NVIDIA GeForce GTX 460 - Fermi становится доступнее

Внешний вид. Особенности. Архитектура GPU

В последнее время компания NVIDIA испытывает большие затруднения с созданием стройной линейки видеокарт, поддерживающих DirectX 11. Переход на новую архитектуру с кодовым именем Fermi дался большой кровью. Ожидаемый еще осенью 2009 года, новый видеопроцессор все никак не мог появиться на свет. Архитектура Fermi была представлена в январе 2010-го, но первые видеокарты, основанные на новых чипах, вышли в свет только в конце марта. К сожалению, ожидания широкой публики не оправдались. Да, во многом архитектура Fermi революционна, она "заточена" под будущие задачи, но в этом кроется и ее слабость - приложений, способных реализовать весь потенциал новых видеоадаптеров, на тот момент было немного, а в большинстве игр новинки показывали производительность, сравнимую с решениями конкурента. Так что чистого триумфа не получилось. К тому же компания AMD не стала дожидаться выхода флагмана NVIDIA и еще в декабре 2009-го представила топовое двухчиповое решение Radeon HD 5970, поэтому в абсолютном первенстве слово осталось за ней.

Что касается видеокарт среднего ценового диапазона, то и здесь до недавнего времени дела у NVIDIA шли не очень хорошо. Линейка видеокарт GeForce GTX 2xx практически исчезла из продажи, да и призывать покупать морально устаревшие решения после подчеркивания преимуществ DirectX 11 как-то нелогично. Выпускать решения среднего класса, урезая функциональность топовых чипов, довольно дорого, и "народными" эти видеокарты вряд ли когда-то станут.

Компании NVIDIA было необходимо выпустить новый видеочип, действительно среднего класса, и это наконец случилось. Новинка получила индекс GF104, а первые видеокарты на ее основе именются GeForce GTX 460. Выпущено две модификации, отличающиеся объемом и разрядностью шины видеопамяти. Версия GeForce GTX 460 с 768 Мб видеопамяти имеет разрядность шины 192 бита, вариант с 1024 Мб видеопамяти - 256 бит. Давайте сравним характеристики новинок с представителями топового класса, а потом поговорим о весьма важных нюансах.

Первое, что бросается в глаза - количество кластеров обработки графики. В отличие от GF100 в чипе GF104 их всего два. Но это вовсе не значит, что новый чип является просто вдвое урезанным "старым". Об этом говорит и число ядер CUDA, и количество блоков ROP и обработки текстур.

Все дело в том, что архитектура чипа GF104 несколько отличается от GF100, что хорошо видно на слайде ниже.

Блоков обработки текстур в каждом потоковом мультипроцессоре стало больше, и по этому показателю GeForce GTX 460 не уступает GeForce GTX 470. Это значит, что в старых приложениях, где баланс операций смещен в сторону работы с текстурами, а не шейдерами, GeForce GTX 460 должна выглядеть вполне на уровне. В тоже время, не забыты и вычислительные блоки. Так, теперь один блок выполнения "сложных" операций типа синуса/косинуса (SFU) обслуживает не восемь, а шесть блоков CUDA, несколько исправляя этот дисбаланс.

Что касается контроллера памяти, то в GF104 их всего четыре, как и прежде, 64-битных. Соответственно, в зависимости от модификации GeForce GTX 460 используются 3 или 4 контроллера, что и дает разрядность шины памяти 192 или 256 бит. Видеопамять, разумеется, стандарта GDDR5.

Несколько странным выглядит то, что в видеокарте GeForce GTX 460 используется всего семь потоковых мультипроцессоров из восьми возможных. То ли по-прежнему имеются какие-то проблемы с выходом годных 40-нм чипов у TSMC, то ли NVIDIA сделала это намеренно. Как нам кажется, даже если в первое время и будет преобладать первый вариант, со временем техпроцесс будет отлажен, и вполне возможно, что появятся полнофункциональные чипы GF104. Это откроет дорогу для выпуска относительно недорогих, но мощных решений, способных заменить собой имеющиеся сейчас "обрезки" GTX 465/470. А в настоящее время им конкуренцию создавать не надо.

