Обзор NVIDIA GeForce GTX 960 (на примере MSI GeForce GTX 960 GAMING 2G): то же самое меньшими силами

Модели GeForce 900 занимают верхушку линейки потребительских видеокарт NVIDIA, в то время как основную массу составляют их 700-е собратья. Добавляя новые позиции в 900-м семействе, NVIDIA одну за другой меняет позиции с GPU микроархитектуры Kepler на прогрессивный Maxwell. Основной смысл существования Maxwell — поддержать прогресс производительности в затянувшуюся эпоху техпроцесса 28 нм, пока производитель готовится перейти на норму 20 или 16 нм. Соответственно, все оптимизации, которые отличают Maxwell от Kepler, направлены на повышение энергетической эффективности.

В общих чертах архитектура Maxwell следует принципам, заложенным в Kepler, но разработчики нашли возможность изрядно упростить устройство структурных блоков GPU, сократив транзисторный бюджет, но удержав позиции в быстродействии. Состав потокового мультипроцессора (SMX/SMM) — универсального строительного блока GPU в последних итерациях архитектуры NVIDIA — сократили с 192 до 128 ядер CUDA (шейдерных ALU) и с 16 до 8 текстурных блоков, а также ввели более жесткие правила для работы планировщиков нагрузки. В результате ресурсы исполнительной части SMM задействуются более эффективно, а управляющая логика уменьшилась в размере. И несмотря на такой секвестр, SMM в Maxwell сохранил 90% производительности от SMX в Kepler. Быстродействие на единицу мощности у адаптеров Maxwell подчас в два раза выше по сравнению с Kepler в самых что ни на есть практических тестах.

Новоприбывшая модель GeForce GTX 960 базируется на чипе третьего эшелона в семействе Maxwell — GM206. Чип второго эшелона (GM204) устанавливают в GeForce GTX 970 и GTX 980, а старший GPU, по всей вероятности, готовится к выходу в этом году в составе нового флагмана видеоадаптеров NVIDIA. Цифра 2 в названии чипа также указывает на вторую версию архитектуры Maxwell. От единственного представителя первой версии — чипа GM107 (GeForce GTX 750/750 Ti и ряд ноутбучных адаптеров) — GM204 и GM206 отличаются геометрическим движком PolyMorph Engine версии 3.0 и поддержкой в железе некоторых вычислительных функций, которые войдут в новый feature level Direct3D 12.

Тонкости архитектуры Maxwell уже раскрыты в обзорах GeForce GTX 750 Ti и GeForce GTX 980, так что здесь мы не будем заострять на них внимание, а вместо этого внимательно изучим новинку. Собственно ядро графического процессора в GM206 не имеет качественных отличий от GM204. NVIDIA лишь сократила количество функциональных блоков соответственно более низкой ценовой категории. Единственное дополнение — обновленный кодек NVENC, в котором полностью реализовано декодирование формата H.265 (HEVC). В более ранних чипах Maxwell для этой цели частично используется логика, предназначенная для H.264, а остальная часть процесса ложится на CPU.

GeForce GTX 960 стал топовым устройством на базе GM206 — он относится к категории геймерских адаптеров среднего уровня. GTX 960 наследует позицию GeForce GTX 660 и GTX 760. Последние два теперь официально сняты с производства, и между GTX 960 и GTX 750 Ti образовался большой зазор по производительности, но его NVIDIA может прикрыть отбраковкой кристаллов GM206 c частично заблокированными вычислительными блоками, какое бы название ни получил такой продукт.

Итак, чем GeForce GTX 960 может похвастаться перед своими предшественниками? По сравнению с GTX 660, который основан на чипе GK106, GTX 960 прибавил в числе ядер CUDA, ROP и тактовых частотах. Если сравнить с GTX 760 (то есть с порезанным GK104), то GTX 960 не отступил только в числе ROP и тактовых частотах, а в остальном — шаг назад. Бросается в глаза 128-битная шина памяти, которой, казалось бы, уже давно пользуются видеоадаптеры классом ниже. По заверению разработчика, недостаток пропускной способности полностью компенсирует более крупный кеш L2 и усовершенствованный алгоритм компрессии цвета, который достигает коэффициента сжатия 8:1 без потери информации. Да и частота памяти увеличена до 7 ГГц. Но так ли эффективны эти меры, нам еще предстоит увидеть в тестах.

