NVIDIA GeForce GTX 1070 vs GTX 1080 SLI, сравнение трех поколений мостиков SLI

Игровые системы с несколькими GPU переживают не лучшие времена. Каждый год, когда появляются видеокарты нового поколения, мы проводим тесты в SLI и CrossFire и вынуждены констатировать — современные игровые движки отложенного рендеринга не столь хорошо оптимизированы под работу в режиме с чередованием кадров (AFR — Alternate Frame Rendering), как их предшественники в первые годы существования технологий SLI и CrossFire. Это отражается и в политике компаний — производителей GPU. К примеру, NVIDIA официально прекратила поддержку конфигураций с тремя и более графическими процессорами в поколении GeForce 10 и предлагает одиночные видеокарты под маркой TITAN в качестве альтернативы двум GPU в SLI, обеспечивающей более предсказуемое быстродействие.

С другой стороны, как производители графических процессоров, так и разработчики игрового ПО приняли меры к тому, чтобы устранить препятствия другого рода, ограничивающие масштабирование быстродействия в системах с несколькими GPU. AMD давно отказалась от отдельного интерфейса CrossFire, а NVIDIA представила переработанную шину SLI в процессорах на базе архитектуры Pascal.

Ранее мы уже тестировали SLI на базе двух видеокарт GeForce GTX 1080, однако тандем GTX 1070 вызывает не меньший интерес, поэтому мы решили провести более развернутое исследование, включающее не только GTX 1080, но и GTX 1070 в двухпроцессорной конфигурации.

Вторая по старшинству модель в игровой линейке NVIDIA намного дешевле ($379/449 — рекомендованная цена на партнерские видеокарты и Founders Edition соответственно) по сравнению с флагманом ($599/699). Кроме того, мы ожидаем, что GTX 1070 продемонстрирует лучшую масштабируемость в SLI в силу того, что GTX 1080 (а разница между 70-й и 80-й моделями в линейке Pascal куда больше, нежели в предыдущих поколениях) в тандеме наверняка более зависим от быстродействия центрального процессора. Как мы знаем, в отношении однопоточной производительности (а игры в массе своей еще не научились использовать больше четырех потоков) CPU от Intel хоть и остаются непревзойденными в настольных ПК, но все же прогрессируют довольно медленно. Кстати, в прошлом году мы уже занимались вопросом процессорозависимости игр на платформах Intel и AMD.

Кроме того, в арсенале NVIDIA уже есть новый TITAN X на базе процессора архитектуры Pascal, сравнение с которым для SLI-систем неизбежно. В теории он обладает достаточно высокой вычислительной мощностью, чтобы составить конкуренцию по меньшей мере GeForce GTX 1070 в тандеме. Наконец, коль скоро NVIDIA внедрила новый интерфейс SLI с повышенной пропускной способностью, важно проверить, каково реальное преимущество двойных мостиков нового образца перед LED-мостиками и простыми старыми перемычками (жесткими или гибкими) которые существуют с момента появления SLI от NVIDIA и поставляются в комплекте с материнскими платами.

⇡#Обновленный интерфейс SLI

В то время как AMD в конфигурациях из нескольких GPU перешла на синхронизацию по шине PCI Express, NVIDIA по-прежнему использует в SLI отдельный интерфейс. Однако от внимания публики ускользнул тот факт, что при достаточно высоких разрешениях экрана GPU NVIDIA также обмениваются частью данных и посредством PCI Express. Это говорит о том, что в такой форме, которая была реализована в предшествующих архитектурах NVIDIA, SLI уже исчерпала лимит своей пропускной способности. Насколько нам известно, он составляет 1 Гбайт/с, чего уже недостаточно для обмена кадрами в разрешении 3840 × 2160 с частотой 60 Гц.

Но вместо того, чтобы полностью перейти на PCI Express, в Pascal переработали существующий интерфейс. Традиционно видеокарта NVIDIA обладает двумя соединениями SLI, которые работают одновременно для связи GPU с его соседями в тройной или четверной конфигурации, но для передачи данных в двухпроцессорной связке используется только один канал. Использовать два канала в тандеме GPU – самый очевидный путь увеличения производительности.

