Обзор видеокарт NVIDIA GeForce GTX 1050 и GTX 1050 Ti: другой Pascal

25 октября поступили в продажу две модели видеоускорителей NVIDIA с архитектурой Pascal для бюджетных игровых ПК. Если во времена Maxwell NVIDIA начинала внедрение новой архитектуры с нижнего ценового сегмента (а AMD в Polaris начала с середины), то семейство Pascal разворачивается в классической последовательности — от флагманского продукта к наиболее доступному.

Предыдущие анонсы NVIDIA в этом году позволили составить полное представление о том, что собой представляет архитектура Pascal. На данный момент NVIDIA наслаждается отсутствием конкуренции в высшем ценовом диапазоне, поскольку AMD еще не выпустила равного соперника на базе техпроцесса нового поколения для GeForce GTX 1070/1080. А видеокарта NVIDIA TITAN X позволяет представить, как будет выглядеть новый флагманский продукт тогда, когда NVIDIA сочтет нужным расширить семейство игровых ускорителей в сторону еще большей производительности.

Среднюю категорию по цене и быстродействию в семействе Pascal образуют GeForce GTX 1060 и GTX 1060 3 Гбайт (последний мы рассматриваем отдельно, так как он отличается не только объемом RAM, но и конфигурацией графического ядра). Здесь AMD сумела представить альтернативный выбор в виде ускорителей Radeon RX 470 и RX 480 на чипе Polaris 10, обладающих адекватным соотношением производительности и цены.

Ну а новейшие GeForce GTX 1050 и GTX 1050 Ti представляют собой видеокарты для игровых ПК начального уровня и HTPC (Home Theater PC). На первый взгляд они выглядят скромным дополнением к линейке Pascal, не заслуживающим столь пристального внимания, которое снискали их старшие предшественники. Однако не стоит пренебрегать новинками лишь только потому, что они не имеют ценности в глазах хардкорных геймеров. GTX 1050/1050 Ti — важное явление в своем роде как с практической, так и с теоретической точки зрения.

Младшие видеокарты на базе Pascal заполняют нишу, которая осталась вакантной в линейке GeForce 900, и с технической точки зрения являются наследниками скорее GeForce GTX 750/750 Ti (GPU GM107), нежели GeForce GTX 950. Хотя эти видеокарты формально относятся к одному классу, NVIDIA не выпустила графического процессора на замену GM107 в 900-й линейке, основанной на архитектуре Maxwell второго поколения (чипы GM2xx). Как следствие, GTX 950 на базе частично заблокированного чипа GM206 не соответствует энергоэффективности GTX 750 Ti, что помешало создать столь же компактные видеокарты, лишенные разъема дополнительного питания. Таким образом, GTX 1050/1050 Ti, в отличие от прочих моделей 10-й серии с архитектурной точки зрения представляет собой шаг не в одно, а в полтора поколения. Если же прибавить к возросшей производительности на ватт, которую обеспечил техпроцесс следующего поколения, новые мультимедийные возможности Pascal (аппаратный кодек HEVC, видеоинтерфейсы HDMI 2.0b и DisplayPort 1.3/1.4), то новинки начнут выглядеть весьма перспективно.

Есть и второй аспект, который делает GTX 1050/1050 Ti интригующим объектом исследования. В долгожданном переходе графических процессоров с нормы 28 нм на техпроцесс 14/16 нм мы увидели, как разработчики микросхем, которые в прошлые годы неизменно заказывали производство на фабрике TSMC, пошли разными путями. NVIDIA продолжила пользоваться услугами TSMC для процессоров Pascal по технологии 16 нм FinFET, в то время как AMD переметнулась к GlobalFoundries, лицензировавшей технологию 14 нм FinFET у Samsung.

