Обзор видеокарты NVIDIA GeForce RTX 3080, часть 2: долгожданные тесты

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

В большинстве тестовых игр показатели средней и минимальной кадровых частот выводятся из массива времени рендеринга индивидуальных кадров, который записывает встроенный бенчмарк (или утилита OCAT, если его нет).

Средняя частота смены кадров на диаграммах является величиной, обратной среднему времени кадра. Для оценки минимальной кадровой частоты вычисляется количество кадров, сформированных в каждую секунду теста. Из этого массива чисел выбирается значение, соответствующее 1-му процентилю распределения. Red Dead Redemption 2 является исключением: ее встроенный бенчмарк регистрирует 1-й процентиль времени рендеринга кадра, из которого выводится соответствующая кадровая частота.

Мощность видеокарт регистрируется отдельно от CPU и прочих компонентов ПК с помощью устройства NVIDIA PCAT. В качестве нагрузки для тестов мощности и уровня шума используется игра Crysis 3 при разрешении 3840 × 2160 без полноэкранного сглаживания и при максимальных параметрах качества графики, а также стресс-тест FurMark с наиболее агрессивными настройками (разрешение 3840 × 2160, MSAA 8x). Замеры всех параметров выполняются после прогрева видеокарты, когда температура GPU и тактовые частоты стабилизируются.

⇡#Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• Palit GeForce RTX 3080 GamingPro OC (1440/1740 МГц, 19 Гбит/с, 10 Гбайт);
• NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (1350/1645 МГц, 14 Гбит/с, 11 Гбайт);
• NVIDIA GeForce RTX 2080 SUPER FE (1650/1815 МГц, 15,5 Гбит/с, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti FE (1480/1582 МГц, 11 Гбит/с, 11 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1080 FE (1607/1733 МГц, 10 Гбит/с, 8 Гбайт);
• AMD Radeon RX 5700 XT (1605/1905 МГц, 14 Гбит/с, 8 Гбайт);
• AMD Radeon VII (1400/1750 МГц, 2 Гбит/с, 16 Гбайт).

Прим. В скобках после названий видеокарт указаны базовая и boost-частота согласно спецификациям каждого устройства. Видеокарты нереференсного дизайна приведены в соответствие с референсными параметрами (или приближены к последним) при условии, что это можно сделать без ручной правки кривой тактовых частот. В противном случае (ускорители серии NVIDIA GeForce 16, а также GeForce RTX 2070/2080/2080 Ti Founders Edition) используются настройки производителя.

⇡#Тактовые частоты, энергопотребление, температура, уровень шума и разгон

Прежде чем приступить к бенчмаркам Palit RTX 3080 GamingPro OC, хотим рассказать о пополнении в нашем тестовом инструментарии. Вместе с комплектом LDAT, который позволяет регистрировать время задержки между вводом и реакцией изображения в играх, мы получили от NVIDIA новое средство измерения потребляемой мощности для плат расширения PCI Express под названием PCAT (Power Capture Analysis Tool).

В большинстве обзоров графических ускорителей используются косвенные методы оценки энергопотребления — при помощи программных инструментов драйвера видеокарты или чаще всего по совокупной мощности компьютера, — которые не позволяют проводить точное сравнение устройств различных производителей и рассчитывать такой показатель, как быстродействие на ватт мощности, характеризующий новые достижения в проектировании GPU. Так, современные видеокарты на чипах NVIDIA способны отдавать через API данные о своем общем энергопотреблении (включая оперативную память, вентиляторы охлаждения и потери КПД на преобразование напряжения) благодаря тому, что для контроля мощности в них применяются шунты на всех линиях 12 В. В то же время система питания ускорителей AMD устроена проще и позволяет отслеживать лишь мощность самого графического процессора на выходе силовых каскадов VRM без учета остальных компонентов. Ну а замеры полной мощности системы бытовым ваттметром, очевидно, не дают возможности исключить из уравнения неодинаковую загрузку центрального процессора при использовании GPU различных классов производительности.

Единственный способ раз и навсегда устранить перечисленные ограничения состоит в том, чтобы изолировать питание видеокарты от материнской платы тестового стенда и контролировать ток непосредственно между подопытным устройством и БП. В обзорах новых GPU мы уже не первый год следуем именно такой методике, когда видеокарта подключается к материнской плате жестким райзером, в котором разорваны линии питания, а весь ток и, следовательно, потребляемая мощность измеряется универсальным цифровым ваттметром при помощи шунта, рассчитанного на несколько сотен ватт.

Инструмент PCAT работает точно таким же образом. Он состоит из платы микроконтроллера с восьмиконтактными разъемами питания PCI Express и переходника, изолирующего видеокарту от материнской платы. Таким образом, все питание поступает на ускоритель через PCAT, а микроконтроллер регистрирует ток, проходящий через кабели и слот PCI Express. Для оценки энергопотребления на глазок у PCAT есть миниатюрный OLED-экран, но, в отличие от нашего ваттметра, устройство NVIDIA можно подключить к компьютеру по USB и записывать лог потребляемой мощности — совокупной или, если требуется, мощности слота PCI Express и разъемов дополнительного питания в отдельности.

