Обзор и тестирование видеокарт на архитектуре Maxwell

18 февраля 2014 года компания Nvidia официально представила видеоадаптеры, основанные на новой архитектуре Maxwell. Первыми видеокартами, основанными на новых графических процессорах стали GTX 750 и GTX 750 Ti. Самая младшая модель – GTX 740 должна появиться позже. Давайте поближе познакомимся с новой архитектурой на примере стандартной модели GTX 750 Ti после чего рассмотрим и протестируем несколько видеокарт GTX 750 и GTX 750 Ti выпущенных компаниями партнерами.

Изменения в архитектуре

Знакомиться с архитектурой Maxwell будем на основе графического процессора GM107, который лежит в основе видеоадаптеров серии GTX 750 Ti и GTX 750. Основное внимание при разработке чипа инженеры уделили энергопотреблению. Первоочередной задачей ставилось повышение показателя производительности на ватт. Графический процессор GM107 имеет следующее строение.

Основной единицей в архитектуре Maxwell как и в архитектуре Kepler является Graphics Processing Cluster (GPC). В процессоре GM107 такой кластер всего один. Общее количество CUDA ядер достигает 640. Количество текстурных блоков и блоков ROP составляет 40 и 16 соответственно. Заявленный уровень TDP составляет всего 60 Вт. Такой графический процессор будет устанавливаться на старшую модель - GTX 750 Ti. Младшей модели (GTX 750) досталась немного урезанная версия GM107, в которой общее число CUDA ядер и количество текстурных блоков уменьшено до 512 и 32 соответственно. Немного снизился и уровень TDP, который составляет 55 Вт. Основные отличия новой архитектуры состоят в ином строении потоковых мультипроцессоров (SMM) в которых соотношение управляющей и вычислительной логики изменено в пользу первой, а также в увеличении с 256 Мб до 2048 Мб кэш памяти уровня L2. Все это позволило значительно снизить энергопотребление без существенного снижения производительности. По данным компании NVIDIA производительность одного блока SMM, основанного на новой архитектуре, на 35% больше чем на старой архитектуре. Разница между двумя архитектурами в показателе производительность на ватт достигает 200 %.

Новые модели приходят на смену видеокартам серии GTX650 Ti.

Модель GTX 750 Ti по производительности будет конкурировать с GTX650 Ti Boost в то время как производительность GTX 750 будет между GTX 650 и GTX650 Ti. Если вспомнить что уровень TDP у моделей серии GTX 650 составляет от 64 Вт (GTX 650) до 134 Вт (GTX650 Ti Boost) то прогресс новой архитектуры более чем очевиден. Помимо изменений в архитектуре новые модели адаптеров получили более быстрый аппаратный кодек H.264 NVENC. Кодировка видео выполняется теперь в два раза быстрее, чем на видеоадаптерах с архитектурой Kepler.

NVIDIA GeForce GTX 750 Ti

Теперь перейдем непосредственно к рассмотрению самих видеокарт и начнем со стандартной модели NVIDIA GTX 750 Ti. Стандартная модель выглядит следующим образом.

Печатная плата имеет довольно компактные габаритные размеры. Для работы видеокарты не требуется подсоединения дополнительных разъемов питания, хотя в правом верхнем углу на печатной плате есть контактные площадки под распайку разъема 6-pin. Элементы подсистемы питания расположены ближе к видеоразъемам.

Цепь питания графического процессора имеет две фазы питания, а видеопамять довольствуется одной фазой питания. Для охлаждения процессора используется самый простой кулер состоящий из алюминиевого радиатора круглой формы с установленным на него вентилятором диаметром 60 мм.

Общий объем видеопамяти составляет 1 Гб. Микросхемы распаяны только со стороны графического процессора, хотя с обратной стороны печатной платы есть контактные площадки под установку еще четырех микросхем.