Впрочем, составит ли GeForce GTX 460 какую-либо внутреннюю конкуренцию старшим решениям или нет, мы скоро узнаем, а пока давайте посмотрим, как выглядит эта многообещающая новинка.

Видеокарта GeForce GTX 460 выглядит традиционно для эталонных образцов NVIDIA последнего времени - двухслотовая система охлаждения да черный кожух из глянцевого пластика, скрывающий практически всю печатную плату.

На панели выводов в ряд расположились два разъема DVI-D и mini-HDMI, а вдоль них идет вентиляционная решетка, через которую нагретый воздух выбрасывается за пределы системного блока.

Обратная сторона видеокарты ничем особо не примечательна. Разве что несмотря на наличие монтажных отверстий, здесь имеется только четыре винта, которые крепят радиатор системы охлаждения GPU. Чипы видеопамяти отсутствуют, как и посадочные места для них. Зато видны площадки двух 6-контактных разъемов питания. Снимаем кулер.

Кожух крепится непосредственно к кулеру, в лучших традициях видеокарт среднего ценового диапазона. В этот раз инженеры NVIDIA решили отказаться от использования традиционной турбины и прямоугольного радиатора, который она призвана продувать. Вместо этого использован медный сердечник с отходящими от него раздвоенными на конце алюминиевыми пластинами (как у боксовых кулеров Intel), а для повышения эффективности охлаждения еще использованы две тепловые трубки, на которых размещены дополнительные радиаторы (отчасти напоминает кулер Zalman VF900). Вот такая получилась сборная солянка, но инженерам Intel и Zalman верить можно, главное,чтобы в итоге у инженеров NVIDIA "плюс на плюс" дал плюс. Это мы скоро проверим.

За долгие годы мы как-то уже привыкли, что видеочипы имеют квадратную форму, но NVIDIA решила отказаться от этого негласного канона и сделала чип GF104 прямоугольным. Мы не будем гадать о причинах такого решения, главное чтоб чип работал хорошо. Микросхем видеопамяти всего шесть, но есть контактные площадки и еще для двух чипов. По всей видимости, модификация GeForce GTX 460 с объемом памяти 1 Гб и шиной 256-бит будет использовать точно такую же печатную плату, что в общем-то разумно.

Добрая треть печатной платы отдана подсистеме питания, которая выглядит достаточно внушительно. Разъемов дополнительного питания оказалось действительно два. С одной стороны, это может говорить о больших аппетитах GeForce GTX 460 в плане энергопотребления, хотя официально декларируется, что потребляемая мощность новинки составляет не более 150/160 Вт, в зависимости от модификации. С другой стороны, наличие второго разъема доп.питания является большим плюсом, если новинка предназначена для разгона. Забегая вперед скажем, что так оно и есть. Также не стоит забывать, что в чипах GF104, устанавливаемых на видеокарты GeForce GTX 460, задействовано только семь из восьми имеющихся шейдерных модулей (SM). Вполне возможно, что появятся и другие видеокарты на основе видеопроцессора GF104, которые задействуют все восемь SM, так что требования к питанию могут возрасти.

Стоит отметить, что на печатной плате имеется только один разъем для SLI-мостика, то есть конфигурации 3-WAY SLI на основе GeForce GTX 460 создать не удастся. Вероятно, это сделано в маркетинговых целях, чтобы избежать внутренней конкуренции с GeForce GTX 470/480.

Из-за того, что кожух видеокарты сделан с прогибом, лопасти кулера несколько выступают над ним. Возможно, это как-то улучшает охлаждение, а может сделано просто для красоты. Но болтающихся проводов в системном блоке лучше избегать.

