Чaсть 1: тeoрия и aрxитeктурa
Сoдeржaниe
Прeдстaвляeм бaзoвый дeтaльный мaтeриaл с исслeдoвaниeм Nvidia GeForce GTX 1070 Ti.
Спрaвoчныe мaтeриaлы
Oбъeкт исслeдoвaния: Ускoритeль трexмeрнoй грaфики (видeoкaртa) Nvidia GeForce GTX 1070 Ti 8 ГБ 256-битнoй GDDR5
Свeдeния о разработчике: Компания Nvidia Corporation (торговая марка Nvidia) основана в 1993 году в США. Штаб-квартира в Санта-Кларе (Калифорния). Разрабатывает графические процессоры, технологии. До 1999 года основной маркой была Riva (Riva 128/TNT/TNT2), с 1999 года и по настоящее время — GeForce. В 2000 году были приобретены активы 3dfx Interactive, после чего торговые марки 3dfx/Voodoo перешли к Nvidia. Своего производства нет. Общая численность сотрудников (включая региональные офисы) около 5000 человек.
Часть 1: Теория и архитектура
Казалось бы, зачем компании Nvidia выпускать в 2017 году еще что-то, ведь у них уже сложилась довольно стройная линейка видеокарт, прикрывающая практически все ниши? Но их конкурент не так давно соизволил выпустить не одну, а две модели своих графических решений высокого уровня, хоть и с отличающимися параметрами и ценой, но разница в скорости между ними была не такой большой, как между GTX 1080 и GTX 1070, и Radeon RX Vega 56 в итоге оказалась несколько мощнее GeForce GTX 1070 и заметно ближе к GTX 1080 при меньшей рекомендованной цене.
Именно поэтому образовалась небольшая ниша для выпуска еще одного возможного варианта видеокарты, в которую и нацелена сегодняшняя новинка — GeForce GTX 1070 Ti. Новая модель занимает место между весьма популярными моделями видеокарт GeForce GTX 1080 и GTX 1070. Всем понятно, что это прямой конкурент для Radeon RX Vega 56. В принципе, Nvidia могла бы вообще ничего не выпускать против Vega 56, так как последняя все еще продается дороже рекомендованной цены и не является таким уж страшным конкурентом для них, но они все же решили заполнить хоть и маленькую, но все же проявившуюся дырочку в своей линейке.
И теперь современная линейка видеокарт Nvidia GeForce GTX, основанных на архитектуре Pascal, состоит из следующих моделей: GeForce GTX 1080 Ti, GeForce GTX 1080, GeForce GTX 1070 Ti, GeForce GTX 1070, GeForce GTX 1060 6GB (эх, можно было назвать ее тоже Ti — для красоты), GeForce GTX 1060 3GB, GeForce GTX 1050 Ti, GeForce GTX 1050, GeForce GT 1030. И так довольно стройная линейка Nvidia просто стала чуть плотнее.
В продажу GeForce GTX 1070 Ti запускается уже с сегодняшнего дня — сразу после или прямо перед выходом нескольких громких игр этой осени: Destiny 2, Star Wars Battlefront II, Call of Duty: WWII, Need for Speed: Payback и многих других. Новая видеокарта — отличный вариант для энтузиастов, требующих от видеоподсистемы достаточной мощности для всех современных игр при максимальных настройках качества. И у новой модели вполне достаточно производительности для того, чтобы обеспечить комфортную частоту кадров практически во всех играх при максимальных или очень высоких настройках и высоких разрешениях.
По сравнению со своей предшественницей, которой сама Nvidia считает GeForce GTX 970, модель GTX 1070 Ti должна обеспечивать примерно вдвое большую итоговую производительность (по оценкам специалистов компании), а желающим добиться еще большей производительности GeForce GTX 1070 Ti предоставляет немалый простор для разгона, позволяя практически догнать по скорости GeForce GTX 1080, работающую на стандартных частотах.
Так как новая видеокарта компании Nvidia основана на уже известном нам графическом процессоре архитектуры «Pascal», имеющей много общего с предыдущей архитектурой «Maxwell» второго поколения, то перед прочтением данного материала мы советуем ознакомиться с ранними статьями о наиболее заметных видеокартах компании:
- [09.03.17] Nvidia GeForce GTX 1080 Ti — новый король игровой 3D-графики с серьезным отрывом от остальных топовых ускорителей
- [17.05.16] Nvidia GeForce GTX 1080 — новый лидер игровой 3D-графики на ПК
- [01.06.15] Nvidia GeForce GTX 980 Ti — самый производительный однопроцессорный ускоритель игрового класса
- [22.04.15] Nvidia GeForce GTX Titan X — самый мощный однопроцессорный ускоритель
- [19.09.14] Nvidia GeForce GTX 980 — последователь GeForce GTX 680, обгоняющий даже GTX 780 Ti
Давайте рассмотрим подробные характеристики видеоплаты GeForce GTX 1070 Ti, основанной на урезанной версии графического процессора GP104.