Несомненно одно: GM206 — куда более компактный чип (2 940 млн транзисторов) по сравнению с GK104 (3 540 млн), что вкупе с оптимизациями архитектуры дает сниженный TDP (со 170 до 120 Вт) и экономию стоимости производства. Рекомендованная розничная цена GTX 960 составляет $199 (США, без налогов). Цена для России установлена на уровне 13 990 руб.

NVIDIA GK104		NVIDIA GM206

GTX 960 предстоит конкурировать в первую очередь с Radeon R9 285. Кроме того, из продажи еще долго не исчезнет Radeon R9 280, да и GeForce GTX 760 теперь получит скидку после формальной отставки. Обе видеокарты обладают более широкой шиной памяти, а R9 280 — еще и увеличенным до 3 Гбайт объемом RAM. Интересно будет столкнуть новичка с этими старожилами.

⇡#MSI GeForce GTX 960 GAMING 2G

GeForce GTX 960 в этом обзоре представляет компания MSI. Карта GTX 960 GAMING 2G разогнана по частоте GPU на 90 МГц относительно референсных спецификаций (прим.: тестирование производительности проводилось на референсных частотах). Частота видеопамяти стандартная. В комплект поставки устройства входит переходник с двух шестиконтактных на один восьмиконтактный разъем дополнительного питания, адаптер DVI-VGA, компакт-диск с ПО и бумажная документация. К ограниченной партии MSI GTX 960 GAMING 2G прилагается купон с кодами на призы в онлайн-шутере Warface: уникальную внешность и несколько образцов оружия.

Сама видеокарта довольно крупная для столь нетребовательного GPU.

Система охлаждения открытой конструкции включает радиатор с тремя тепловыми трубками и два вентилятора диаметром 95 мм. Отдельный небольшой радиатор установлен на транзисторы системы питания.

Микросхемы памяти Samsung предназначены для работы на эффективной частоте 7 ГГц. Система питания включает четыре фазы для GPU и одну — для оперативной памяти.

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

Для измерения мощности системы используется стенд с блоком питания Corsair AX1200i. Энергосберегающие технологии CPU во всех тестах отключены. Шина PCI-Express работает в режиме 3.0. Для активации PCI-E 3.0 на видеокартах серий GeForce 600 и 700 в системе на чипсете X79 применяется патч от NVIDIA.

В настройках драйвера NVIDIA всегда в качестве процессора для вычисления PhysX выбирается CPU. В настройках AMD всегда настройка Tesselation переводится из состояния AMD Optimized в Use application settings. В CrossFire-конфигурациях остается включенной опция Frame Pacing.

Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• AMD Radeon R9 280 (933/5500 МГц, 3 Гбайт);
• AMD Radeon R9 285 (918/5500 МГц, 2 Гбайт);
• AMD Radeon R9 280X (1000/6000 МГц, 3 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 760 (980/6008 МГц, 2 Гбайт);
• MSI GeForce GTX 960 GAMING 2G (1126/7010 МГц, 2 Гбайт).

Тактовые частоты, энергопотребление, температура, разгон

Для GeForce GTX 960 установлено весьма агрессивное управление тактовой частотой. В динамике частота поднимается максимум на 163 МГц сверх базового значения — до 1289 МГц при напряжении питания GPU 1,212 В. Разгон имеющегося у нас экземпляра позволил достигнуть 1346 МГц базовой частоты, верхнее значение напряжения на GPU можно повысить до 1,256 мВ.

Попутно поднимается и частотный потолок, так что максимальная зарегистрированная в тестах частота после разгона составила 1535 МГц (на 189 МГц выше базовой). В большинстве тестов частота GPU колебалась в пределах 1511-1523 МГц.

GeForce GTX 960 и вправду получился более экономичной видеокартой по сравнению с GTX 760, хотя разница в мощности не поражает воображения. А вот близкие по быстродействию видеоадаптеры AMD потребляют уже намного больше. Кстати, разгон GTX 960 получился весьма внушительным, а энергопотребление выросло не так уж и сильно.

Поскольку сравниваемые видеокарты имеют ограничение по допустимой температуре GPU, на которое ориентируется электроника, управляющая кулером, сравнивать их по эффективности теплоотвода при штатных настройках – довольно-таки бессмысленное занятие. В этом плане графическая карта MSI справилась с задачей не хуже прочих.