Как видите, на попавшую к нам в руки видеокарту GeForce GTX 460 установлен чип GF104 еще первой ревизии. Если число "23" означает номер недели текущего года, то видеопроцессор изготовлен совсем недавно, в начале июня. Обычно в коммерческих образцах устанавливаются чипы второй, а то и третьей ревизии, но то ли NVIDIA решила немного поспешить, то ли TSMC наконец-то решила проблемы с тех.процессом 40 нм, и все получилось как надо с первого раза. Штатная частота GPU на видеокарте GeForce GTX 460 равна 675 МГц. Отметим, что это частота при нагрузке. Видеокарта GeForce GTX 460 поддерживает несколько режимов энергосбережения и может значительно снижать частоты GPU и видеопамяти, но об этом мы поговорим немного позже.

Видеокарта GeForce GTX 460 768 Mb, как понятно из названия, имеет 768 Мб установленной видеопамяти, которая набрана с помощью шести микросхем стандарта GDDR5, производства компании Samsung. Номинальная частота самих чипов равна 4000 МГц (QDR), а штатная частота видеопамяти равна 3600 МГц QDR. Как видите, запас для разгона небольшой, но имеется. Отметим, что чипы видеопамяти не снабжены радиаторами охлаждения, поэтому память вряд ли будет хорошо разгоняться в таких условиях. Впрочем, ничто не мешает заменить штатный кулер и поставить радиаторы на память. Ширина шины памяти на GeForce GTX 460 768 Mb равна 192 бита.

В отличие от старших собратьев, видеокарта GeForce GTX 460 получилась весьма компактной. Как видно на фото, ее длина оказывается даже меньше, чем у Radeon HD 5770. То есть новинка без проблем поместится даже в весьма компактном корпусе. Ну а какая потребуется мощность блока питания и не превратится ли ваш корпус в мангал после установки GeForce GTX 460, мы сейчас и узнаем.

Тестирование. Выводы

⇡#Условия тестирования

Тестирование видеокарты GeForce GTX 460 проводилось на стенде следующей конфигурации:

Тестирование проводилось в следующих приложениях:

В тестировании принимали участие следующие видеокарты:

Формально NVIDIA позиционирует видеокарту GeForce GTX 460 как прямого соперника Radeon HD 5830. Разумеется, поэтому мы не могли не включить данную карту в сравнительные тесты. Однако этого нам показалось мало, поэтому мы решили добавить типичного представителя среднего ценового класса, каким с полным правом можно считать Radeon HD 5770. Также было решено взять еще пару видеокарт классом выше - GeForce GTX 470 и Radeon HD 5850. Потенциал новинки весьма высок и, вполне возможно, разгон сможет добавить ей прыти. Сейчас и проверим.

⇡#Разгон

Мы разгоняли видеокарту GeForce GTX 460 с помощью утилиты MSI Afterburner 1.6.1. Как оказалось, она вполне "понимает" новинку и с определением и заданием частот GPU и видеопамяти проблем не возникло. Но одна странность все же обнаружилась - нельзя было вручную поставить скорость вращения кулера видеокарты на желаемое значение, поскольку после применения настройки она просто сбрасывалась. Понятно, что в таких условиях вряд ли получится выжать из видеокарты максимум возможного, но мы и не ставили такой цели. Наша задача - проверить, действительно ли новинка обладает хорошим разгонным потенциалом. Например, даже в официальном руководстве NVIDIA прямо указывается, что новый видеопроцессор спокойно разгоняется до частоты 800 МГц.

И действительно, без всяких манипуляций со скоростью вращения кулера и напряжения на GPU данная планка легко покорилась одним движением соответствующего ползунка в MSI Afterburner 1.6.1. Более того, GPU видеокарты, попавшей к нам в руки, без проблем заработал и на частоте 850 МГц, на которой и были пройдены все тесты. На частоте 900 МГц видеочип GF104 тоже был способен работать, но через некоторое время картинка замирала и видеодрайвер рапортовал, что сбросил частоты на значения по умолчанию.

