NVIDIA GeForce GTX 670 — сжатие без потерь

⇡#Введение

Подробный обзор архитектуры Kepler, на которой основаны карты серии GeForce 600, вы можете прочитать в статье про флагманскую модель, GTX 680. А для тех, кто уже в курсе, повторим краткое резюме архитектуры из обзора GeForce GTX 690.

Вкратце: Kepler представляет собой апгрейд архитектуры Fermi, которую NVIDIA использовала в сериях GeForce 400 и GeForce 500. В ядре произошел ряд оптимизаций, но главное изменение состоит в увеличении числа вычислительных блоков: чип GK104 содержит втрое больше ядер CUDA и вдвое больше текстурных модулей по сравнению с GF110 (GeForce GTX 580). С другой стороны, GeForce GTX 680 в некоторых отношениях сделал шаг назад по сравнению с GTX 580: шина памяти уменьшилась с 384 до 256 бит, 32 ROP вместо 48, планировщики потоковых мультипроцессоров перешли от динамического к статическому планированию, что существенно снизило производительность в неграфических вычислениях.

GK104 производится по техпроцессу 28 нм, и умеренное (по сравнению с ядром Tahiti в Radeon HD 7950/7970) число транзисторов позволило установить базовую тактовую частоту GPU 1006 МГц. Память в GTX 680 работает на эффективной тактовой частоте 6008 МГц. Кроме того, NVIDIA внедрила технологию динамического разгона GPU Boost, которая автоматически повышает частоту GPU в зависимости от энергопотребления и температуры. В дополнение к базовой частоте в спецификациях GTX 680 и 690 указана Boost Clock — средняя частота, которой достигает автоматический разгон в большинстве приложений.

GeForce GTX 670, вторая одночиповая карта серии GeForce 600 в сегменте High-End, также построена на базе процессора GK104, но число вычислительных блоков GPU урезано. Из восьми потоковых мультипроцессоров (SMX) один отключен, поэтому в строю остается только 1344 ядра CUDA из 1536 и 112 текстурных модулей из 128. В остальном функциональность чипа изменений не претерпела: 32 ROP и 256-битная шина памяти. Референсная версия GeForce GTX 670 также комплектуется 2 Гбайт памяти, работающей на эффективной частоте 6008 МГц.

GPU функционирует на базовой частоте 915 МГц (как в GTX 690), а типичная частота Boost Clock — 980 МГц. У GTX 680 частоты составляют 1006 и 1058 МГц. За счет этой разницы TDP карты удалось снизить до 170 Вт. TDP GTX 680 на 15 Вт выше.

Несмотря на столь небольшое энергопотребление, GeForce GTX 670 позиционируется как конкурент Radeon HD 7950, а в некоторых случаях, по заявлению производителя, может потягаться и с HD 7970. Напомним, каково типичное энергопотребление этих карт: 200 и 250 Вт.

GTX 670 обладает всеми функциями GTX 680: есть поддержка DirectX 11.1, карта может в одиночку выводить изображение на три монитора в режиме Surround или Surround 3D. Как и GTX 680, GTX 670 работает с шиной PCI-E 3.0, но официально для обеих карт этот режим поддерживается только на платформе Intel Ivy Bridge. На Sandy Bridge-E с чипсетом X79 PCI-E 3.0 пока заблокирован, но NVIDIA пообещала вскоре провести валидацию этой платформы.

Рекомендованная розничная цена GTX 670 установлена на уровне $399, а специально для России — 13 999 руб. Кстати, примерно за такие деньги сейчас уже можно купить и Radeon HD 7950.

⇡#Конструкция

Поначалу GTX 670 выглядит как стандартная High-end карта, но вот мы переворачиваем ее, и видно, что печатная плата удивительно маленькая. Даже GeForce GTX 560 в референсной версии выпускается на более длинной PCB. А GTX 570 и вовсе построен на той же плате, что и GTX 580.

Отсек кожуха с турбинкой системы охлаждения наращивает карту до привычной длины. Крыльчатка, как и в GTX 680, сделана из звукопоглощающего материала. И действительно, даже на полных оборотах шум кулера сильный, но терпимый, без рева и свиста. Графический процессор отдает тепло небольшому радиатору с медной подошвой, но без испарительной камеры. Транзисторы системы питания имеют собственный небольшой радиатор — такое решение уже нечасто используется, тем более в столь мощных картах. Микросхемы памяти вообще обходятся без дополнительного охлаждения.

Задняя панель GTX 670 точно такая же, как у GTX 680.

На нашем семпле память набрана микросхемами Hynix H5GQ2H24AFR-R0C со штатной эффективной частотой работы 6 ГГц. Они же используются в GTX 680.

