NVIDIA GeForce GTX 650:

четвертинка флагмана 3D — много это или мало?

Содержание

• Часть 1 — Теория и архитектура
• Часть 2 — Практическое знакомство
  • Особенности видеокарты
  • Конфигурация стенда, список тестовых инструментов
  • Результаты синтетических тестов
• Часть 3 — Результаты игровых тестов (производительность)

Почему четвертинка от флагмана? По числу потоковых процессоров и блоков текстурирования: у GTX 680 — 1536 и 128, а здесь у GTX 650 — 384 и 32. Правда, на этом «четвертование» заканчивается: шина обмена с памятью урезана не в 4, а в 2 раза, ровно так же уменьшено и количество блоков растеризации. Зато цена у GTX 650 должна быть, по идее, меньше, чем у GTX 680, раз этак в пять или шесть. Так что… Где в среднем — четвертинка :)

Это означает, что компания NVIDIA выпустила в свет новый продукт бюджетного уровня ценой около 100 долларов (разумеется, в начале продаж цены будут выше), нацеленный на конкуренцию с Radeon HD 7750, а также восполняющий пробел в этом сегменте, где когда-то давно был GTS 450, а из пятой серии так ничего и не появилось. Ожидаем, что GTX 650 должен догнать GTX 550 Ti по производительности, будучи на 1 ступень ниже последнего по нишевому распределению.

Часть 1: Теория и архитектура

Продолжаем рассматривать осенние новинки NVIDIA. Компания уже выпустила несколько моделей видеокарт новой линейки GeForce GTX 600 на чипах GK106 и GK107, которые мы рассматривали ранее, но некоторые ниши ещё оставались незаполненными до недавнего времени. Например, между GeForce GT 640 и GeForce GTX 650 Ti оставалось некоторое пространство, которое было заполнено недавно анонсированной видеокартой модели GeForce GTX 650. Отсутствие суффикса «Ti» в её названии говорит о том, что новая плата медленнее модификации GeForce GTX 650 Ti, сделанной на базе чипа GK106, обзор которой вышел две недели назад, но быстрее, чем GeForce GT 640.

Повторимся, 2012 год стал одним из наиболее удачных периодов для индустрии ПК игр за последнее время. В этом году вышло заметное количество популярных игр (Diablo III, Max Payne 3, GuildWars 2, Borderlands 2, World of Warcraft: Mists of Pandaria и др.), и в большинстве из них применяются DirectX 11 эффекты, в том числе тесселяция. Да и в целом ПК-версии многих игр визуально отличаются от консольных собратьев в лучшую сторону и привлекают пользователей к игре на персональных компьютерах.

Мы уже писали о том, что новые модели GeForce GTX 660 и GTX 650 Ti являются очень хорошим вариантом апгрейда графической подсистемы для тех домашних пользователей, которые часто играют в игры, но что делать тем, для кого и эти $150-230 — это слишком много? Для них компания NVIDIA выпустила осенью ещё одну видеокарту — GeForce GTX 650. Эта модель вполне подойдёт и для тех, кто планирует собрать мощный домашний кинотеатр на основе ПК. Впрочем, это относится и к апгрейду любой системы, ведь с обычными домашними и офисными задачами GeForce GTX 650 также отлично справляется, да ещё и может быть полезной игрокам в современные игры, не слишком требовательным к производительности GPU.

Основанная на уже известном нам по мобильным решениям чипе GK107, модель GeForce GTX 650 принесла архитектуру Kepler в настольные решения начального уровня с ценой около $100. GTX 650 обеспечивает практически все возможности старших решений линейки GeForce GTX 600 в играх и вполне способна показать приемлемый уровень производительности даже в современных DirectX 11 играх в самом распространённом разрешении 1920×1080 при средних, а иногда и высоких настройках. NVIDIA приводит сравнение с одной из предыдущих видеокарт данного ценового сегмента — и неудивительно, что GeForce GTX 650 оказывается до 8 раз быстрее древней модели GeForce 9500 GT:

Хотя сравнение с GeForce 9500 GT весьма спорное, правильнее было бы сравнить новинку с моделями из семейства Fermi, но 9500 GT — это действительно одна из тех видеокарт, что ранее продавалась в этой нише. Прошло много времени, и неудивительно, что новинка в восемь раз быстрее этой изрядно устаревшей модели, которая просто «не тянет» разрешения уровня 1920×1080 и 1920×1200 даже при средних игровых настройках. Да и не было тогда такой цели, та же GeForce 9500 GT проектировалась с учётом разрешения 1280×1024, бывшего самым популярным много лет назад, в т. ч. и в 2008 году, когда она была анонсирована. С тех пор многое изменилось, и теперь даже в секторе low-end необходимы видеокарты, обеспечивающие приемлемую скорость в Full HD:

И те игроки, которые сделают модернизацию своих систем с GeForce 9500 GT до GeForce GTX 650, вполне смогут запускать DX11-игры в разрешениях 1920×1080 и 1920×1200, которые сейчас являются наиболее распространёнными, судя по данным отчёта Steam Hardware Survey, который мы часто упоминаем в обзорах.

Так как рассматриваемая сегодня видеокарта NVIDIA основана на базе графического процессора архитектуры «Kepler», о которой мы уже не раз подробно рассказывали и которая близка к родственной архитектуре «Fermi», то читателям будет полезно ознакомиться со статьями о других моделях графических решений компании:

• [31.10.12] NVIDIA GeForce GTX 650 Ti — соперник GTX 560, значительно опережающий GTX 550 Ti
• [13.09.12] NVIDIA GeForce GTX 660 — хороший добротный современный середнячок
• [10.05.12] NVIDIA GeForce GTX 670 — 7/8 от однопроцессорного лидера GTX 670: много это или мало?
• [22.03.12] NVIDIA GeForce GTX 680 — новый однопроцессорный лидер 3D-графики
• [09.11.10] NVIDIA GeForce GTX 580 — новый король 3D-графики на закате 2010 года
• [27.03.10] NVIDIA GeForce GTX 480 — архитектура нового графического процессора изнутри; как реализована поддержка DirectX 11

Рассмотрим подробные характеристики анонсированной в сентябре видеоплаты GeForce GTX 650, основанной на графическом процессоре GK107.

Графический ускоритель GeForce GTX 650

• Кодовое имя чипа GK107;
• Технология производства 28 нм;
• 1,3 миллиардов транзисторов;
• Унифицированная архитектура с массивом процессоров для потоковой обработки различных видов данных: вершин, пикселей и др.;
• Аппаратная поддержка DirectX 11 API, в том числе шейдерной модели Shader Model 5.0, геометрических и вычислительных шейдеров, а также тесселяции;
• 128-битная шина памяти, два независимых контроллера шириной по 64 бита каждый, с поддержкой GDDR5-памяти;
• Частота ядра 1058 МГц;
• 2 потоковых мультипроцессора, включающих 384 скалярных ALU для расчётов с плавающей запятой (поддержка вычислений в целочисленном формате, с плавающей запятой, с FP32- и FP64-точностью в рамках стандарта IEEE 754-2008);
• 32 блоков текстурной адресации и фильтрации с поддержкой FP16- и FP32-компонент в текстурах и поддержкой трилинейной и анизотропной фильтрации для всех текстурных форматов;
• 2 широких блока ROP (16 пикселей) с поддержкой режимов сглаживания до 32 выборок на пиксель, в том числе при FP16- или FP32-формате буфера кадра. Каждый блок состоит из массива конфигурируемых ALU и отвечает за генерацию и сравнение Z, MSAA, блендинг;
• Интегрированная поддержка RAMDAC, двух портов Dual Link DVI, а также HDMI и DisplayPort;
• Интегрированная поддержка четырёх мониторов, включая два порта Dual Link DVI, а также HDMI 1.4a и DisplayPort 1.2;
• Поддержка шины PCI Express 3.0.