Графический ускоритель GeForce GTX 1070 Ti
Параметр
Значение
Кодовое имя чипа
GP104
Технология производства
16 нм FinFET
Количество транзисторов
7,2 млрд.
Площадь ядра
314 мм²
Архитектура
Унифицированная, с массивом общих процессоров для потоковой обработки многочисленных видов данных: вершин, пикселей и др.
Аппаратная поддержка DirectX
DirectX 12, с поддержкой уровня возможностей Feature Level 12_1
Шина памяти
256-битная: восемь независимых 32-битных контроллеров памяти с поддержкой GDDR5 и GDDR5X памяти
Частота графического процессора
1607 (1683) МГц
Вычислительные блоки
19 (из 20 физических) потоковых мультипроцессоров, включающих 2432 (из 2560 физических) скалярных ALU для расчетов с плавающей запятой в рамках стандарта IEEE 754–2008;
Блоки текстурирования
152 (из 160 физических) блоков текстурной адресации и фильтрации с поддержкой FP16- и FP32-компонент в текстурах и поддержкой трилинейной и анизотропной фильтрации для всех текстурных форматов
Блоки растровых операций (ROP)
8 широких блоков ROP (64 пикселя) с поддержкой различных режимов сглаживания, в том числе программируемых и при FP16- или FP32-формате буфера кадра. Блоки состоят из массива конфигурируемых ALU и отвечают за генерацию и сравнение глубины, мультисэмплинг и блендинг
Поддержка мониторов
Интегрированная поддержка до четырех мониторов, подключенных по интерфейсам Dual Link DVI, HDMI 2.0b и DisplayPort 1.2 (1.3/1.4 Ready)
Спецификации референсной видеокарты GeForce GTX 1070 Ti
Параметр
Значение
Частота ядра
1607 (1683) МГц
Количество универсальных процессоров
2432
Количество текстурных блоков
152
Количество блоков блендинга
64
Эффективная частота памяти
8000 (4×2000) МГц
Тип памяти
GDDR5
Шина памяти
256-бит
Объем памяти
8 ГБ
Пропускная способность памяти
256 ГБ/с
Вычислительная производительность (FP32)
около 8 терафлопс
Теоретическая максимальная скорость закраски
103 гигапикселя/с
Теоретическая скорость выборки текстур
244 гигатекселя/с
Шина
PCI Express 3.0
Разъемы
Один разъем Dual Link DVI, один HDMI и три DisplayPort
Энергопотребление
до 180 Вт
Дополнительное питание
Один 8-контактный разъем
Число слотов, занимаемых в системном корпусе
2
Рекомендуемая цена
$449 (США), 33 990 (Россия)
Новая модель видеокарты GeForce GTX 1070 Ti получила вполне логичное наименование для решений компании. Так как она располагается в линейке между GTX 1080 и GTX 1070, то и назвать ее решили традиционно, просто добавив к меньшему значению приставку Ti. Новинка не заменяет в текущей линейке компании какие-либо видеокарты, а дополняет современное семейство GeForce 1000. Ниже ее в иерархии располагается модель GeForce GTX 1070, основанная на еще сильнее урезанной версии чипа GP104 и имеющая меньшую производительность, а выше — GTX 1080 на полноценной версии этого же GPU, и с использованием GDDR5X-памяти.
Рекомендованная цена на новую видеоплату Nvidia начинается от $449 (33 990 в России), и это очень неплохое предложение с учетом того, что новинка не должна слишком серьезно уступать GTX 1080. Хотя ответа Nvidia на Radeon RX Vega 56 пришлось подождать какое-то время, удар по конкуренту сегодня нанесен достаточно сильный — при скорости, близкой к GTX 1080, новинка смотрится весьма привлекательно. На сегодняшний день GeForce GTX 1070 Ti в принципе является одним из лучших решений на рынке мощных игровых видеокарт по соотношению цены и производительности.
