Как известно, NVIDIA недавно представила видеоадаптеры GeForce GTX 750 Ti и GeForce GTX 750, которые также стали первыми носителями обновленной графической архитектуры Maxwell. Приоритетом при разработке новых решений было повышение их энергоэффективности. В итоге имеем игровые видеокарты начального уровня с TDP 60 Вт, которые не требуют дополнительного питания, а для их работы в системе достаточно всего 300 Вт. Однако давайте посмотрим, как разработчикам удалось добиться такого результата.
Графическая архитектура NVIDIA Maxwell
В случае с решениями Kepler основным «кирпичиком» GPU от NVIDIA является потоковый мультипроцессор (Streaming Multiprocessor, SMX), состоящий из 192 вычислителей. Более того, для такого многоядерного массива используется один блок управления. Для разработки решений для использования в совершенно разных категориях устройств, начиная от калькуляторов и заканчивая суперкомпьютерами и SoC для планшетов и смартфонов, инженерам компании необходимы определенные знания, позволяющие им еще больше повысить энергоэффективность разрабатываемых ими устройств.
В новой архитектуре Maxwell первого поколения используется тот же функциональный API, что и в Kepler, но здесь уже проведена серьезная переработка внутренней структуры потоковых мультипроцессоров. Теперь для каждого SMM предусмотрено четыре независимых 32-ядерных вычислительных блока, имеющих собственный буфер инструкций. Каждый блок также имеет 8 модулей загрузки и хранения данных (LD/ST) и такое же количество блоков, выполняющих определенные функции (Special Function Units, SFU). Все структурные модули были переработаны, в результате чего улучшена логика управления и улучшена балансировка нагрузки. Повышение дискретности модулей позволяет гибко и эффективно использовать ресурсы GPU. Объем кеш-памяти второго уровня также значительно увеличен. Если в чипе GK107 емкость L2 составляет 256 Кбайт, то GM107 получил 2 Мбайт кэша, что даже больше, чем кэш GK110 (1536 Кбайт). Увеличенный буфер позволяет частично снизить влияние пропускной способности памяти и уменьшить количество обращений к локальной памяти, что снижает энергопотребление адаптера.
По данным компании, различные изменения позволили увеличить производительность ядер на 35%. Оставаясь в рамках того же технологического процесса (28 Нм), NVIDIA удалось почти вдвое увеличить производительность на ватт потребляемой электроэнергии, а также улучшить соотношение производительности на единицу площади кристалла.
Одно из ключевых нововведений в Kepler — появление аппаратного блока кодирования/декодирования видео H.264 — NVENC. С помощью вышеупомянутого модуля обработка этих операций выполняется намного быстрее, чем при использовании CUDA-расчетов, а также существенно ниже потребляемая мощность.
Именно благодаря NVENC разработчикам удалось создать технологию GeForce ShadowPlay, позволяющую записывать видеопоток 1080p в режиме реального времени во время игры практически без потери производительности. Также возможна организация видеотрансляции. Отметим, что в последней версии GeForce Experience появилась возможность регулировать разрешение видеопотока, а также доступна опция изменения частоты кадров (30 и 60) и битрейта (10-50 Мбит/с).
В Maxwell улучшен блок NVENC. Если решения на базе Kepler могут кодировать видео со скоростью примерно в 4 раза быстрее реального времени, то адаптеры Maxwell делают это в 6-8 раз быстрее. Возможности декодирования видео также были улучшены.
Во время воспроизведения видео графические процессоры с архитектурой Maxwell могут переключаться в новый режим GC5. В этом состоянии часть блоков переходит в спящий режим, не требуя дополнительного питания.
Как стало понятно в начале обзора, NVIDIA оптимизировала архитектуру Maxwell первого поколения в первую очередь для энергоэффективных решений. Устройства для энтузиастов будут основаны на чипах Maxwell второго поколения (2.0), но они появятся на рынке позже. Очевидно, желание производителя состоит в том, чтобы использовать для топовых адаптеров графические процессоры, изготовленные по 20-нанометровому техпроцессу. По этому эти устройства появятся чуть позже.
GeForce GTX 750 Ti и GeForce GTX 750
Первыми видеоадаптерами с графическими чипами на базе архитектуры NVIDIA Maxwell стали модели GeForce GTX 750 Ti и GeForce GTX 750. Обе модели построены на базе графического процессора GM107, который производится по 28-нанометровой технологии. Площадь кристалла составляет 148 мм2, на котором размещено 1,87 миллиарда транзисторов.
GeForce GTX 750 Ti использует полную версию GM107. Один из вычислительных кластеров (GPC) в данном случае состоит из пяти потоковых мультипроцессоров SMM, где общее количество CUDA-калькуляторов равно 640. Чип имеет 40 текстурных и 16 растровых модулей. Базовая частота графического процессора составляет 1020 МГц, а среднее значение динамического ускорения благодаря GPU Boost 2.0 — 1085 МГц.
GeForce GTX 750 Ti часто поставляется с 2 ГБ памяти GDDR5, но также существуют варианты с 1 ГБ. Опорная частота памяти составляет 5400 МГц. С GPU он общается по 128-битной шине (2×64-бит), и в этом случае пропускная способность магистрали «память-GPU» составляет 86,4 ГБ.