Спецификации референсной видеокарты GeForce GTX 650

• Частота ядра 1058 МГц;
• Количество универсальных процессоров 384;
• Количество текстурных блоков — 32, блоков блендинга — 16;
• Эффективная частота памяти 5000 (1250×4) МГц;
• Тип памяти GDDR5, 128-битная шина памяти;
• Объем памяти 1 или 2 ГБ;
• Пропускная способность памяти 80,0 ГБ/с;
• Теоретическая максимальная скорость закраски 16,9 гигапикселей в секунду;
• Теоретическая скорость выборки текстур 33,9 гигатекселей в секунду;
• Два разъема Dual Link DVI-I, один mini HDMI;
• Шина PCI Express 3.0;
• Энергопотребление до 64 Вт;
• Один 6-контактный разъём питания;
• Двухслотовое исполнение;
• Рекомендуемая цена для рынка США — $109 (для России — 3999 руб).

Мы уже упоминали, что новая модель GeForce GTX 650 в продуктовой линейке компании NVIDIA расположилась между GeForce GTX 650 Ti и GeForce GT 640. Она замещает бюджетные платы предыдущего поколения, вроде GeForce GTS 450 и ниже, предлагаемые до выхода решений на базе архитектуры Kepler. Принцип наименования видеокарт NVIDIA не изменился, бюджетная модель получила цифру «5» в середине индекса, и так как это более медленная из двух модификаций GTX 650, то в её наименовании нет суффикса «Ti», что отличает новинку от GTX 650 Ti, созданную на базе GK106.

Что касается решений конкурента — компании AMD — то новая GeForce GTX 650 всё так же не имеет прямого соперника в линейке Radeon HD 7000, как это получается со многими моделями. Рекомендованная цена новинки NVIDIA уложилась между ценами моделей Radeon HD 7750 и HD 7770,. и поэтому нам придётся сравнивать плату калифорнийской компании и с той, и с другой моделью AMD.

Точно как и одноимённая видеокарта с суффиксом Ti, сделанная на базе урезанного чипа GK106, новая модель имеет 128-битную шину памяти, и объём установленной на неё видеопамяти может быть равен 1 или 2 ГБ. Для бюджетной платы и 1 ГБ можно считать вполне достаточным объёмом, ведь только в условиях самых требовательных приложений и максимальных настроек качества с полноэкранным сглаживанием высокого уровня памяти может не хватать. Но, как всегда, производители предлагают и 2-гигабайтные варианты, так что выбор у покупателя есть.

Архитектура

Модель GeForce GTX 650 основана на базе известного нам бюджетного видеочипа, получившего название GK107, на котором базируются некоторые мобильные решения, а также настольная видеокарта GeForce GT 640. Этот GPU поддерживает все возможности, появившиеся в топовом GK104 (GeForce GTX 680), и все особенности архитектуры Kepler относятся к нему в полной мере, включая организацию мультипроцессоров SMX. Архитектура Kepler давно нам известна и все её характерные черты мы уже рассматривали. В данном материале мы лишь остановимся на отличиях чипа GK107.

Итак, графический процессор GK107 в модификации GeForce GTX 650 имеет в своём составе один кластер графической обработки Graphics Processing Cluster (GPC), состоящий из двух мультипроцессоров SMX. Для наглядности сразу же рассмотрим диаграмму чипа:

Всё привычно для Kepler — те же мультипроцессоры SMX, с тем же количеством исполнительных блоков в каждом. Всего в чипе содержится два мультипроцессора SMX, содержащих 384 потоковых вычислительных ядер и 32 текстурных модуля. Ну а подсистема памяти GK107, лежащего в основе GeForce GTX 650, содержит два 64-битных канала памяти, что в сумме составляет 128-битный доступ к ней. Так как блоки растровых операций ROP «привязаны» к контроллерам памяти, то их количество равно 16 блокам.