Рассматриваемая сегодня видеокарта основана на чипе GP104, имеющем 256-битную шину памяти, но, в отличие от GeForce GTX 1080, на нее решили установить не новый тип памяти GDDR5X, а старую добрую GDDR5, работающую на достаточно высокой эффективной частоте в 8 ГГц, что дает приличную пиковую пропускную способность в 256 ГБ/с. Объем установленной на видеокарту памяти с такой шиной мог быть равен 4 или 8 ГБ, но меньшее значение в современных условиях просто неприемлемо, поэтому GTX 1070 Ti логично получила 8 ГБ памяти, которых хватит для запуска любых 3D-приложений с любыми настройками качества и сейчас и в ближайшие годы.
Как это уже стало традицией для Nvidia, они выпускают также и собственное специальное издание видеокарты — GeForce GTX 1070 Ti Founders Edition, которая основана на все той же системе питания с dual-FET и пятью фазами, что и у старшей платы GeForce GTX 1080 Founders Edition, что обеспечивает хороший запас для разгона и приличную энергоэффективность. Печатная плата референсной GeForce GTX 1070 Ti по понятным причинам мало отличается от той же GTX 1080. Длина PCB от GeForce GTX 1070 Ti равна традиционным 27 см, а в качестве портов вывода изображения предлагается один HDMI, два DVI и три DisplayPort разъема. Как и ее сестры, плата довольствуется одним 8-контактным разъемом дополнительного питания, но партнеры вольны устанавливать другие, более мощные системы питания, имеющие запас по питанию.
Неудивительно, что GeForce GTX 1070 Ti Founders Edition оснащена все тем же кулером с медной испарительной камерой, что мы видели в стандартной плате GTX 1080. Аналогичный кулер ранее использовался для охлаждения графических процессоров с потреблением в 250 Вт, и GeForce GTX 1070 Ti Founders Edition с потреблением в 180 Вт явно имеет немалый запас по эффективности охлаждения, что также позволит энтузиастам поднять турбо-частоту GPU и предел потребления энергии, обеспечив заметный прирост в итоговой 3D-производительности.
Что касается видеокарт с нестандартным дизайном партнеров компании Nvidia, то они с самого дня запуска продаж традиционно предлагают широкий выбор собственных моделей GeForce GTX 1070 Ti, включая варианты со своим дизайном печатных плат и даже еще более эффективными системами охлаждения. А некоторые из партнеров компании предлагают также миниатюрные варианты GeForce GTX 1070 Ti, которые войдут в небольшие Mini-ITX-корпуса.
Архитектурные особенности
Видеокарта GeForce GTX 1070 Ti является далеко не первым представителем поколения графической архитектуры Pascal, она основана на том же графическом процессоре GP104, что и GeForce GTX 1080 с GTX 1070. Применение техпроцесса 16 нм FinFET при производстве этих графических процессоров на TSMC дало возможность значительно повысить сложность чипа и тактовую частоту при сохранении сравнительно невысокой площади и себестоимости. Архитектурно чип семейства Pascal похож на аналогичные решения прошлых поколений Nvidia, но есть и некоторые отличия, о которых можно подробно почитать в обзорах предыдущих решений компании.
Каждый из потоковых мультипроцессоров Streaming Multiprocessor (SM) спарен с движком PolyMorph Engine, который обрабатывает текстурные выборки, тесселяцию, трансформацию, установку вершинных атрибутов и коррекцию перспективы. Комбинация мультипроцессора SM с одним движком Polymorph Engine традиционно для Nvidia называется TPC — Texture Processor Cluster, а несколько TPC вместе с движком растеризации основывают графические кластеры — Graphics Processor Cluster (GPC).
Графический процессор GP104 имеет четыре кластера GPC и достаточную мощность для любых игр, но при этом он весьма энергоэффективный и обходится лишь одним 8-контактным разъемом питания при уровне энергопотребления ниже 200 Вт. Впрочем, чтобы не делать модель GeForce GTX 1080 совсем уж бесполезной после выхода GTX 1070 Ti, в новинке применяется чип, урезанный до 19 потоковых мультипроцессоров Streaming Multiprocessor (SM), один из которых отключен на аппаратном уровне:
То есть, графический процессор в GeForce GTX 1070 Ti имеет 2432 активных CUDA-ядер и 152 текстурных модуля, и по этим характеристикам он куда ближе к GTX 1080 (2560 CUDA-ядер и 160 блоков TMU), чем к GTX 1070 (1920 CUDA-ядер и 120 блоков TMU). А вот что у новой модели осталось от GeForce GTX 1070, так это подсистема памяти целиком. GeForce GTX 1070 Ti ровно так же имеет 8 ГБ видеопамяти типа GDDR5, работающей на эффективной частоте в 8 ГГц и связана с GPU по 256-битной шине, состоящей из восьми 32-битных контроллеров. К каждому из контроллеров памяти привязано по восемь блоков ROP и 256 КБ кэш-памяти второго уровня. То есть, урезанный чип GP104 также содержит 64 блоков ROP и 2048 КБ кэш-памяти второго уровня, как и полноценный.
