Techno World

Выпустят ли видеокарту на базе GPU GK110? Ответ на этот вопрос мы больше всего хотели услышать от NVIDIA и тогда, когда флагманскую позицию в линейке GeForce 600 занял более простой чип GK104, и тогда, когда GK110 дебютировал в составе профессиональных ускорителей Tesla K20/K20X. Вся история с задержкой выхода «большого Кеплера», а затем и спецификации Tesla K20/K20X заставили было усомниться в перспективах GK110 как игрового GPU. Всем известно, что у NVIDIA были трудности с освоением техпроцесса 28 нм на TSMC, которых не избежал даже гораздо более простой чип GK104, что же говорить о монстре из семи миллиардов транзисторов, которым является GK110. И вот мы видим, что новые модели Tesla получили довольно-таки скромные частоты GPU, а из 15 потоковых мультипроцессоров (SMX) GK110 работоспособны 13 или 14. При этом TDP карточек уже достигает 225-235 Вт.

Подводя итоги 2012 года по дискретной графике, мы предположили два варианта развития событий. Либо NVIDIA все-таки решится попытать счастья с GK110, выпустив на его основе GeForce GTX 780, либо оправдается более скучная версия и в GTX 780 установят обновленную версию GK104. Однако NVIDIA опровергла все предположения о том, в каком качестве представят адаптер на GK110, когда и каков он будет вообще.

Технические характеристики, цена

Первая неожиданность состоит в том, что адаптер GeForce GTX TITAN на GK110 не относится к линейкам GeForce 600 или 700, он как бы сам по себе. И это значит, что место на плате GTX 780 все-таки зарезервировано для GK114. Второе — то, что TITAN вышел в свет уже сейчас, хотя первый продукт на базе архитектуры Kepler отмечает годовщину только в марте.

Но главное — это тот факт, что GK110 выбрался из производственных неурядиц с минимальными потерями. Из 15 SMX, как и у Tesla K20X, не работает лишь один. Остальные 14 SMX дают фантастическое число активных вычислительных блоков: 2688 ядер CUDA, 224 текстурных модуля, 28 ROP. Сравните с формулой GK104: 1536 ядер CUDA, 128 текстурников, 32 ROP.

GPU TITAN работает на базовой частоте 836 МГц, Boost Clock равняется 876 МГц.

NVIDIA GK104

NVIDIA GK110

Кроме того, GK110 в GTX TITAN не имеет того слабого места, коим у GK104 является 256-битная шина памяти. Здесь шесть работающих контроллеров дают разрядность 384 бит — как у GTX 580 и Radeon HD 7970. Объем набортной памяти — щедрые 6 Гбайт, эффективная частота — стандартные для старших карт Kepler 6008 МГц.

Вся эта роскошь, разумеется, далась ценой высокого энергопотребления. TDP GeForce GTX TITAN составляет 250 Вт против 195 Вт уGTX 680. TITAN также будет чрезвычайно дорогой картой. Рекомендованная цена в США составляет $999, в России — 34 990 руб. Столь дорогих видеоадаптеров с одним GPU свет еще не видел. Но скажем в защиту TITAN, что GTX 690 на момент релиза стоил дороже — 35 990 руб., а по производительности, судя по спецификациям TITAN, они вполне сопоставимы.

В розничной продаже TITAN будет доступен начиная с 4 марта. Первыми вендорами, которые представят видеокарты в нашем регионе, станут ASUS, Gigabyte, Palit и Zotac.

Архитектура GK110

GK110 сохранил все черты архитектуры Kepler, которую мы подробно рассматривали в обзоре GeForce GTX 680, за одним важным исключением, касающимся устройства потоковых мультипроцессоров. Как и у GK04, SMX содержит 192 ядра CUDA, 32 блока Load/Store и 32 блока специальных функций (SFU). Но в GK110 к этому прибавили 64 ядра двойной точности (FP64). Всего в TITAN получается 896 активных ядер с поддержкой FP64.

GK104 в каждом SMX также имеет восемь специальных ядер, способных выполнять инструкции FP64 за один такт. Но поскольку ядер CUDA, поддерживающих лишь FP32, там 192, то теоретическая производительность GK104 в задачах с двойной точностью составляет 1/24 от задач с одинарной точностью. Для сравнения: GPU Tahiti от AMD способен обрабатывать FP64 со скоростью 1/2 от FP32.

Так как число ядер FP64 и FP32 в кристалле GK110 соотносится как 1 к 3, то теоретически он в состоянии выполнять нагрузку FP64 на 1/3 от скорости FP32. Но на практике это может быть не совсем так. По умолчанию ядра FP64 работают на 1/8 частоты других компонентов SMX, что дает такую же скорость 1/24, как у GK104. Чтобы задействовать их на полной частоте, есть специальная опция в панели управления драйвера, но общая тактовая частота GPU при этом снижается.

Кстати, SMX в GK110 по-прежнему пользуется статическим планировщиком, представленным в GK104, что негативно сказывается на производительности в неграфических вычислениях, но если GeForce GTX 680 по этой причине уступал GTX 580 в задачах на GP-GPU, то GK110 наверняка компенсирует недостаток огромным числом вычислительных блоков. Неспроста за счет Tesla K20 укомплектован суперкомпьютер Titan в Oak Ridge National Laboratory (ORNL), который возглавил Top 500 прошедшей осенью. Отсюда, кстати, и гордое имя GeForce GTX TITAN.