Новый мостик, выпущенный одновременно с видеокартами Pascal, существует в нескольких версиях различной длины и помимо двойного интерфейса обладает улучшенными физическими характеристиками для работы на повышенной с 400 до 650 МГц частоте. Ранее выпущенные мостики также могут быть автоматически разогнаны при условии, что обеспечивают достаточно качественный сигнал. В частности, для этого годятся выпускаемые некоторыми производителями видеокарт жесткие мостики с подсветкой. Впрочем, последние не имеют двойного разъема для соединения GPU, поэтому новый фирменный мостик остается единственным решением, рекомендованным для разрешений класса 5К и мультимониторных конфигураций.

Кстати, если вы задаетесь вопросом, нельзя ли использовать пару старых мостиков одновременно вместо нового сдвоенного, то мы проверили — по крайней мере, с мостиками первого поколения это невозможно.

⇡#GIGABYTE GeForce GTX 1070 Xtreme Gaming: технические характеристики, комплект поставки, цена

Для тестирования GeForce GTX 1070 в SLI мы использовали видеокарту GIGABYTE, которая представляет собой одну из наиболее совершенных модификаций GTX 1070 на рынке — в отношении как заводского разгона GPU, так и конструкции системы охлаждения, которая должна обеспечить стабильность и тишину при столь высоких тактовых частотах. Действительно, в режиме по умолчанию графический процессор GTX 1070 Xtreme Gaming работает на частотах 1670/1873 МГц (базовая и boost соответственно) — примерно таких результатов мы достигли, разогнав до предела референсный образец GTX 1070. Настройка OC Mode, которая активируется в утилите Xtreme Gaming Engine, увеличивает частоты до 1695/1898 МГц. Память в двух режимах работает на эффективной частоте 8168 и 8316 МГц.

Однако плата от GIGABYTE и стоит заметно дороже даже по сравнению с GeForce GTX 1070 Founders Edition — $460 на newegg.com и в среднем 38 187 руб. по данным «Яндекс.Маркета» на момент написания обзора.

Комплект поставки, традиционно скудный для современных геймерских видеокарт, включает бумажную документацию и два сувенира — металлическую наклейку и напульсник с логотипом производителя.

⇡#GIGABYTE GeForce GTX 1070 Xtreme Gaming: конструкция

По сравнению с другими реализациями GTX 1070, не претендующими на столь высокие частоты, это весьма крупная видеокарта. Печатная плата превышает по высоте монтажную планку, а система охлаждения занимает два с половиной слота расширения.

С обратной стороны печатная плата защищена металлической пластиной, которая заодно обеспечивает дополнительное охлаждение преобразователя напряжения, компоненты которого находятся на обеих сторонах PCB.

Кулер GPU представляет собой массивную конструкцию из двух блоков ребер, пронизанных четырьмя тепловыми трубками. Сами трубки здесь необычные: вместо фитиля из тонкой проволоки для движения жидкости в них используются каналы, проложенные в стенке трубки. Разработчики не поясняют, как именно работает это решение, но можно предположить, что внутренняя полость трубки — это то место, где конденсируется испаренный хладагент.

Кристалл GPU отдает тепло трубкам посредством медной вставки, микросхемы DRAM контактируют с алюминиевым основанием кулера, и отдельная пластина предусмотрена для транзисторов VRM. Ребра радиатора искривлены специальным образом, дабы увеличить их площадь и оптимизировать поток воздуха, а также, согласно информации от производителя, снизить уровень шума.

Воздух нагнетают три крыльчатки диаметром 100 мм на двойных шарикоподшипниках со сложной формой лопастей. При небольшом нагреве вентиляторы останавливаются и GPU охлаждается пассивно. Цвет LED-индикатора в торце кожуха меняется в зависимости от скорости вращения.