Заметим, что программное обеспечение PCAT, как и LDAT, не обязательно запускать на тестовом компьютере, а в том случае, когда оно работает на отдельной машине, у PCAT нет никакой возможности узнать, какое именно железо мы тестируем. Соответственно, не стоит волноваться о том, получат ли ускорители AMD справедливые оценки мощности в сравнении с новинками NVIDIA. Что касается точности измерения, то замеры энергопотребления видеокарт под нагрузкой с помощью PCAT не разошлись с показателями наших собственных инструментов, откалиброванных по падению напряжения на шунте, более чем на 5 %. Тем не менее, в обзорах всех будущих GPU мы целиком перейдем на PCAT. В конце концов, инструмент NVIDIA намного удобнее в работе, не говоря о том, что выглядит куда симпатичнее наших самоделок.

Однако вернемся к Palit RTX 3080 GamingPro OC. Как мы уже заметили, перед нами разогнанный вариант GeForce RTX 3080, но оверклокинг в данном случае сводится к чисто символической величине 30 МГц по частоте Boost Clock, а резерв мощности видеокарты соответствует референсным 320 Вт. Как следствие, заводской разгон видеокарты не должен исказить общую картину сравнения GeForce RTX 3080 с другими ускорителями, все из которых представлены в бенчмарках референсными моделями.

NVIDIA оценивает диапазон тактовых частот GeForce RTX 3080 более консервативно, чем у его формальных предшественников — RTX 2080 и RTX 2080 SUPER. В действительности так оно и есть, хотя дистанция между устойчивой тактовой частотой ядра Palit RTX 3080 GamingPro OC и GeForce RTX 2080 SUPER Founders Edition оказалась немногим больше 50 МГц (1854 и 1907 МГц соответственно) под мощной нагрузкой в Crysis 3. Да, мы по-прежнему используем эту игру в качестве стресс-теста: достаточно сказать, что RTX 3080 стал первым ускорителем на нашей памяти, который добился в Crysis 3 фреймрейта 60 FPS при разрешении 4К (даже без полноэкранного сглаживания MSAA!). А вот по сравнению с чипом TU102 на плате GeForce RTX 2080 Ti новый GPU тактуется на 131 МГц выше, невзирая на полуторакратную разницу в транзисторных бюджетах. Жаль только, что универсальные программные инструменты для мониторинга и разгона видеокарт еще не получили доступ к датчикам питающего напряжения GPU, чтобы мы узнали, как смена техпроцесса подействовала на этот параметр.

Парадоксально, что NVIDIA раздала (избранным IT-изданиям, но тем не менее) комплекты для измерения мощности ускорителей именно в то время, когда ее потребительские устройства достигли беспрецедентно высоких TDP. Но может быть, в том-то и дело, что мы проверим мощность Ampere на практике и убедимся, что она не так страшна, как следует из его официальных ТТХ. Увы, по крайней мере Palit RTX 3080 GamingPro OC действительно расходует не меньше 314 из положенных по паспорту 320 Вт мощности. Единственная видеокарта, не считая «двухголовых» устройств, в нашей базе данных, которая превосходит по мощности RTX 3080, — это Radeon RX Vega 64 со штатной СЖО, а все предыдущие топ-модели NVIDIA (включая 250-ваттные RTX 2080 SUPER и RTX 2080 Ti) новинка оставила далеко позади.

При таком внушительном энергопотреблении и, следовательно, тепловыделении GPU нужно отдать должное системе охлаждения Palit. Температура в пределах 70 °C под нагрузкой еще не является признаком качества — просто именно так настроена автоматика кулера, а вот удержать уровень шума на отметке 38 дБА (ниже, чем у старших моделей Founders Edition прошлого поколения) куда сложнее.

Прим. Измерение всех параметров выполняется после прогрева GPU и стабилизации тактовых частот.

Мы не питали больших надежд на оверклокинг GeForce RTX 3080, и, как показал опыт, видеокарта действительно не поддается разгону, который выражается в сколько-нибудь значимом приросте игрового быстродействия. Начнем с того, что прошивка Palit GamingPro OC позволяет лишь на 9 % увеличить резерв мощности платы, который является главным препятствием для наращивания тактовых частот графического процессора. А в рамках установленного TDP автоматика GPU Boost уже практически исчерпывает частотный потенциал. Нам удалось добавить 50 МГц к проектной частоте Boost Clock, что выражается в 85 МГц реальной тактовой частоты под игровой нагрузкой (5 % от исходных 1854 МГц). Надо ли говорить, что это капля в море, которая едва ли повлияет даже на самые чувствительные бенчмарки. К тому же оверклокинг графического ядра влечет за собой рост и без того чрезвычайно высокой потребляемой мощности на 19 Вт — к счастью, хотя бы без последствий для температуры и шума системы охлаждения.