⇡#Производительность: синтетические тесты

3DMark 2011

• GeForce GTX 960 не только превзошел по очкам GTX 760 и Radeon R9 285, но и практически не уступает номинально более мощному Radeon R9 280X.

3DMark

• В более новой версии теста сохраняется преимущество GTX 960 перед GTX 760.
• Вот только команда AMD в полном составе опередила новинку.

TessMark

• Новый геометрический движок заметно отличает GeForce GTX 960 от GTX 760.
• GTX 960 также безоговорочно превосходит в расчетах геометрии видеоадаптеры AMD на чипе Tahiti — R9 280 и R9 280X.
• Однако лидером в этой категории является Radeon R9 285.

Unigine Heaven 4

• В разрешении Full HD новинка мало отличается от GTX 760 и Radeon R9 280. Более мощные адаптеры AMD чуть быстрее.
• В режиме 2560 × 1440 дает о себе знать узкая шина памяти GM206, которая оставила GTX 960 в аутсайдерах.

Производительность: игры

Tomb Raider

• В режиме Full HD GTX 960 держится на равных с Radeon R9 280 и превосходит R9 285.
• При разрешении 2560 × 1440 просадка частоты смены кадров на GTX 960 не так велика, как можно было бы ожидать. По крайней мере значимой разницы между GTX 960, R9 285 и R9 280 не выявилось.

Bioshock Infinite

• GeForce GTX 960 потерпел поражение от представителей команды AMD в обоих разрешениях. Единственный позитивный результат: карта немного быстрее, чем GTX 760.

Crysis 3

• Первая золотая медаль на счету GTX 960. В разрешении Full HD видеокарта работает даже немного быстрее, чем Radeon R9 280X.
• В режиме 2560 × 1440 участники различаются не столь сильно, но на первый взгляд можно говорить о паритете между GTX 960, с одной стороны, и R9 280X, а также R9 285, с другой.

Metro: Last Light

• GeForce GTX 960 столь же хорош, как Radeon R9 285 и R9 280.
• В 2560 × 1440 наблюдается ожидаемая, но не критичная просадка быстродействия по сравнению с показателями конкурентов.

Company of Heroes 2

• GTX 960 соперничает с Radeon R9 285 и R9 280. Но если в режиме Full HD борьба идет на равных, то в 2560 × 1440 новинка сдает позиции.

Batman: Arkham Origins

• Единственный тест, в котором GTX 960 отработал медленнее, чем GTX 760, и остался в хвосте при обоих разрешениях. Видать, подкачала 128-битная шина памяти.
• Впрочем, Radeon R9 285 здесь ушел недалеко вперед, в особенности при разрешении 1920 × 1080.

Battlefield 4

• GeForce GTX 960 показал хороший результат в режиме Full HD, где занял промежуточную позицию между Radeon R9 280 и R9 280X.
• Все не так гладко в 2560 × 1440. GTX 960 в числе отстающих вместе с GTX 760 и R9 285.

Thief

• GTX 960 немного быстрее, чем R9 285, при разрешении Full HD и мало отличается в режиме 2560 × 1440.
• Первые места в обоих режимах удерживают Radeon R9 280 и R9 280X.

Alien: Isolation

• Radeon R9 285 попал в плачевное положение, сохраняя конкурентоспособность только при разрешении 2560 × 1440. В Full HD GeForce GTX 960 нанес ему сокрушительное поражение.
• Два других игрока команды AMD удерживают лидирующие позиции.

Far Cry 4

• GeForce GTX 960 принадлежит первый результат при разрешении 1920 × 1080 (даже Radeon R9 280X с небольшим отрывом остался позади) и последний — при 2560 × 1440 (здесь новинка ничем не отличается от GeForce GTX 760).

⇡#Производительность: вычисления

Декодирование видео

• Аппаратный декодер NVENC в GM206 по скорости обработки кода H.264 явно избыточен даже для того, чтобы воспроизводить видео с разрешением 4К с частотой кадров 60 Гц. К примеру, кодека в Radeon R9 285 для этой цели хватает впритык, а кодек H.264 в более ранних GPU AMD не поддерживает столь высокое разрешение. С другой стороны, дополнительная мощь может найти применение в задаче перекодирования видеофайлов.
• Дополнительная логика аппаратного декодера H.265 (HEVC) также имеет большой запас производительности. В этой роли GM206 выступает не так уж плохо даже по сравнению с мощным 6-ядерным CPU.
• По крайней мере, полностью аппаратное декодирование H.265 на GM206 происходит явно более эффективно, чем на GM204, где часть операций выполняет CPU.