⇡#GIGABYTE GeForce GTX 1070 Xtreme Gaming: плата

Система питания видеокарты включает 13 фаз, среди которых 10 обслуживают GPU, две — микросхемы GDDR5X и еще одна — PLL. Напряжением на GPU управляет ШИМ-контроллер UPi uP9511P — такой же, как на плате Founders Edition.

Для питания платы используются два восьмиконтактных разъема, оснащенных индикаторами. Светодиоды сигнализируют не только об отсутствии тока, но и о нестабильном питании, что, скорее всего, означает выход напряжения за установленные границы.

Чипы памяти под маркировкой Samsung K4G80325FB-HC25 рассчитаны на эффективную частоту 8 ГГц.

Появление шлемов виртуальной реальности, все из которых подключаются к ПК по кабелю HDMI, заставило многих производителей расширить набор соответствующих портов вывода изображения, однако GIGABYTE решила задачу необычным способом. Вместо того чтобы заменить HDMI один из трех разъемов DisplayPort, разработчики поместили два дополнительных HDMI на торце платы, обращенном внутрь корпуса ПК. Впрочем, одновременно все семь портов работать не могут. При запуске компьютера видеокарта определяет, какие разъемы задействованы, и активирует либо два наружных DisplayPort, либо два внутренних HDMI.

Из оставшихся особенностей платы отметим покрытие, защищающее компоненты от пыли, влажности и коррозии.

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

CPU работает на постоянной частоте. В настройках драйвера NVIDIA в качестве процессора для вычисления PhysX выбран CPU. В настройках драйвера AMD настройка Tesselation переведена из состояния AMD Optimized в Use application settings.

⇡#Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• 2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт);
• 2 × NVIDIA GeForce GTX 1070 (1506/8008 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA TITAN X (1417/10000 МГц, 12 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1070 (1506/8008 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX TITAN X (1000/7010 МГц, 12 Гбайт);
• AMD Radeon R9 Fury X (1050/1000 МГц, 4 Гбайт);
• AMD Radeon R9 295X2 (1018/5000 МГц, 8 Гбайт).

⇡#Производительность: 3DMark

3DMark отлично оптимизирован для систем с несколькими GPU, поэтому результат сборки из двух GTX 1070 либо GTX 1080 практически двукратно превосходит баллы, набранные одиночными видеокартами этих моделей.

GTX 1080 в тандеме обладает на 20% более высокой производительностью, чем сборка из двух GTX 1070. По сравнению с одиночным NVIDIA TITAN X двухпроцессорные системы оказались на 28 и 54% быстрее.

⇡#Производительность: игры

В реальных играх ситуация сложнее, чем в синтетике. Хорошая новость в том, что из одиннадцати тестов лишь три не обладают поддержкой SLI и CrossFire (DOOM, HITMAN и Total War: WARHAMMER), да и то из-за того, что мы запускали эти игры в режимах Vulkan и DirectX 12. Другие игры под новый графический API от Microsoft не имеют таких проблем. Ashes of the Singularity самостоятельно распределяет нагрузку между несколькими GPU, а Rise of the Tomb Raider использует драйвер SLI, но в обеих играх производительность масштабируется превосходно.

На платформе NVIDIA прирост результатов в играх, совместимых с многопроцессорной графикой, колеблется от скромных 12% до 98%, но большинство все же обеспечивает масштабирование производительности как минимум в 1,5 раза.

Стоит отметить, что если в одиночных конфигурациях разница между GeForce GTX 1070 и GTX 1080 составляет 20–23% (здесь и далее — чем больше разрешение, тем больше разница), то в SLI можно говорить лишь о 12–17%. Если быстродействие GTX 1070 масштабируется на 67–78%, то GTX 1080 — на 56–68%.

По всей видимости, столь мощная графическая подсистема, как два процессора GP104, в ряде случаев уже исчерпывает возможности восьмиядерного CPU Haswell-E, работающего на частоте 4 ГГц, либо упирается в ограничения игрового кода.