Быть может, в GeForce RTX 3080 выгоднее разгонять оперативную память? Задел для оверклокинга чипов GDDR6X со штатной пропускной способностью 19 Гбит/с, которые применяются в GeForce RTX 3080, существует, но раскрыть его не так-то просто. Для того, чтобы найти предел стандартных чипов GDDR6 при неизменных таймингах, достаточно постепенно увеличивать тактовую частоту, пока видеокарта не потеряет стабильность или не появятся графические артефакты на экране. GDDR6X ведет себя коварно: поначалу мы смогли довести пропускную способность чипов до 21,8 Гбит/с на контакт, но скоро обнаружили, что чем дальше она уходит за пределы 21,2 Гбит/с, тем сильнее не возрастает, а, наоборот, падает производительность. Все дело в коррекции ошибок (ECC), свойственной этому типу памяти.

Кстати, GPU-Z и подобные программы некорректно определяют командную частоту GDDR6X на уровне 1 188 МГц, хотя на самом деле она вдвое выше. Если в будущем не исправят эту ошибку, привыкайте умножать число на 16, а не на 8, как с GDDR6, чтобы получить итоговую пропускную способность чипов.

⇡#Игровые тесты (1920 × 1080)

Постоянные читатели железного раздела 3DNews наверняка заметили, что состав тестовой методики для новых GPU сильно изменился. Мы исключили из программы синтетическую нагрузку — как 3DMark в разделе игрового 3D-рендеринга, так и аналогичные тесты вычислений общего назначения. Да, 3DMark неплохо подходит для того, чтобы быстро оценить разницу между близкими по характеристикам видеокартами. Но когда речь идет о новом поколении графических процессоров, которое претендует на качественно иной уровень производительности, изучать «попугаи» в 3DMark не имеет никакого смысла. Он давно перестал быть альтернативой играм, основанным на разных графических движках и работающим с разными API, и порой изрядно расходится с действительностью в оценках GPU той или иной архитектуры. Бенчмарки с трассировкой лучей и масштабированием DLSS в 3DMark неплохо иллюстрировали возможности ускорителей GeForce RTX 20-й серии в их первые месяцы, но теперь вдобавок к играм, использующим богатые функции «гибридного» рендеринга, появились полностью трассированные модификации Quake II и Minecraft. В итоге мы решили упразднить тесты в 3DMark и вместо них расширить арсенал настоящих игр, который теперь наполовину состоит из проектов, поддерживающих трассировку лучей в том или ином объеме.

С другой стороны, нужно пояснить, почему в списке тестов отсутствуют некоторые игровые новинки 2020 года, отличившиеся высокими запросами к железу и на первый взгляд идеально подходящие для проверки таких устройств, как GeForce RTX 3080. Речь идет о Horizon Zero Dawn и Microsoft Flight Simulator, которым на 3DNews посвящены масштабные сравнительные тесты. Дело в том, что обе игры вышли на PC относительно недавно и пока не отличаются высокой стабильностью вообще и быстродействия в частности. Рисковать повторяемостью результатов бенчмарков ради того, чтобы тестовая методика состояла из самых свежих игр, мы не готовы, так что Horizon Zero Dawn и MSFS придется постоять в очереди, пока не закончится первая волна патчей, исправляющих ошибки.

Итак, приступим к анализу тестовых результатов в стартовом разрешении 1080p, которое, честно говоря, совершенно не подходит для того, чтобы раскрыть потенциал ускорителей класса GeForce RTX 3080. А жаль, ведь именно в таком режиме современное железо может развивать кадровую частоту свыше 100 FPS не только в легких киберспортивных играх, но и в требовательных ААА-проектах, что положительно сказывается на времени реакции — особенно на экране с высокой частотой. Недавно мы отдельно разбирали этот вопрос в ходе аппаратного тестирования задержек с помощью LDAT и пришли к выводу, что FPS полезно наращивать за пределы частоты обновления монитора, будь у вас даже сверхскоростная матрица 240 Гц. Увы, среди тестовых игр только DOOM Eternal и Strange Brigade являются таким счастливым исключением.

Тем не менее даже в таких условиях GeForce RTX 3080 обеспечивает существенную прибавку в 20 % усредненной кадровой частоты по сравнению с бывшим флагманом потребительских видеокарт NVIDIA, GeForce RTX 2080 Ti, а если сравнивать с RTX 2080 SUPER, речь идет от дополнительных 38 % FPS. Наконец, старшие модели позапрошлого поколения — GTX 1080 и GTX 1080 Ti — новинка превосходит на целых 110 и 67 % соответственно. Нечего и говорить о «красных» топах до предстоящего релиза чипов Navi второй волны: GeForce RTX 2080 одержал победу над Radeon VII и Radeon RX 5700 XT с преимуществом в 64 и 69 %.