Теперь настал конец и многолетнему эксклюзивному сотрудничеству NVIDIA c TSMC, ведь в документации на GTX 1050/1050 Ti указано, что чип GP107 выполнен по норме 14 нм FinFET. Как известно, в последний раз NVIDIA прибегла к услугам другого производителя в 2003 году — для производства чипов NV3x из семейства карт GeForce FX. Официально компания не раскрывает имя своего подрядчика, но, согласно сторонним источникам, им стал Samsung. К слову, пусть вас не смущает слово TAIWAN в маркировке GPU (как и полное совпадение формата, в котором кодируется период производства и степпинг чипа). Да, фабрика Samsung с технологией 14 нм FinFET находится в Техасе, США, но, когда NVIDIA выпускала GPU серии NV3x на американской фабрике IBM, чипы были промаркированы как корейские. Видимо, NVIDIA просто собирает GPU в корпуса либо делает с ними что-либо еще на территории Тайваня.

Как бы то ни было, по «энергетическим» характеристикам GP107 может отличаться от своих старших собратьев, выпущенных TSMC. Кроме того, результаты тестирования GTX 1050/1050 Ti приблизят нас к ответу на вопрос, почему новейшие графические процессоры AMD выступили столь бледно в плане частотного потенциала и производительности на ватт. В какой степени разница по этим параметрам между Pascal и Polaris обусловлена особенностями архитектуры, а в какой — производственным фактором? Впрочем, если сделать поправку на то, что две компании могли воплотить техпроцесс 14 нм FinFET по-разному, то проверка GP107 в деле сможет снять подозрения лишь с технологии как таковой, а не с фабрики GlobalFoundries в штате Нью-Йорк, США, которая занимается выпуском соответствующих микросхем, или инженеров Advanced Micro Devices.

⇡#NVIDIA GP107

GP107 в полной мере воплощает принципы, заложенные в архитектуре Pascal применительно к GPU игрового класса (в отличие от GP100, имеющего свои особенности). От старших чипов — GP106, GP104, GP102 — он отличается лишь числом вычислительных блоков и объемом кешей различного назначения.

Логическая схема GP107 включает два GPC (Graphics Processing Cluster), каждый из которых состоит из блока Raster Engine, выполняющего первоначальные стадии рендеринга (определение граней полигонов, проекция и отсечение невидимых пикселов) и трех SM (Stream Multiprocessor). Каждый из последних, в свою очередь, содержит геометрический движок PolyMorph Engine, 128 32-битных ядер CUDA, 4 64-битных ядра CUDA, 8 текстурных модулей и секцию кеша L1. Как и другие игровые GPU в семействе Pascal, GP107 отличается от Maxwell увеличенным объемом L1 (с 24 до 48 Кбайт).

Таким образом, в отношении шейдерной и текстурной пропускной способности на мегагерц частоты полнофункциональный GP107 сделал шаг вперед относительно GM107 и соответствует «порезанному» GM206 в составе GeForce GTX 950. В back-end процессора, представленном кешем L2, массивом ROP и четырьмя 32-битными контроллерами памяти, также есть очевидные изменения.

В силу того, что архитектура Pascal обладает прогрессивной компрессией цвета, а контроллеры позволяют работать с памятью на существенно большей частоте, чем в GM107 (7000 вместо 5400 Мбит/с на контакт), разработчикам понадобилось удвоить количество ROP по сравнению с GM107. Одновременно появилась возможность сэкономить транзисторный бюджет на кеш-памяти второго уровня (1 Мбайт против 2 Мбайт в GM107).