Эталонный адаптер имеет гораздо более компактные размеры. Длина печатной платы всего около 160 мм. Для охлаждения графического процессора использовался кулер весьма скромных размеров и конструкции. Небольшой алюминиевый радиатор обдувается вентилятором диаметром 60 мм.
Компактная печатная плата очень проста. Подсистема питания образована 3-фазной схемой (2+1). Четыре микросхемы памяти расположены в форме буквы L и расположены рядом с графическим процессором. На плате также есть место для 6-контактного разъема, но его самого нет. Учитывая TDP в 60 Вт, возможностей слота PCI Express x16 (75 Вт) будет вполне достаточно для полноценной работы видеокарты. Для системы GeForce GTX 750 Ti производитель рекомендует использовать блок питания мощностью не менее 300 Вт.
На своей интерфейсной панели эталонная модель оснащена тремя видеовыходами — парой DVI (DVI-D и DVI-I), а также мини-HDMI.
Для GeForce GTX 750 используется аналогичная аппаратная платформа, с той лишь разницей, что GPU GM107 в этом варианте имеет 4 потоковых мультипроцессора. Поэтому количество вычислительных ядер было уменьшено с 640 до 512, количество текстурных блоков уменьшено до 32, а количество растровых модулей осталось прежним — 16. Частотная формула GM107 — 1020/1085 МГц. Память также работает на частоте 5400 МГц и подключается к чипу по 128-битной шине. Для GeForce GTX 750 заявлено значение TDP 55 Вт.
Производители видеокарт представили оригинальные варианты адаптеров, в плане компоновки и систем охлаждения NVIDIA их не ограничивает. Ввиду этого можно ожидать анонсов первых решений на базе Maxwell с повышенными тактовыми частотами, полностью переработанными печатными платами и эксклюзивными системами охлаждения. Кроме того, некоторые производители также предлагают модели GTX 750 Ti, оснащенные дополнительными разъемами питания.
Позиционирование
Что касается позиционирования новых видеокарт, то в этой линейке актуальными решениями NVIDIA являются модели GeForce GTX 750 Ti и GeForce GTX 750, занимающие нишу GeForce GTX 650 Ti. Пока GTX 650 еще в строю. Позицию над GTX 750 Ti занимает GeForce GTX 660. Однако заметно, что в представленной графике отсутствует GeForce GTX 650 Ti BOOST, который на данный момент практически исчез с рынка.
NVIDIA также предлагает рассматривать карты с чипом Maxwell как апгрейд решений предыдущих поколений. В частности, GeForce GTX 750 Ti может стать заменой GeForce GTX 550 Ti. Несмотря на то, что последний был представлен в начале 2011 года и согласно статистике Steam, он до сих пор входит в пятерку самых популярных видеоадаптеров среди активных пользователей сервиса. Устройство может обеспечить удвоенное количество кадров в секунду, несмотря на то, что заявленное энергопотребление GTX 750 Ti почти вдвое меньше (60 Вт против 116 Вт). Это означает, что соотношение производительность/ватт у графического ядра Maxwell примерно в 4 раза выше, чем у устройств на базе Fermi того же класса.
Цена
Рекомендованная цена GeForce GTX 750 Ti для рынка США составляет 149 долларов (без учета налогов) за версию с 2 ГБ памяти. Модель GeForce GTX 750 доступна у производителя по цене 119 долларов. Напомним, несколько дней назад компания AMD представила свои решения в этой ценовой категории. Так, Radeon R7 265, фактически являющийся аналогом Radeon HD 7850, также будет доступен по цене 149 долларов, а цена Radeon R7 260X снижена со 139 до 119 долларов. На фоне текущих цен на линейку Radeon такие отчеты выглядят очень оптимистично, но для окончательных выводов нам придется дождаться появления устройств на рынке.
Экспресс-тест GeForce GTX 750 Ti
Мы провели небольшие экспресс-тесты на эталонной модели GeForce GTX 750 Ti и готовы поделиться с вами первыми результатами.
В первую очередь следует отметить, что температура процессора GM107 под нагрузкой повышалась до 65 градусов, но уровень шума был минимальным. В играх тактовая частота чипа благодаря GPU Boost 2.0 автоматически повышалась до 1150 МГц.
Для первоначальной оценки производительности нового решения от NVIDIA мы включили в тест GeForce GTX 650 Ti, а также первый класс от AMD — Radeon R7 260X и R7 260. За время тестов у нас было всего 1- гигабайтные версии. Очевидно, что 2-гигабайтные версии в ряде случаев показывали бы гораздо лучшие результаты, но общей картины это не меняет.
Первые тесты показывают, что производительность GeForce GTX 750 Ti в некоторых случаях на 20-30% выше, чем у GTX 650 Ti. Однако в некоторых случаях результаты скромнее (12%), тогда как в реальных играх преимущество может достигать внушительных 36% (Bioshock Infinite). Отметим, что TDP у GeForce GTX 650 Ti составляет 110 Вт, а у GTX 750 Ti — 60 Вт. Сравнивая результаты производительности, остается только удивляться, как NVIDIA удалось так резко повысить энергоэффективность своих решений.
Для сравнения с конкурирующими устройствами AMD полученных данных недостаточно. Можно лишь сказать, что GeForce GTX 750 Ti намного производительнее Radeon R7 260X, но для более детальной оценки необходимы дальнейшие тесты.