Таким образом, можно сделать вывод, что на рынке будут присутствовать модели как с 1 Гб видеопамяти, так и с 2 Гб. Хочу отметить, что адаптер лишен разъема SLI для создания массива. Для подключения монитора предусмотрено три видеовыхода - два DVI и mini-HDMI.

ASUS GeForce GTX 750

К сожалению, на тестировании отсутствовала стандартная модель GeForce GTX 750. Младшая модель была представлена всего одной видеокартой производства ASUS.

Видеокарта поставляется в упаковочной коробке, оформленной в традиционном для компании стиле.

На передней панели упаковки размещены ярлыки, указывающие на особенности видеокарты. Основное место занимает ярлык фирменной концепции Super Alloy Power знакомый по другим адаптерам компании. Остальные ярлыки указывают на заводской разгон адаптера, наличие технологии Dust Proof и наличие в комплекте поставки утилиты GPU Tweak. На задней панели упаковки размещены описания видеовыходов, фирменных технологий и утилиты GPU Tweak.

Комплект поставки состоит из видеоадаптера, руководства пользователя и диска с программным обеспечением.

Сам адаптер выглядит следующим образом.

На адаптере установлена простая система охлаждения, состоящая из алюминиевого радиатора, окрашенного в желтый цвет, вентилятора диаметром 80 мм с технологией Dust Proof и простого декоративного кожуха черного цвета.

Элементы подсистемы питания расположены в передней части печатной платы.

Подсистема питания состоит из трех фаз. Две фазы для питания процессора и одна фаза для видеопамяти. В подсистеме питания используется контроллер uP1608TK.

Выше элементов подсистемы питания расположены контактные площадки для распайки разъема дополнительного питания, но сам разъем отсутствует. В качестве видеопамяти на адаптере используются микросхемы SK hynix H5GC2H24BFR T2C.

Общий объем видеопамяти составляет 1 Гб. Инженеры увеличили номинальную частоту графического процессора до 1059 МГц (GPU Boost – 1137МГц). У стандартной модели процессор работает на частоте 1020 МГц (GPU Boost – 1085МГц). Частота работы микросхем видеопамяти соответствует стандартной модели и составляет 5400 МГц. Из видеовыходов на адаптере присутствуют разъемы: DVI, D-SUB и HDMI.

ASUS GeForce GTX 750 Ti

Оформление упаковки видеоадаптера выполнено в фирменном стиле компании ASUS и практически не отличается от младшей модели.

На одной из боковых панелей упаковки расположены системные требования. В них указано, что минимальная мощность блока питания для системы с видеокартой ASUS GeForce GTX 750 Ti должна составлять 400 Вт с выходным током в 20 А по линии 12 В. Также пользователю необходимо обратить внимание на то, что в отличие от стандартной модели ASUS GeForce GTX 750 Ti требует подключения дополнительного питания через разъем 6-pin. Комплект поставки видеоадаптера такой же, как и у младшей модели.

Внешне видеокарта уже выглядит более «серьезно».

Систему охлаждения Dual Fan Cooling закрывает кожух, выполненный в фирменном стиле компании ASUS. Два вентилятора с диаметром крыльчатки 74 мм крепятся непосредственно к декоративному кожуху.

В системе охлаждения используется алюминиевый радиатор прямоугольной формы с небольшими ребрами для увеличения общей площади теплоотдачи. Положительным отличием от стандартной модели является то, что радиатор охлаждает не только графический чип, но и микросхемы видеопамяти и силовые элементы в цепи питания.

Система охлаждения Dual Fan Cooling обеспечивает в два раза более мощный воздушный поток по сравнению со стандартной моделью при этом она остается значительно тише стандартной модели. Разводка печатной платы, а также элементная база отличается от стандартной модели и полностью идентична младшей модели GTX 750.