Блок-схема NVIDIA GP107

Тем не менее процессор получился весьма крупным для своей категории: число транзисторов в GP107 составляет 3,3 млрд. Разумеется, часть этого объема была израсходована на реализацию многочисленных новых функций, представленных в архитектуре Pascal, поэтому по числу транзисторов GP107 не только существенно «разбух» относительно GM107 (1,87 млрд), но и обходит GM206 (2,94 млрд). Вот краткий список нововведений архитектуры Pascal:

• улучшенная компрессия цвета с соотношениями вплоть до 8:1;
• функция Simultaneous Multi-Projection геометрического движка PolyMorph Engine, позволяющая за один проход создавать вплоть до 16 проекций геометрии сцены (для VR и систем с несколькими дисплеями в конфигурации NVIDIA Surround);
• возможность прерывания (preemption) в процессе исполнения draw call (при рендеринге) и потока команд (при вычислениях), которая вместе с динамическим распределением вычислительных ресурсов GPU обеспечивает полноценную поддержку асинхронных вычислений (Async Compute) — дополнительного источника быстродействия в играх под API DirectX 12 и сниженной латентности в VR;
• аппаратное декодирование и кодирование видео в форматах H.264, H.265 (HEVC) и VP9;
• контроллер дисплея, совместимый с интерфейсами DisplayPort 1.3/1.4 и HDMI 2.b. Поддержка высокого динамического диапазона (HDR);
• шина SLI с повышенной пропускной способностью (соответствующие блоки, вероятнее всего, исключены из GP107 в связи с отсутствием поддержки SLI).

⇡#GeForce GTX 1050/1050 Ti: технические характеристики, цены

На базе процессора GP107 NVIDIA выпустила две видеокарты, из которых GTX 1050 Ti комплектуется полнофункциональным ядром и 4 Гбайт RAM. В GTX 1050 отключен один из шести SM, а штатный объем видеопамяти составляет 2 Гбайт.

Первое, что бросается в глаза, когда смотришь в спецификации видеокарт, это консервативные тактовые частоты по сравнению с таковыми в моделях GTX 1060 и старше. До момента, когда NVIDIA распространила подробную документацию на GTX 1050/1050 Ti, это вызывало определенное смущение в прессе. Нетрудно придти к преждевременному выводу о том, что смена производственной линии на 14 нм FinFET по технологии Samsung заразила GPU NVIDIA той же болезнью, от которой пострадал Polaris. Однако разработчик утверждает, что ограничивающим фактором стал тепловой пакет, установленный на уровне 75 Вт, для того, чтобы партнеры NVIDIA могли выпустить видеокарты, не требующие дополнительного питания. В эмпирической части обзора мы еще увидим, каких частот в действительности может достигнуть GP107.

Также любопытно, что GTX 1050 обладает повышенными частотами GPU по сравнению с «титановой» версией. По данным NVIDIA, младшая из двух новинок обладает втрое большим быстродействием в играх, чем GeForce GTX 650, и чуть более чем на 50 % превосходит GeForce GTX 750 Ti.