Еще один аргумент не в пользу SLI связан с высочайшим быстродействием нового TITAN X. Если сравнивать одиночный флагман с GTX 1070 в режиме SLI, то TITAN в целом сопоставим с тандемом по уровню производительности. В среднем топовая видеокарта быстрее на 2–7%, в некоторых тестах она выигрывает 43% у двух GTX 1070 в SLI. Максимальная разница в пользу SLI — 9%.

GeForce GTX 1080, несмотря на более скромное масштабирование в режиме SLI, все же опережает TITAN X в среднем на 10–12%, а иногда и на 25%. Тем не менее в играх, плохо оптимизированных под множественные GPU, TITAN X достигает преимущества в 14% перед двумя GTX 1080.

Напоминаем, что все процентные соотношения, приведенные выше, относятся только к тем играм, где поддерживается и работает SLI/CrossFire.

⇡#1920 × 1080, 2560 × 1440

Прим.: процентные соотношения рассчитаны по результатам в играх, поддерживающих SLI/CrossFire.

Прим.: процентные соотношения рассчитаны по результатам в играх, поддерживающих SLI/CrossFire.

⇡#3840 × 2160

Прим.: процентные соотношения рассчитаны по результатам в играх, поддерживающих SLI/CrossFire.

⇡#Сравнение мостиков SLI

Для сравнения мостиков SLI старого и нового образца мы использовали пакет тестов 3DMark и несколько игр, демонстрирующих наибольшее масштабирование в системе с множественными GPU. Ни cинтетика, ни игры не обнаружили существенных различий между одинарным LED-мостиком, работающим на повышенной частоте в архитектуре Pascal, и новым двойным мостиком SLI. Лишь при очень высокой частоте смены кадров (как в Battlefield 4) двойной интерфейс имеет преимущество — около 4%.

Мостик старого образца (гибкий или жесткий — не имеет значения) все еще вполне подходит для игры в разрешении 1080p, где более скоростной интерфейс не приносит никакой пользы, и даже в некоторых играх в более высоких разрешениях (вплоть до 4К). Однако большинство игр в режимах 1440p и 2160p отдают предпочтение новому двойному или одинарному LED-мостику: средний прирост быстродействия составляет 11–15% (чем выше разрешение, тем больше), а максимальный достигает 21–27%.

3DMark (Graphics Score)
	Разрешение	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), гибкий мостик	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), одинарный LED-мостик	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), двойной мостик
Fire Strike	1920 × 1080	31 301	41 467	41 201
Fire Strike Extreme	2560 × 1440	17 729	19 832	19 831
Fire Strike Ultra	3840 × 2160	9 238	9 794	9 738
Time Spy	2560 × 1440	10 379	12 953	12 951
Макс.			+32%	+32%
Среднее			+19%	+18%
Мин.			+6%	+5%

1920 × 1080
	Полноэкранное сглаживание	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), гибкий мостик	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), одинарный LED-мостик	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), двойной мостик
Ashes of the Singularity	MSAA 4x			69
Battlefield 4	MSAA 4x + FXAA High	200	200	200
Crysis 3	MSAA 4x	150	150	150
GTA V	MSAA 4x + FXAA	97	97	97
Metro: Last Light Redux	SSAA 4x	164	160	166
Rise of the Tomb Raider	SSAA 4x	108	110	111
Tom Clancy's The Division	SMAA 1x Ultra	112	116	116
Макс.			+4%	+4%
Среднее			+0%	+1%
Мин.			−3%	−0%

2560 × 1440
	Полноэкранное сглаживание	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), гибкий мостик	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), одинарный LED-мостик	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), двойной мостик
Battlefield 4	MSAA 4x + FXAA High	140	170	177
Crysis 3	MSAA 4x	100	101	101
GTA V	SMAA	91	92	93
Metro: Last Light Redux	SSAA 4x	86	96	99
Rise of the Tomb Raider	Не поддерживается	62	70	67
Tom Clancy's The Division	SSAA 4x	76	87	86
Макс.			+21%	+26%
Среднее			+11%	+11%
Мин.			+1%	+1%