Там же в руководстве указывается, что функции разгона GeForce GTX 460 полностью поддерживаются фирменной утилитой NVIDIA System Tools, которая встраивается в панель управления NVIDIA. К сожалению, мысль поуправлять кулером с ее помощью пришла несколько позже, чем нужно. Впрочем, GeForce GTX 460 наверняка будет очень популярна у производителей видеокарт, и в скором времени мы увидим множество продуктов как повторяющих эталонный дизайн NVIDIA, так и решения с альтернативными системами охлаждения. Так что возможностей проверить потенциал разгона GF104 будет еще много.

По всей видимости, в NVIDIA намеренно не стали слишком завышать частоту GPU на видеокарте GeForce GTX 460, хотя возможности для этого есть. С одной стороны, это позволяет привлечь продвинутых покупателей, с другой - понравится производителям видеокарт, поскольку оставляет изрядный запас для "заводского" разгона, опять же, для привлечения покупателей уже к конкретному бренду. Наши постоянные читатели наверняка знают серию видеокарт ASUS Voltage Tweak, в которых имеется возможность отслеживать и изменять напряжение на видеопроцессоре.

Имеется подобная возможность и в утилите MSI Afterburner 1.6.1. Согласно ее показаниям, максимальное напряжение GPU Vcore на видеокарте GeForce GTX 460 в штатном режиме составляет 0.937 В. Мы не случайно употребили такую сложную конструкцию - "максимальное напряжение GPU Vcore в штатном режиме", дело в том, что у новинки есть несколько уровней энергосбережения, при которых меняются не только частоты GPU и видеопамяти, но и напряжение на видеочипе. Возможные режимы приведены в таблице ниже.

С помощью утилиты MSI Afterburner 1.6.1 мы пробовали повышать напряжение GPU Vcore до уровня 1.025 В, то есть примерно на 10%, что обычно вполне безопасно для полупроводниковых чипов. При этом видеокарта смогла пройти некоторые тесты, но стабильности не наблюдалось. По всей видимости, необходимо повышать обороты кулера, но, как уже говорилось выше, в этот раз у нас не получилось.

В любом случае, можно утверждать, что видеопроцессор GF104 обладает весьма приличным разгонным потенциалом, а дизайн видеокарты GeForce GTX 460 хорошо продуман и в значительной мере способствует его раскрытию.

Теперь давайте посмотрим, как у новинки обстоят дела с температурой GPU и энергопотреблением в штатном режиме и при разгоне.

⇡#Температурные режимы

Для сравнения, на диаграммах ниже мы также привели результаты и остальных участников тестирования.

Благодаря продвинутым возможностям энергосбережения, в офисном режиме температура GPU на GeForce GTX 460 оказалась значительно ниже, чем у GTX 470. И даже более того - представители "красного лагеря" тоже оказались посрамлены. По всей видимости, сыграло роль то, что частоты GTX 460 сбрасываются до значений 51/101/270 МГц, в то время как у "красных" частота GPU в этом режиме в 3 раза выше - 157/300 МГц. Скорость кулера GTX 460 в этом режиме составила 40% от максимальной. Но если сбить температуру GPU можно за счет эффективного радиатора и высоких оборотов кулера, то с энергопотреблением такие фокусы не пройдут.

Впрочем, и здесь у новинки все хорошо - стенд с установленной в него видеокартой GeForce GTX 460 потребляет столько же, сколько и с известными своей экономичностью конкурентами из красного лагеря. Ну а прогресс по сравнению с GeForce GTX 470 в комментариях не нуждается.

В игре Far Cry 2 новинка также показывает себя с самой лучшей стороны. Температура GPU даже при разгоне GeForce GTX 460 не превышает 70 °С, при этом кулер крутится со скоростью 48% от максимальной.