Luxmark: Room (Complex Benchmark)

• В задаче трассировки лучей архитектура Maxwell совершила рывок. Мы это видели еще на примере GeForce GTX 980. Вот и сейчас GeForce GTX 960 почти вдвое превосходит GTX 760, оставил позади Radeon R9 285 и наступает на пятки R9 280.

Sony Vegas Pro 13

• Видеокарты NVIDIA не в лучшей форме для этого теста. Как и его предшественник, GeForce GTX 960 не идет ни в какое сравнение с конкурирующими продуктами AMD.

CompuBench CL: Ocean Surface Simulation

• А вот в этом тесте GeForce GTX 960 отстал даже от своего предшественника, не говоря уже о видеоадаптерах AMD.

CompuBench CL: Particle Simulation

• Еще один пример успешной оптимизации архитектуры Maxwell для расчетных задач. GeForce GTX 960 оставил далеко позади всех соперников, не исключая Radeon R9 280X.

SiSoftware Sandra 2015: Scientific Analysis

• Maxwell плохо подходит для подобных задач даже при вычислениях с одинарной точностью (FP32). Кроме того, скорость FP64 снизилась даже по сравнению с чипами Kepler — вплоть до 1/32 от FP32, что отразилось и в результатах Sandra.

⇡#Производительность: разгон

Дополнительные мегагерцы, которые принес разгон, оказались с привкусом кукурузы (как уже не раз бывало с видеокартами, управляемыми технологией GPU Boost). Впрочем, в тех играх, где частота смены кадров граничит с критическим уровнем, все еще есть смысл создать дополнительный запас прочности за счет оверклокинга.

3DMark 2011

3DMark

Игровые тесты + Unigine Heaven 4

⇡#Выводы

На этот раз не было запланировано никаких революций — просто плановая замена заслуженного процессора GK104 более компактным и энергоэффективным чипом GM206. Для видеокарты среднего геймерского уровня GM206 подходит куда как лучше, чем частично заблокированная версия GM104, которой комплектовался GeForce GTX 760. Архитектура Maxwell в очередной раз показала впечатляющий уровень производительности на единицу мощности: GTX 960 обладает TDP на 50 Вт меньше, чем у GTX 760, по большей части не уступая в производительности. Как оказалось, с 128-битной шиной памяти вполне можно прожить и в этом сегменте. Отметим и разгонный потенциал GeForce GTX 960, который, впрочем, не так явно конвертируется в прирост быстродействия, как того хотелось бы.

Валютная цена на GTX 960 снижена на $50 по сравнению с GTX 760, хотя россиян это мало касается. Самые дешевые варианты GTX 760 здесь имеют такую же цену, какая рекомендована для GTX 960. Кроме того, в связи с концом жизни последнего можно рассчитывать на скидку. В этом плане выход GTX 960 сыграет на руку тем, кому безразлично энергопотребление видеокарты, ведь производительность у этих моделей различается незначительно. Как ни крути, обеспечить снижение цены и мощности одновременно с повышением быстродействия без смены технологической нормы не может даже Maxwell.

Основной конкурент новинки, Radeon R9 285, строго говоря, не может на равных противостоять GTX 960: большинство тестов были на стороне продукта NVIDIA, да и цена R9 285 ($249) выше, чем у соперника, не говоря о совсем другом уровне энергопотребления. Выгоднее для AMD противопоставить GeForce GTX 960 другую видеокарту — Radeon R9 280. Между этими ускорителями в тестах установился паритет при разрешении 1920 × 1080, а для режима 2560 × 1440 продукт AMD лучше приспособлен за счет 384-битной шины памяти и объема RAM в 3 Гбайт.

Напоследок пара слов об адаптере MSI GTX 960 GAMING 2G. На примере именно на этой модели мы оценили оверклокерские возможности GeForce GTX 960, так что проблем с разгоном у потенциальных владельцев возникнуть не должно. Система питания и охлаждения достаточно хороши. Лишь бы кристалл GPU не подкачал, но повышенные относительно референсных значений частоты уже кое-что гарантируют.