Соответственно, объём GDDR5 памяти для референсных моделей GTX 650 составляет 1 или 2 ГБ локальной видеопамяти, которая работает на эффективной частоте в 5000 МГц, сниженной относительно более дорогих моделей на базе Kepler. В итоге пропускной способности в 80 ГБ/с будет вполне достаточно для такого бюджетного решения — ведь это почти столько же, что и у заметно более мощной GTX 650 Ti.

Как старшая модель GeForce GTX 650 Ti и другие платы на базе чипа GK107, новинка не поддерживает технологию GPU Boost. Напомним, это комбинация программно-аппаратных решений, позволяющая автоматически увеличивать рабочие частоты GPU, в зависимости от его энергопотребления для достижения максимальной производительности. Технология обеспечивает работу на максимально возможных частотах в рамках выбранного теплопакета, но в NVIDIA решили, что бюджетные видеокарты обойдутся без подобных технологий, поэтому номинальная тактовая частота видеочипа GK107, применённого в GeForce GTX 650, равна 1058 МГц, и эта частота фиксированная, в отличие от более мощных решений.

Производительность

Переходим к вопросу предварительной оценки производительности нового решения — модели GeForce GTX 650. В данной (теоретической) части статьи мы приводим только собственные данные тестов самой компании NVIDIA. Они сравнивают свои новинки с теми конкурентами, которых считают нужным, и первым делом отмечают преимущества новинки по сравнению со своими же видеокартами прошлых лет — в данном случае, по сравнению с GeForce 9500 GT.

Для начала мы возьмём несколько игр, имеющих DX11-движки. К сожалению, NVIDIA сравнивает GTX 650 только с GeForce 9500 GT, который поддержки DirectX 11 не имеет. Но даже если на этой старой плате запустить выбранные игры в DX9-режиме, то в первой из них (World of Warcraft: Mists of Pandaria) 9500 GT проигрывает новинке примерно в четыре раза:

В Max Payne 3 история примерно такая же — даже в режиме DirectX 9 старая видеокарта не может составить конкуренции новинке и проигрывает снова столько же — 12 против 47 FPS:

Странно, но и в MechWarrior Online разница между производительностью GTX 650 и 9500 GT (с учётом запуска в разных режимах) снова получилась ровно такой же! Смотрите сами, 10 против 40 кадров в секунду в режимах DX9 и DX11, соответственно:

В очередной раз новая модель «неожиданно» опередила «старушку» в DirectX 11 играх. В общем, пользователь, проапгрейдивший свою систему с GeForce 9500 GT до GeForce GTX 650, получит примерно четырёхкратный прирост в чистой скорости, не говоря уже о тех новых эффектах и возможностях, что у него появятся. Но давайте сравним производительность новинки от NVIDIA с чем-то более подходящим. Например, с решением из предыдущей линейки, предназначенным для аналогичного ценового диапазона — моделью, основанной на GPU с поддержкой DirectX 11, но ещё первого поколения — GeForce GTS 450.

Результат получился неплохой, и GeForce GTX 650 явно быстрее — в среднем где-то на 20%. Ну а ещё позитивнее выглядят результаты сравнения этих двух решений (GTS 450 и GTX 650) по показателю энергоэффективности. Так как у всех решений семейства Kepler показатель производительности в расчёте на единицу энергопотребления весьма хорош, то немудрено, что по этому показателю обеспечивается примерно двукратное превосходство над устаревшей GTS 450:

Пока что мы сравнивали новинку лишь со старыми видеокартами от самой NVIDIA, причём основанными на чипах, произведённых по старым технологическим процессам, которые принципиально не могут конкурировать с GeForce GTX 650. А что будет, если сравнить новинку с предложением конкурента из того же ценового диапазона? Для сравнения NVIDIA взяла модель AMD Radeon HD 7750, которую можно считать одним из соперников для GeForce GTX 650, хотя она и продаётся несколько дешевле:

По данным компании, и над конкурентом одержана явная победа — представленная модель NVIDIA где-то на 15-20% быстрее решения AMD, а иногда и на треть. Интересно, что NVIDIA провела сравнение с вариантом Radeon HD 7750 компании AMD, графический чип которого работает на частоте 800 МГц, а не 900 МГц. Объясняется это тем, что в конце лета на рынке продавались модели Radeon HD 7750 с более низкой частотой GPU, а частоту 900 МГц имеет лишь малая часть таких решений. Это же касается и наших сравнений, в которых HD 7750 имеет частоту 800 МГц.