Соответственно, по пропускной способности памяти новинка ничем не отличается от своей младшей сестры, но это практически не ограничивает производительность в большинстве применений — в играх ведь куда важнее вычислительная и текстурная производительность, по которым новинка заметно быстрее GTX 1070 и лишь чуть-чуть отстает от GTX 1080. Во многом потому, что и базовая и турбо-частота у GeForce GTX 1070 Ti оставлены довольно высокими: базовая частота равна 1607 МГц, а турбо — 1683 МГц. При этом турбо-частота — это лишь средняя частота, на которой работает GPU в тестовом наборе игровых и других приложений, а реальная во многих случаях будет еще выше благодаря технологии GPU Boost 3.0.
Со всеми остальными особенностями графического процессора GP104, включая подробности алгоритма работы GPU Boost 3.0, улучшенном сжатии информации во фреймбуфере, поддержке асинхронных вычислений, технологии мультипроецирования и улучшениях блоков вывода и обработки видеоданных, вы можете познакомиться в нашем обзоре GeForce GTX 1080, ведь новинка ничем не отличается от этой ранней модели с точки зрения функциональности.
Выводы по теоретической части
Судя по техническим характеристикам и пиковым теоретическим показателям, новая видеокарта модели GeForce GTX 1070 Ti должна стать очень сильным конкурентом для Radeon RX Vega 56 на рынке. Обе эти видеокарты предназначены для любых современных игр при максимальных настройках качества и на дисплеях с разрешением как минимум до 2560×1440 пикселей. Также новинка от Nvidia прекрасно подойдет и для тех редких игроков, которые используют шлемы виртуальной реальности, еще более требовательные к мощности GPU.
К слову, даже при том, что сама Nvidia советует для мониторов с 4K-разрешением применять еще более мощные решения типа GeForce GTX 1080 Ti или Titan X, даже одиночная GeForce GTX 1070 Ti позволит играть во многие игры в таких условиях со вполне приемлемой частотой кадров, хотя для самых требовательных проектов действительно лучше будет поставить или более мощный GPU или хотя бы вторую GTX 1070 Ti в SLI-конфигурацию (и мириться с некоторыми особенностями и ограничениями мультичипового рендеринга при этом). Кроме того, GeForce GTX 1070 Ti отличается не только высокой производительностью, но и богатой функциональностью, поддержкой многих новых возможностей и алгоритмов — всем тем, что умеет семейство Pascal.
Доступность видеокарт новой модели GeForce GTX 1070 Ti у партнеров компании Nvidia (Asus, EVGA, Gigabyte, Innovision 3D, MSI, Palit и Zotac) в розничной продаже ожидается сразу со дня анонса — 2 ноября, ну, а референсные GeForce GTX 1070 Ti Founders Edition самой Nvidia должны появиться в онлайн-магазине российского сайта компании ближе к концу этого же месяца.
В следующих частях нашего материала мы оценим производительность новой видеокарты GeForce GTX 1070 Ti на практике, сравнив ее скорость с показателями других аналогичных по цене одночиповых видеосистем компаний Nvidia и AMD, относящихся к современным поколениям графических процессоров. Для начала рассмотрим данные, полученные в нашем наборе синтетических тестов, а затем доберемся и до игр.
Средняя цена (количество предложений) в московской рознице:
Рассматриваемые карты
Конкуренты
GTX 1070 Ti 8 ГБ — 34 000 (на 01.11.17)
GTX 1080 8 ГБ — 36 000 (на 01.11.17)
GTX 1070 Ti 8 ГБ — 34 000 (на 01.11.17)
R9 Fury X 4 ГБ — 28 700 (на 03.08.17)
GTX 1070 Ti 8 ГБ — 34 000 (на 01.11.17)
RX Vega 56 8 ГБ — 36 500 (на 01.11.17)
GTX 1070 Ti 8 ГБ — 34 000 (на 01.11.17)
RX Vega 64 8 ГБ — 39 500 (на 01.11.17)
Благодарим компанию Nvidia Russia
и лично Ирину Шеховцову
за предоставленную на тестирование видеокарту