Правда, если у младшей модели часть радиоэлементов на печатной плате отсутствовали, то здесь практически нет «пустых» мест. Подсистема питания состоит из четырех фаз, три из которых задействованы для питания графического процессора. Управляет фазами питания контроллер uP1608TK. На видеоадаптере установлены микросхемы видеопамяти производства компании SAMSUNG с маркировкой K4G41325FC-HC03.

Инженеры ASUS подвергли адаптер заводскому оверклокингу. В частности номинальная частота процессора была увеличена с 1020 МГц до 1072 МГц. В режиме GPU Boost частота теперь может составлять 1150 МГц. Номинальная частота видеопамяти осталось без изменения хотя с учетом того что микросхемы контактируют с радиатором можно было увеличить и их частоту. Видеоадаптер оснащен четырьмя видеовыходами из них два DVI-D и по одному HDMI и D-Sub.

MSI GeForce GTX 750 Ti TWIN FROZR GAMING

Еще одной видеокартой из серии GTX 750 Ti попавшей на тестирование является MSI GeForce GTX 750 Ti TWIN FROZR GAMING. Видеоадаптер относится к серии GAMING, о чем можно легко догадаться по оформлению упаковки. Упаковка выполнена в привычном стиле с изображением дракона на лицевой панели и описанием технологических особенностей на задней панели.

Минимальная мощность блока питания, рекомендуемая производителем, составляет 400 Вт с выходным током в 20 А по линии 12 В. Именно такие же требования и у ASUS GeForce GTX 750 Ti только в отличие от нее адаптер от MSI не нуждается в дополнительном питании. Комплект поставки состоит из видеоадаптера, инструкции пользователя, диска с программным обеспечением и буклета «HYBRID BIOS INTRODUCTION».

Согласно этому буклету, видеокарта оснащена двойным BIOS с разным интерфейсом. Подобное решение уже встречалось на адаптерах от AMD, а вот на адаптерах от NVIDIA лично мне встречается впервые.

Видеокарта оснащена мощной системой охлаждения Twin Frozr IV Advanced.

В ней используются две тепловые трубки диаметром 8 мм и 6 мм, которые контактируют непосредственно с поверхностью графического процессора.

От тепловых трубок тепло передается на алюминиевые ребра радиатора, которые в свою очередь обдуваются воздушным потоком от двух вентиляторов диаметром 95 мм.

Лопасти вентиляторов выполнены по технологии Propeller Blade. Закрывает систему охлаждения декоративный кожух с красной полосой и логотипом серии посередине.

Печатная плата видеокарты имеет большие по сравнению со стандартной моделью габаритные размеры. Но, на этом отличия не заканчиваются. Разводка печатной платы изменена, а элементная база заменена на более качественную.

Подсистема питания усилена дополнительными фазами в цепи питания графического процессора, который теперь питается от четырех фаз.

Управляет фазами в подсистеме питания контроллер uP1608TK. Отличительной особенность данной модели является наличие микропереключателя для выбора версии BIOS.

Он расположен в задней части печатной платы. Разъем дополнительного питания у адаптера отсутствует. Вместе с адаптером поставляется программа MSI Gaming App. С помощью данной программы пользователь может выбрать один из трех режимов работы адаптера. В зависимости от режима работы номинальная частота графического процессора изменяется в пределах от 1020 МГц – режим Silent, до 1085 МГц – режим ОС. Видеопамять работает на частоте 5400 МГц. В качестве видеопамяти используются микросхемы SAMSUNG K4G41325FC-HC03.

Для подключения монитора видеокарта оснащена тремя видеовыходами: DVI, HDMI и D-Sub.

Температура и разгонный потенциал

Видеокарта ASUS GeForce GTX 750 во время тестирования нагревалась до 67 градусов при автоматической скорости вращения вентилятора. Если установить максимальную скорость вращения вентилятора, то температура снизится до 56 градусов. Номинальные частоты адаптера удалось увеличить до 1150 МГц для процессора и до 5800 МГц для видеопамяти. Разгон производился при максимальной скорости вращения вентилятора. После разгона до полученных выше частот адаптер нагрелся до 64 градусов.