3840 × 2160
	Полноэкранное сглаживание	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), гибкий мостик	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), одинарный LED-мостик	2 × NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт), двойной мостик
Battlefield 4	Выкл.	116	132	137
Crysis 3		69	71	70
GTA V		80	86	87
Metro: Last Light Redux		76	86	88
Rise of the Tomb Raider		63	80	80
Tom Clancy's The Division		42	53	53
Макс.			+27%	+27%
Среднее			+15%	+16%
Мин.			+3%	+1%

⇡#Производительность: вычисления

Среди вычислительных тестов в нашей методике только LuxMark и SiSoftware Sandra могут использовать множественные GPU. Однако в этом классе задач проблема масштабирования стоит не столь остро, как в играх, поэтому два GeForce GTX 1070 и GTX 1080 неизменно опережают одиночный ускоритель, пусть и такой мощный, как TITAN X на архитектуре Pascal. Впрочем, последний ненамного уступает GTX 1080 в SLI по результатам в Sandra и даже превосходит по результатам вычислений двойной точности.

Разница между тандемом GTX 1070 и GTX 1080 также более выражена в тесте Sandra, нежели в LuxMark.

⇡#Энергопотребление

Картина энергопотребления SLI-систем вполне предсказуема. Тандем GeForce GTX 1070 либо GTX 1080 превосходит по мощности даже Radeon R9 295X2, хотя стоит учесть, что новые видеокарты создают повышенную нагрузку на CPU, а мы измеряем мощность компьютера целиком. Речь идет о тесте в FurMark, поскольку в Crysis 3 быстродействие множественных GPU масштабируется не столь хорошо, чтобы полностью нагрузить две видеокарты.

⇡#GeForce GTX 1070 Xtreme Gaming: тактовые частоты, энергопотребление температура, разгон

Помимо того, что базовая частота GPU на плате GIGABYTE в режиме заводского оверклокинга на 189 МГц превышает таковую у GTX 1070 Founders Edition, в играх она варьирует в более широком диапазоне (381 против 366 МГц) и достигает 2076 МГц. При этом GIGABYTE довольствуется таким же напряжением питания GPU, как референсная карта, — не больше 1,062 В.

Производитель предоставил инструменты для дальнейшего разгона платы силами пользователя: напряжение питания GPU можно увеличить еще на 100 мВ, а лимит мощности — на 14%. Однако выяснилось, что графический процессор и без того работает на пределе возможностей со штатной системой охлаждения. При попытке поднять частоту даже на 20 МГц система теряет стабильность, и повышенное напряжение не в силах помочь: технология GPU Boost работает так, что вместе с разблокировкой дополнительных ступеней напряжения частотный диапазон GPU также увеличивается на несколько шагов (два-три десятка мегагерц в численном выражении), и этого уже хватает для потери стабильности.

Эффективную частоту оперативной памяти, напротив, можно поднять на 1152 МГц — до 9468 МГц, однако GTX 1070 благодаря эффективной компрессии цвета не испытывает недостатка в пропускной способности RAM на штатных частотах, поэтому от тестирования производительности GTX 1070 Xtreme Gaming в разгоне мы отказались.

Отметим, что заводской разгон платы GIGABYTE обошелся ценой небольшого увеличения мощности — всего лишь на 16 и 22 Вт в Crysis 3 и FurMark соответственно. При этом система охлаждения настолько эффективна, что температура GPU остается в пределах 61 °C — это на 22 °C ниже, чем у GTX 1070 Founders Edition.

⇡#GeForce GTX 1070 Xtreme Gaming: производительность в разгоне

Заводской разгон GTX 1070 Xtreme Gaming принес неплохой прирост быстродействия в синтетических тестах: от 9 до 12% в зависимости от характера нагрузки. Однако на этот раз NVIDIA провела четкую границу между флагманским ускорителем и картой следующего эшелона: достигнуть уровня GTX 1080 последней не суждено. В играх это еще более заметно, т. к. разгон GTX 1070 увеличил среднюю частоту смены кадров лишь на 8–10%.

