) VTX Radeon HD 6970 Zotac GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) Point of View GeForce GTX 590
High. 1680x1050, AF 16x, AA 4x 98,5 103,2 103,2 101 99 93,9
High, 1680x1050, AF 16x, AA 8x 98,2 102,3 100,5 99,3 95,1 93,7
High, 1920x1080, AF 16x, AA 4x 96,6 102,4 100,2 98,8 98,6 89,5
High, 1920x1080, AF 16x, AA 8x 97,5 101,5 100,1 97,8 92,5 91,3
% 100% 105% 103% 101% 99% 94%
Aliens vs. Predator (DX11)
Настройки NVIDIA GeForce GTX 680 XFX R7970 Double Dissipation PowerColor HD7950 PCS+ (800/5000 МГц) VTX Radeon HD 6970 Zotac GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) Point of View GeForce GTX 590
VeryHigh. 1680x1050, AF 16x, AA 2x 69,5 76,6 67,1 61,1 63 94,3
VeryHigh, 1680x1050, AF 16x, AA 4x 64 65,9 58,6 57,7 53,3 81,3
VeryHigh, 1920x1080, AF 16x, AA 2x 71,8 68,9 60,2 55,1 56,7 85,4
VeryHigh, 1920x1080, AF 16x, AA 4x 57,7 59,2 52,8 51,1 48 73,5
% 100% 103% 91% 85% 84% 127%
DiRT 2 (DX11)
Настройки NVIDIA GeForce GTX 680 XFX R7970 Double Dissipation PowerColor HD7950 PCS+ (800/5000 МГц) VTX Radeon HD 6970 Zotac GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) Point of View GeForce GTX 590
Ultra. 1680x1050, AF 16x, AA 4x 124,1 98 85,7 78,5 125,2 117,8
Ultra, 1680x1050, AF 16x, AA 8x 119,9 89,1 84,2 75,5 116,3 122,9
Ultra, 1920x1080, AF 16x, AA 4x 121,5 89 92,6 76 117,5 119,2
Ultra, 1920x1080, AF 16x, AA 8x 121 83,5 82,8 73,7 109,9 121
% 100% 74% 71% 62% 96% 99%
Just Cause 2
Настройки NVIDIA GeForce GTX 680 XFX R7970 Double Dissipation PowerColor HD7950 PCS+ (800/5000 МГц) VTX Radeon HD 6970 Zotac GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) Point of View GeForce GTX 590
High, 1680x1050, AF 16x, AA 4x 72,3 119,1 109,9 83,6 68,9 58,2
High, 1680x1050, AF 16x, AA 8x 76,1 103,4 90,3 74,8 62,9 63,5
High, 1920x1080, AF 16x, AA 4x 74,8 111,9 100,5 76,1 65,1 61,3
High, 1920x1080, AF 16x, AA 8x 71,5 93,2 81,4 67,1 62,7 62
% 100% 145% 120% 102% 88% 83%
Batman: Arkham City (DX11, Full PhysX)
Настройки NVIDIA GeForce GTX 680 ASUS HD 7970 DirectCU II Top (925/5500 МГц) PowerColor HD7950 PCS+ (800/5000 МГц) VTX Radeon HD 6970 Zotac GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) Point of View GeForce GTX 590
High, 1680x1050, AF 16x, AA 4x 28 22 — — — —
High, 1680x1050, AF 16x, AA 8x 27 21 — — — —
High, 1920x1080, AF 16x, AA 4x 28 22 — — — —
High, 1920x1080, AF 16x, AA 8x 26 20 — — — —
% 100% 78% — — — —
Batman: Arkham City (DX11, no PhysX)
Настройки NVIDIA GeForce GTX 680 ASUS HD 7970 DirectCU II Top (925/5500 МГц) PowerColor HD7950 PCS+ (800/5000 МГц) VTX Radeon HD 6970 Zotac GeForce GTX 580 AMP! Edition (772/4008 МГц) Point of View GeForce GTX 590
Ultra. 1680x1050, AF 16x, AA 4x 66 62 — — — —
Ultra, 1680x1050, AF 16x, AA 8x 61 43 — — — —
Ultra, 1920x1080, AF 16x, AA 4x 62 56 — — — —
Ultra, 1920x1080, AF 16x, AA 8x 53 38 — — — —
% 100% 82% — — — —
Таблица 4
Соотношение цена/производительность
Модель видеокарты Производительность Цена
NVIDIA GeForce GTX 680 100% 100%
AMD Radeon HD 7970 93% 91%
AMD Radeon HD 7950 (800/5000 МГц) 87% 83%
AMD Radeon HD 6970 81% 56%
NVIDIA GeForce GTX 580 85% 69%
NVIDIA GeForce GTX 590 101% 131%