GPU Boost 2.0

NVIDIA представила новую версию технологии динамического управления частотой и напряжением графического процессора. Первое изменение, которое произошло в алгоритме GPU Boost: в качестве переменной, от которой зависит частота и напряжение GPU, может быть не только лимит мощности (Power Target), как было раньше, но и температура процессора. Соответственно, в утилитах для разгона теперь появились два отдельных слайдера для того и другого критерия, и можно отдать приоритет одному из них.

Что более интересно, NVIDIA, наконец, дала возможность повышать напряжение на GPU. Однако делается это не привычным способом, характерным для видеоадаптеров со статическим напряжением. В логике GPU Boost есть функция, связывающая значения частоты и напряжения. Если алгоритм решает, что лимит температуры или мощности позволяет поднять частоту, то устанавливается и соответствующее ей напряжение. И что нам позволяет сделать новоприобретенная функция OverVoltage, так это предоставить в распоряжение автоматики еще несколько ступенек частоты и напряжения. А вот доберется ли до них GPU под нагрузкой, уже зависит от температуры или мощности.

Кроме того, в экспериментах с разгоном TITAN замечено, что даже в пределах диапазона частот и напряжений, которые доступны видеокарте без помощи OverVoltage (до отметки Vrel на графике), активация этой опции заставляет более агрессивно задействовать частотный потенциал.

К примеру, предельная частота Boost Clock, которую мы зарегистрировали в бенчмарках, составляет 1006 МГц, а напряжение — 1,162 В. Если максимизировать уровни Power Target, Temp Target и OverVoltage, то частота может подниматься вплоть до 1032 МГц, а напряжение — до 1,2 В. С другой стороны, если при максимальных Power Target и Temp Target в определенной сцене мы наблюдали частоту и напряжение 992 МГц и 1,15 В, то максимальный OverVoltage превращает их в 1019 МГц и 1,187 В.

В функции GPU Boost 2.0 также входит возможность разгонять дисплей. Да-да, с помощью утилиты, поддерживающей эту опцию, можно попробовать увеличить частоту вертикальной развертки, скажем, с 60 до 80 Гц, дабы одновременно наслаждаться высоким фреймрейтом и вертикальной синхронизацией.

Конструкция

Физически GeForce GTX TITAN выполнен в стилистике GeForce GTX 690. Такой же цельнометаллический корпус системы охлаждения и пластиковое (простите, поликарбонатное) окошко, открывающее взору ребра радиатора, а через несколько месяцев эксплуатации — залежи пыли. TITAN даже ближе к совершенству, чем его двухпроцессорный собрат, потому что из металла у него изготовлены абсолютно все детали корпуса, включая п-образные пластины, идущие вдоль длинных сторон. А у GTX 690 они сделаны из скучного крашеного пластика.

NVIDIA GeForce GTX TITAN

На торце карты — знакомый логотип со светодиодной подсветкой и бархатистой поверхностью soft-touch, чтобы от изделия можно было получить одновременно как визуальное, так и тактильное удовольствие.

NVIDIA GeForce GTX TITAN

NVIDIA GeForce GTX TITAN

Система охлаждения включает радиатор с испарительной камерой в основании и массивную металлическую раму, которая целиком закрывает печатную плату и служит для отвода тепла от микросхем памяти и транзисторов системы питания. Чипы памяти на оборотной стороне PCB вынуждены охлаждаться «сами по себе». В хвосте платы за турбинкой к раме прикреплен дополнительный блок алюминиевых ребер, через который проходит часть забираемого турбинкой воздуха. Но основной выхлоп идет через прорези в крепежной планке, наружу из корпуса.

Как и у GTX 680 и GTX 690, крыльчатка кулера TITAN изготовлена из звукопоглощающего материала. Видеокарта действительно очень тихо работает в штатном режиме и даже на 100% оборотов система охлаждения еще не очень сильно действует на нервы.

 

NVIDIA GeForce GTX TITAN

 

NVIDIA GeForce GTX TITAN

Разводка портов на задней панели абсолютно такая же, как у старших представителей линейки GeForce 600. Есть два выхода Dual-Link DVI, а также полноформатные разъемы DisplayPort и HDMI с поддержкой 4K-разрешений.

NVIDIA GeForce GTX TITAN

Плата

Как и GK104 в GeForce GTX 680, процессор GK110 в GTX TITAN довольствуется шестью фазами питания. Контроллер — ON NCP4206. Еще две фазы достались видеопамяти. Видеопамять набрана микросхемами Samsung K4G20325FD-FC03 с номинальной эффективной тактовой частотой 6 ГГц.

NVIDIA GeForce GTX TITAN

NVIDIA GeForce GTX TITAN

Сам GPU, вопреки ожиданиям и сомнительным фотографиям, появление которых предшествовало официальному релизу, установлен без теплорассеивателя, благодаря чему открывается вид на колоссальный кристалл, размером примерно с пятирублевую монету.

NVIDIA GK104