Впрочем, при появлении нагрузки без малого 2 млрд транзисторов GF104 дают о себе знать. Энергопотребление тестового стенда с GeForce GTX 460 в этих условиях оказывается несколько выше, чем при использовании представителей семейства Radeon HD 58xx, но не намного. На этом фоне хорошо видно, насколько прожорливы видеокарты на базе GF100 - без малого 100 Вт разницы.

При максимальной нагрузке, создаваемой тестом FurMark, видеокарта GeForce GTX 460 снова оказывается в лидерах по температуре GPU, которая даже при разгоне не превышает 75°С. При этом скорость вращения кулера составляет лишь 56% от максимальной. Отметим, что на фоне процессорного кулера, охлаждающего разогнанный до 4 ГГц Intel Core i7 870 в такую аномальную жару, его совершенно не слышно.

С энергопотреблением GeForce GTX 460 в таких экстремальных условиях тоже все в порядке. В целом, тестовый стенд потребляет не более 300 Вт даже при разгоне новинки, что выглядит очень приличным показателем на фоне аналогичной конфигурации, использующей видеокарты Radeon HD 58xx в штатном режиме. Отметим, что для компьютеров с GeForce GTX 460 компания NVIDIA рекомендует использовать блоки питания мощностью не менее 450 Вт. Как показывают тесты, этого более чем достаточно даже при наличии разогнанного процессора Intel Core i7 870. Напомним, что на диаграммах приведены показатели мощности, измеренные "до" блока питания, о есть реальная потребляемая тестовым стендом мощность меньше (зависит от КПД блока питания, грубо можно умножить на 0,8).

Как видите, с температурами GPU и энергопотреблением у новинки все, в общем-то, хорошо. Теперь посмотрим, как она себя проявит в плане быстродействия.

⇡#Производительность

Несмотря на заявления NVIDIA, что конкурентом для GeForce GTX 460 является Radeon HD 5830, новинка от него несколько отстает. Однако посмотрите, что происходит при разгоне - GeForce GTX 460 практически догоняет GeForce GTX 470 и Radeon HD 5850! Весьма многообещающе, но посмотрим, сохранится ли эта тенденция.

Увеличение тяжести графического режима новинку совершенно не пугает, и здесь она действительно идет вровень с Radeon HD 5830, а при разгоне на равных конкурирует и с представителями более высокого класса.

Наиболее тяжелый из стандартных режимов 3DMark Vantage показывает похожую картину, но здесь GeForce GTX 460 при разгоне уже опережает Radeon HD 5850! По всей видимости, новинка прекрасно себя чувствует при включении полноэкранного сглаживания, которое в этом режиме равно 4xAA. Но синтетические тесты это одно, а в реальных играх все может выглядеть иначе. Идем дальше.

Во встроенном тесте производительности видеосистемы игры Battle Forge новинка ведет себя весьма непредсказуемо. С одной стороны, при отключенном полноэкранном сглаживании результаты GeForce GTX 460 находятся на уровне Radeon HD 5770, и только разгон позволяет ей "дотянуться" до Radeon HD 5830, не говоря уже о соперничестве со старшими видеокартами. Но с другой стороны, включение полноэкранного сглаживания 4xAA оказывается для GeForce GTX 460 практически бесплатным - здесь ее она вплотную приближается к Radeon HD 5850 и легко обходит его при разгоне.

При увеличении разрешения ничего существенного не происходит. Расстановка сил остается прежней. Поначалу возникла мысль, что сглаживание у GeForce GTX 460 просто не включилось, но это оказалось не так, мы проверяли. Однако в по-настоящему бесплатное полноэкранное сглаживание 4xAA пока как-то не верится, возможно, что-то ограничивало скорость новинки в обычном режиме. Впрочем, у NVIDIA еще будет время "подточить" драйверы и расстановка сил в этом тесте еще может измениться.