Производитель	NVIDIA
Модель	GeForce GTX 750 Ti	GeForce GTX 950	GeForce GTX 1050	GeForce GTX 1050 Ti	GeForce GTX 1060 3GB	GeForce GTX 1060
Графический процессор
Название	GM107	GM206	GP107	GP107	GP106	GP106
Микроархитектура	Maxwell	Maxwell 2	Pascal	Pascal	Pascal	Pascal
Техпроцесс, нм	28 нм	28 нм	14 нм FinFET	14 нм FinFET	16 нм FinFET	16 нм FinFET
Число транзисторов, млн	1 870	2 940	3 300	3 300	4 400	4 400
Тактовая частота, МГц: Base Clock / Boost Clock	1 020 / 1 085	1 024 / 1 188	1 354 / 1 455	1 290 / 1 392	1 506 / 1 708	1 506 / 1 708
Число шейдерных ALU	640	768	640	768	1 152	1 280
Число блоков наложения текстур	40	48	40	48	72	80
Число ROP	16	32	32	32	48	48
Оперативная память
Разрядность шины, бит	128	128	128	128	192	192
Тип микросхем	GDDR5 SDRAM	GDDR5 SDRAM	GDDR5 SDRAM	GDDR5 SDRAM	GDDR5 SDRAM	GDDR5 SDRAM
Тактовая частота, МГц (пропускная способность на контакт, Мбит/с)	1 350 (5 400)	1 652,5 (6 610)	1 750 (7 000)	1 750 (7 000)	2 000 (8 000)	2 000 (8 000)
Объем, Мбайт	1 024 / 2 048	2 048 / 4 096	2 048	4 096	3 072	6 144
Шина ввода/вывода				PCI Express 3.0 x16
Производительность
Пиковая производительность FP32, GFLOPS (из расчета максимальной указанной частоты)	1 389	1 823	1 862	2 138	3 935	4 373
Производительность FP32/FP64	1/32	1/32	1/32	1/32	1/32	1/32
Пропускная способность оперативной памяти, Гбайт/с	86	106	112	112	192	192
Вывод изображения
Интерфейсы вывода изображения	DL DVI-D, DisplayPort 1.2, HDMI 2.0	DL DVI-D, DisplayPort 1.2, HDMI 2.0	DL DVI-D, DisplayPort 1.3/1.4, HDMI 2.0b	DL DVI-D, DisplayPort 1.3/1.4, HDMI 2.0b	DL DVI-D, DisplayPort 1.3/1.4, HDMI 2.0b	DL DVI-D, DisplayPort 1.3/1.4, HDMI 2.0b
TDP, Вт	60	90	75	75	120	120
Рекомендованная розничная цена на момент выхода (США, без налога, (Founders Edition/нереференсных видеокарт), $	149	109	109	139	199	249/299
Рекомендованная розничная цена на момент выхода, Россия, ( Founders Edition/нереференсных видеокарт), руб.	5 490	12 490	8 490	10 490	—	18 990 / —

Официальные цены на GTX 1050 и GTX 1050 Ti установлены на уровне $109 и $139 соответственно (рынок США, без налога на продажи). Российские — 8 490 руб. и 10 490 руб. соответственно.

Однако рыночная ниша, на которую нацелены новинки, уже освоена конкурирующими продуктами конкурента. AMD парировала выход GeForce GTX 1050/1050 Ti снижением цен на модификации Radeon RX 460 с 2 и 4 Гбайт RAM — c $109/139 до $89/99. Новая российская цена объявлена для младшей версии видеокарты — 7 530 руб.

NVIDIA не подготовила референсной версии GeForce GTX 1050/1050 Ti, в отличие от GeForce GTX 750/750 Ti. Вместо этого производители с первого дня продаж начнут продавать видеокарты собственного дизайна. Для тестирования нам предоставили образцы MSI GeForce GTX 1050 2G OC и GeForce GTX 1050 Ti 4G OC — довольно простые реализации новых моделей, обладающие немного повышенными тактовыми частотами GPU: 1 404 / 1 518 МГц и 1341 / 1455 МГц для GTX 1050 и GTX 1050 Ti соответственно. В тестировании тактовые частоты видеокарт MSI были приведены к референсным значениям.

В рознице пока нашлась только старшая модель по ценам $140–150 (newegg.com) и 15 200 руб. (market.yandex.ru).

⇡#MSI GeForce GTX 1050 2G OC и GTX 1050 Ti 4G OC: конструкция

С виду две видеокарты MSI абсолютно одинаковы. На компактной плате установлена система охлаждения простейшей конструкции: монолитный фрезерованный радиатор и единственная крупная крыльчатка.

Более подробно описывать внешний вид устройства и конструкцию системы охлаждения в данном случае не имеет смысла — фотографии говорят за себя.

⇡#MSI GeForce GTX 1050 2G OC и GTX 1050 Ti 4G OC: плата

Единственное, что отличает GeForce GTX 1050 Ti от GTX 1050 в данной серии видеокарт, — это микросхемы RAM вдвое более высокой емкости. По остальным признакам устройства идентичны, включая четырехфазную систему питания: три фазы для GPU и одна — для чипов RAM.

Микросхемы памяти изготовлены Samsung и рассчитаны на эффективную частоту 7 ГГц.