Стандартная модель GTX 750 Ti при тестировании нагрелась до 66 градусов. После установки максимальной скорости вращения вентилятора температура адаптера понизилась до 58 градусов. В процессе разгона видеоадаптера номинальные частоты удалось увеличить до 1155 МГц и 6520 МГц для процессора и видеопамяти соответственно. После разгона температура увеличилась до 70 градусов. Температура видеоадаптера ASUS GeForce GTX 750 Ti в номинальном режиме составляла 65 градусов. При установке максимальной скорости вращения вентиляторов температура понизилась до 55 градусов. Разгонный потенциал графического процессора оказался лучше, чем у стандартной модели. Графический процессор удалось разогнать до частоты 1200 МГц. А вот разгонный потенциал видеопамяти оказался немного хуже стандартной модели. Ее частоту удалось увеличить только до 5930 МГц. Температура адаптера после разгона составила 65 градусов.

Видеоадаптер от MSI оснащен самой «мощной» системой охлаждения среди протестированных моделей, поэтому не удивительно, что его температура не превышала 60 градусов. Скорость вращения вентиляторов составляла при этом чуть более 1000 об/мин, поэтому система охлаждения оставалась практически бесшумной. Установка максимальная скорость вращения вентиляторов снижает температуру до 47 градусов. Разгонный потенциал оказался самым высоким в тесте. Номинальные частоты удалось увеличить до 1220 МГц и до 6540 МГц. При этом для должного охлаждения адаптера совсем не обязательно было устанавливать максимальную скорость вращения вентиляторов. Даже на средних оборотах вращения вентиляторов температура адаптера составляла 60 градусов.

Тестирование в игровых приложениях

Все видеокарты проходили тестирование в игровых приложениях в составе следующей системы:

Процессор AMD FX-9590 4700MHz/L2-4x2048Kb/HT AM3+ BOX;

Материнская плата Asus Crosshair V Formula-Z sAM3 + ATX;

Оперативная память Corsair DDR3 2x4096 Mb PC3-15000 1866 MHz;

Жесткий диск Western Digital 2000 GB 64 MB 7200 rpm 3.5" SATAIII;

Блок питания Zalman ZM1250 Platinum 1250W.

Все игровые приложения запускались в разрешении 1920 х 1080 пикселей.

Ниже приведена таблица с результатами тестирования.

Выводы

С точки зрения производительности в игровых приложениях новые модели не принесли существенного повышения производительности. Стандартная модель GTX 750 Ti практически на равных соперничает с GTX 650 Ti Boost, а GTX 750 процентов на 10 опережает GTX 650 Ti. При этом между моделями GTX 760 и GTX 750 Ti существует большая разница в производительности, поэтому в дальнейшем, возможно, появится еще одна модель, которая закроет эту нишу. Основное достижение новых моделей это их энергоэффективность. Разница уровня TDP близких по производительности моделей 7 и 6 серии достигает почти 200%. Но для пользователей стационарных компьютеров это играет совсем незначительную роль. Значительно большую роль энергоэффективность играет для мобильного рынка. Поэтому, на мой взгляд, архитектура Maxwell принесет значительные изменения в мобильный сектор конечно при условии сохранения соотношения производительность/энергопотребление, которое сейчас наблюдается у видеоадаптеров для стационарных ПК. На новые модели стоит обратить внимание при сборке новых игровых систем начального уровня, а в случае появления низкопрофильных моделей они отлично подойдут для мультимедийных центров. Из протестированных моделей мне больше всего понравилась MSI GeForce GTX 750 Ti TWIN FROZR GAMING благодаря тихой и эффективной системе охлаждения. Ее можно порекомендовать как оверклокерам, так и пользователям, которым необходима модель с минимальным уровнем шума.