Конфигурация системы питания, судя по всему, также соответствует оной у GTX 680. Для питания GPU используются четыре фазы от контроллера ON Semiconductor NCP5392P, для памяти — две фазы от контроллера APL 3516A. Примечательно, что все силовые компоненты расположены не на хвосте платы, как обычно бывает, а ближе к панели с разъемами.

Партнеры NVIDIA с момента релиза будут продавать не только референсные карты, но и собственные версии GTX 670 на PCB оригинального дизайна. Пока что инженерная мысль идет в сторону увеличения платы и системы охлаждения, но мы наверняка увидим и наполовину кастомизированные карты на референсной PCB и с компактным кулером открытого типа с тепловыми трубками. В таком случае миниатюрные размеры GTX 670 будут производить еще более сильное впечатление.

Методика тестирования

Конфигурация тестового стенда
CPU	Intel Core i7-3960X @ 4,6 ГГц (100x46)
Материнская плата	ASUS P9X79 Pro
Оперативная память	DDR3 Kingston HyperX 4x2 Гбайт @ 1600 МГц, 9-9-9
ПЗУ	Intel SSD 520 240 Гбайт
Блок питания	IKONIK Vulcan, 1200 Вт
Охлаждение CPU	Thermalright Silver Arrow
Корпус	CoolerMaster Test Bench V1.0
Операционная система	Windows 7 Ultimate X64 Service Pack 1
ПО для карт AMD	AMD Catalyst 12.4
ПО для карт NVIDIA	301.11 для GeForce 600, 296.10 WHQL для GeForce 500

В тестировании приняли участие следующие видеокарты:

• NVIDIA GeForce GTX 670 (915/6008 МГц, 2 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 680 (1006/6008, 2 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7970 (925/5500 МГц, 3 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7950 (800/5000 МГц, 3 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7870 (1000/4800 МГц, 2 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 580 (772/4004 МГц, 1,5 Гбайт)
• AMD Radeon HD 6970 (880/5500 МГц, 2 Гбайт)

⇡#Разгон, температура, энергопотребление

Как и в случае с GeForce GTX 680 и GTX 690, при оверклокинге GTX 670 имеет значение не только базовая частота GPU, на которой карта работает стабильно, но и та частота, которую может обеспечить GPU Boost при возросшем в результате разгона энергопотреблении и тепловыделении. У всех трех карт, составляющих сейчас серию GeForce GTX 600, максимальный подъем над базовым уровнем, который предусматривает таблица шагов частоты GPU Boost, различается. Подробнее об этом написано в обзоре GTX 690.

У GTX 670 довольно слабая PCB и система охлаждения, поэтому неудивительно, что среднее значение Boost Clock, которое указывает NVIDIA (980 МГц), меньше, чем у GeForce GTX 690 (1019 МГц), хотя базовая частота GPU у них одинаковая. Но вот что интересно: максимальная частота, которой достигает GTX 670, выше, чем у GTX 690: 1097 против 1071 МГц. То есть максимальный прирост составляет 182 МГц.

Еще одна особенность работы GPU Boost на GTX 670: напряжение питания GPU не изменяется плавно вместе с частотой, а сразу поднимается до 1,175 В, как только карта переходит в 3D-режим. Напряжение в 2D, как и у GTX 680 и GTX 690, составляет 0,987 В.

Диапазон изменения лимита мощности (Power Target) и оборотов вентилятора меньше, чем у GTX 680: 122% и 80% соответственно. С этими настройками нам удалось разогнать графический процессор до 1035 МГц. При этом Boost Clock по-прежнему могла подниматься на 182 МГц относительно базовой частоты, достигая 1215 МГц. GTX 680 потенциально может достигать 1190 МГц, но на практике мы смогли добиться лишь 1177. Таким образом, хотя базовая частота GTX 670 в разгоне меньше, чем у GTX 680, более агрессивная работа GPU Boost это отчасти компенсирует.

Память, лишенная активного охлаждения, разогналась лишь до 1627 (6508) МГц, что почти на половину гигагерца меньше, чем у GTX 680.

Производительности невзрачного кулера GTX 670 хватило, чтобы в штатном режиме обеспечить рабочие температуры, практически такие же, как у GTX 680. Radeon HD 7950 и HD 7970, снабженные мощными системами охлаждения с испарительными камерами, нагреваются меньше, а GeForce GTX 580 и Radeon HD 6970 — чуть сильнее. Максимальные обороты турбины снижают температуру карты на 10 °С под нагрузкой, несмотря на разгон.

По энергопотреблению под нагрузкой карта эквивалента Radeon HD 7950. Есть заметное преимущество перед GTX 680, которое сохраняется даже после разгона.