⇡#Выводы

Судя по полученным результатам, компьютеры с двумя GPU по-прежнему обеспечивают неплохое масштабирование производительности по сравнению с одиночными видеокартами Многое зависит от оптимизации игрового движка под режим рендеринга с чередующимися кадрами, но в среднем покупатели тандема из двух GeForce GTX 1070 могут рассчитывать на прирост производительности в 67–78% относительно результатов одного ускорителя, а двух GTX 1080 — на 56–68% в зависимости от разрешения (от 1080p к 2160p).

Тем не менее все еще существуют такие игры, где быстродействие практически удваивается при одновременной работе двух GPU, а также игры, где технологии SLI и CrossFire либо не поддерживаются, либо только снижают, а не увеличивают частоту смены кадров. Пока слишком рано рассуждать о том, как распространение DirectX12 скажется на эффективности систем со множественными GPU, но среди игр под новый API, использованных в тестировании, есть обнадеживающие примеры (Ashes of the Singularity, Rise of the Tomb Raider), в которых быстродействие масштабируется превосходно. С другой стороны, HITMAN и Total War: WARHAMMER в режиме DirectX 12 и SLI работают хуже, нежели на единственном GPU.

Так же как и в прошлые годы, вторая по старшинству модель в линейке игровых видеокарт NVIDIA является более практичным выбором для системы с множественными GPU. GTX 1070 в SLI имеет вполне достаточное быстродействие для игры в разрешении 4К, а в не столь тяжелых режимах 1080p и 1440p разница в результатах тестов по сравнению с GTX 1080 меньше, нежели между одиночными видеокартами. Наконец, отметим впечатляющие возможности NVIDIA TITAN X на базе процессора Pascal, который по вычислительной мощности сопоставим с тандемом GTX 1070 и в то же время застрахован от непредсказуемости, связанной с оптимизацией игр под SLI. К тому же, TITAN X в штатном режиме работает на весьма консервативных частотах и отлично разгоняется. Более высокая стоимость пары GeForce GTX 1080 Founders Edition ($699) также говорит в пользу покупки одиночной видеокарты на базе топового GPU NVIDIA ($1200).

Что касается вычислительных задач (GP-GPU), то развернутое тестирование такого рода не входит в повестку данного обзора. Теоретически, производительность неграфических вычислений растет практически линейно, если приложение способно задействовать несколько GPU, и определяется суммарным количеством шейдерных ALU. В таком случае два GeForce GTX 1080 безусловно превосходят единственный TITAN X, а вот тандем GTX 1070 имеет только ценовое преимущество, но отличается не в лучшую сторону по энергопотреблению.

Мостики нового образца, реализующие двойной канал связи между сотрудничающими видеокартами, то это нововведение стоит рассматривать как инвестицию в будущее со стороны NVIDIA, нежели насущную необходимость. На данный момент даже в разрешении 4К при частоте смены кадров свыше 120 Гц одинарный LED-мостик обеспечивает тандему графических процессоров практически такой же уровень быстродействия. А вот старые мостики, которые прилагаются к материнским платам, уже существенно ограничивают масштабирование производительности даже в разрешении 1440p, не говоря уже о более высоких. Они подходят лишь для игры в 1080p, а это явно не целевой сценарий использования для системы с двумя игровыми ускорителями высшего класса.

Напоследок отдадим должное видеокарте GIGABYTE GeForce GTX 1070 Xtreme Gaming, которую мы использовали в тестах SLI. Среди различных реализаций GeForce GTX 1070, выпущенных партнерами NVIDIA, этот ускоритель выделяется чрезвычайно эффективной системой охлаждения и гарантированным разгоном, который практически исчерпывает потенциал процессора GP104 «на воздухе». При этом видеокарта обладает весьма умеренным энергопотреблением по сравнению с референсным образцом GTX 1070. Развитая система питания GTX 1070 Xtreme Gaming также располагает к разгону более решительными методами — с установкой СЖО либо криогенного охладителя.