А рассматриваемая GeForce GTX 650 имеет высокую тактовую частоту изначально, хотя чип GK107 и не поддерживает GPU Boost — технологию, позволяющую автоматически увеличивать рабочие частоты GPU, в зависимости от его энергопотребления. Но даже без этого частота графического процессора у референсного варианта составляет 1058 МГц, а у разогнанных вариантов, выпущенных партнёрами NVIDIA — до 1200 МГц и даже выше. Вот их и нужно сравнивать с фабрично разогнанными Radeon HD 7750, как считает NVIDIA.

Другие особенности

Печатная плата GeForce GTX 650 очень короткая, и для неё возможно применение компактных кулеров, хотя и всё равно двухслотового размера. PCB эталонного дизайна заметно упрощена по сравнению с более дорогими решениями, и длина платы GeForce GTX 650 составляет лишь 145 мм. Для дополнительного питания используется один 6-контактный разъём, как и на GTX 660. Для вывода изображения на референсной плате есть следующие разъёмы: два dual-link DVI и один mini-HDMI. Хотя такой дизайн обеспечивает вывод изображения лишь на три устройства, все GeForce GTX 650 аппаратно поддерживают до четырёх дисплеев.

Понятно, что с графическим процессором GK107, применяемым в том числе в мобильных устройствах, уровень потребления энергии у GeForce GTX 650 весьма низок даже с учётом высоких рабочих частот. Энергопотребление GeForce GTX 650 в режиме простоя составляет примерно 5 Вт, а при проигрывании видео в высоком разрешении — лишь 13 Вт, что является одними из лучших показателей в классе. В более тяжёлых задачах новая модель потребляет до 64 Вт энергии и рассеивает столь же мало тепла, но по некоторым причинам инженеры решили оставить один 6-контактный разъём питания на плате референсного дизайна. Это дополнительное питание обеспечивает лучшие возможности в режиме разгона, да и стабильность системы в таком варианте явно выше.

Впрочем, некоторые из партнёров NVIDIA по выпуску видеокарт предлагают модели GeForce GTX 650 и без необходимости дополнительного питания. А если пользователя интересуют более мощные решения, то многие компании выпускают и фабрично разогнанные решения прямо с момента анонса, как это принято у NVIDIA в последнее время. Многие из плат GeForce GTX 650 от партнёров имеют рабочую частоту GPU, превышающую 1100 МГц, и способны разогнаться до частот выше 1200 МГц. Некоторые из таких моделей имеют усиленные системы питания, собственные системы охлаждения, которые могут оказаться более эффективными.

Естественно, что GeForce GTX 650 поддерживает все остальные технологии компании NVIDIA, о которых мы ранее неоднократно писали, в том числе Adaptive VSync и PhysX. Обо всех этих технологиях подробно написано в базовом обзоре GeForce GTX 680 — первой видеокарты семейства Kepler. И так как GeForce GTX 650 имеет в своей основе графический процессор GK107 на основе этой архитектуры, то новая модель предлагает все современные возможности в виде DirectX 11, PhysX, TXAA, адаптивного VSync и других технологий. Владельцы устаревших игровых систем, имеющих DirectX 10-совместимое аппаратное обеспечение, получили очередной вариант для апгрейда своей видеосистемы за сравнительно небольшие деньги.

Следующая часть статьи посвящена практической части исследования в синтетических тестах, в которой мы сравним производительность новой видеокарты GeForce GTX 650 со скоростью других решений компаний NVIDIA и AMD в наборе предельных тестов.

NVIDIA GeForce GTX 650 — Часть 2: видеоплаты и синтетические тесты →