⇡#Производительность, синтетические тесты

3DMark 2011

• GeForce GTX 670 опережает не только Radeon HD 7950, но и даже HD 7970.
• При разгоне GTX 670 оставляет позади и GTX 680.

Unigine Heaven 2

• Здесь GTX 670 смог обойти только Radeon HD 7950. HD 7970 уже значительно быстрее.
• Налицо большое преимущество GTX 670 перед всеми остальными соперниками, в частности флагманскими картами AMD и NVIDIA предыдущего поколения.
• Разница между GTX 670 и GTX 680 очень велика, и даже разгон не может ее устранить.

⇡#Производительность, игровые тесты

Crysis Warhead (DirectX 10)

• GTX 670 в пределах погрешности измерения даже быстрее, чем GTX 680. Судя по всему, производительность обеих карт упирается в пропускную способность памяти.
• Как Radeon HD 7970, так и HD 7950 оставляют GTX 670 позади, хотя при разгоне он к ним приближается.

Metro 2033 (DirectX 11)

• GTX 670 совсем чуть-чуть отстает от GTX 680.
• Radeon HD 7950 и HD 7970 немного быстрее GTX 670, но разгон успешно устраняет разрыв.
• Примечательно, что в этом тесте GeForce GTX 580 выступил почти на равных с GTX 670 и GTX 680.

DiRT 3 (DirectX 11)

• Отрыв GTX 680 от GTX 670 заметный, но в относительном значении небольшой.
• Разогнанный GTX 670 успешно догоняет GTX 680.
• GTX 670 с большим отрывом опережает Radeon HD 7950, и даже HD 7970 немного отстает от него.
• Преимущество GTX 670 перед бывшими флагманскими картами и HD 7870 вполне значительное.

Crysis 2 (DirectX 11)

• Обратите внимание, в этой игре есть ограничение в 100 FPS, и GTX 680 его достигает в разрешении 1920х1080.
• GTX 670 лишь на несколько FPS отстает от GTX 680, но разгон компенсирует разницу.
• GTX 670 опережает не только Radeon HD 7950, но и HD 7970.
• Radeon HD 7870, HD 6970 и GeForce GTX 580 идут плотной группой и сильно отстают от GTX 670.

Battlefield 3 (DirectX 11)

• GTX 670 заметно отстает от GTX 680, но при разгоне его опережает.
• GTX 670 и Radeon HD 7970 идут вровень, а вот HD 7950 заметно отстает в разрешении 1920х1080.
• Бывшие флагманы и примкнувший к ним Radeon HD 7870 остаются далеко позади.

Batman: Arkham City (DirectX 11)

• GTX 670 ненамного медленнее GTX680, а при разгоне опережает его.
• GTX 670 и Radeon HD 7970 имеют близкие результаты, но и HD 7950 отстает от них ненамного.
• Налицо значительное преимущество GTX 670 перед GTX 580, HD 6970 и HD 7870.

The Elder Scrolls 5: Skyrim (DirectX 9)

• Результаты GTX 670 и GTX 680 похожи. Разгон подтягивает производительность GTX 670 в разрешении 2560х1440.
• Radeon HD 7970 значительно отстает от GTX 670 в разрешении 2560х1440.
• HD 7950 и HD 7850 ненамного оторвались от HD 6970 и потому сильно уступают GTX 670. Отрыв GTX 670 от GTX 580 не столь велик.

Call of Duty: Modern Warfare 3 (DirectX 9)

• Отставание GTX 670 от GTX 680 невелико, и разгон его устраняет.
• По производительности GTX 670 находится на одном уровне с Radeon HD 7970.
• Radeon HD 7950 значительно медленнее, чем GTX 670, а остальные участники тестирования — и подавно.

⇡#Выводы

GeForce GTX 670 удивляет тем, как сильно он отличается от GTX 680 физически (по габаритам и энергопотреблению) и при этом близок к нему по производительности в большинстве игр. А если разогнать карту, то она может и сравняться с флагманской моделью. Да, упрощенная плата сильно ограничивает разгонный потенциал, но GTX 670 приходит на помощь более агрессивная работа GPU Boost, в результате которой реальные рабочие частоты значительно превосходят показатели GTX 680. Лучших результатов наверняка позволят достигнуть оверклокерские версии GTX 670 с оригинальным дизайном PCB и более мощной системой охлаждения, которые уже подготовили партнеры NVIDIA.

Еще сильнее контраст GTX 670 и топовых видеокарт AMD. Сравнимой производительностью обладает значительно более крупный и прожорливый Radeon HD 7950, а в удачных условиях GTX 670 может потягаться силами и с HD 7970.