В игре DiRT 2 все идет как по писаному - GeForce GTX 460 уверенно опережает Radeon HD 5830, а при разгоне - и Radeon HD 5850, вплотную приближаясь к GTX 470. Что интересно, в режиме без сглаживания новинка демонстрирует минимальный FPS на уровне HD 5830, а при разгоне - HD 5850, хотя средний FPS у GeForce GTX 460 заметно выше. Причем никаких фокусов типа "почти бесплатного" сглаживания здесь не наблюдается.

В игре Crysis результаты GeForce GTX 460 оказываются ближе к показателям Radeon HD 5770, особенно если принять во внимание минимальный FPS, от которого во многом зависит комфортность игры. Разгон позволяет новинке обойти Radeon HD 5830 по среднему FPS, но минимальный остается заметно ниже, не говоря уже о старших видеокартах. Возможно, в этом случае сказывается меньшая полоса пропускная способность видеопамяти GeForce GTX 460.

Игра FarCry 2 благоволит решениям NVIDIA, поэтому никаких проблем у новинки здесь не наблюдается. Даже при работе в штатном режиме она спокойно обходит Radeon HD 5850, а разгон и включение полноэкранного сглаживания только усугубляет этот разрыв. Что еще более удивительно - далеко позади остается и GeForce GTX 470.

С игрой Just Cause 2 все получилось ровно наоборот. Здесь в фаворе решения AMD, и даже типичный "середнячок" Radeon HD 5770 уверенно обходит GeForce GTX 460. Разгон новинке не особо помогает, дотянуться до Radeon HD 5830 не получается, но при включении полноэкранного сглаживания 4xAA разрыв все же становится чуточку меньше.

В бенчмарке Aliens vs Predator мы опять наблюдаем паритет GeForce GTX 460 и Radeon HD 5770 при работе на штатных частотах и равенство результатов новинки с Radeon HD 5830 при ее разгоне. но это касается только режима без сглаживания. При включении полноэкранного сглаживания 4xAA производительность решений AMD просаживается примерно на 50%, в то время как представители NVIDIA теряют лишь около 30% FPS. Это совершенно меняет расстановку сил, и GeForce GTX 460 на номинальных частотах уже уверенно обходит Radeon HD 5830, а при разгоне практически догоняет Radeon HD 5850.

⇡#Выводы

Тестирование GeForce GTX 460 показало, что эта видеокарта отличается "холодным нравом", скромным энергопотреблением, продуманной системой охлаждения, которая отлично справляется со своими обязанностями как в штатном режиме, так и при разгоне. К тому же, не составит труда заменить ее на что-либо более мощное, если в этом возникнет необходимость. Новинка отлично разгоняется, при этом оставаясь все такой же тихой и экономичной.

Результаты тестов оставили несколько двоякое впечатление, но уже сейчас можно с уверенностью утверждать, что GeForce GTX 460 обладает хорошим потенциалом, а заметно меньшее падение производительности при включении полноэкранного сглаживания не случайно, и дарит надежду на максимально высокое качество картинки даже при FullHD разрешении. Также не стоит забывать, что NVIDIA постоянно совершенствует драйверы, поэтому результаты в будущем могут значительно улучшиться.

В целом, GeForce GTX 460 имеет все шансы на то, чтобы стать действительно "народной" видеокартой, подобно GeForce GTX 260. Но для этого необходимо еще одно важное условие - ее цена должна быть соответствующей. Рекомендованная стоимость GeForce GTX 460 768 Мб составляет $199, а GeForce GTX 460 1024 Мб - $229. Но необходимо заметить, что это цены для североамериканского рынка. Российским покупателям новинки обойдутся дороже - 7999 и 8999 рублей за версию с 768 Мб и 1024 Мб, соответственно. Также нельзя исключать, что первое время новинки в российской рознице будут продаваться и дороже. Впрочем, время все расставит по своим местам.