Nvidia Geforce GTX 1660 Ti: обзор видеокарты, разгон, тесты в играх

Серия GTX 10

Игровая видеокарта GeForce GTX 1660 Ti была выведена на рынок для замены устаревающих адаптеров на базе чипа GTX1060. Оборудование построено на базе чипа серии Turing, в котором принудительно отключена функция трассировки лучей.



Дата выхода графического адаптера — конец февраля 2019 г., а спустя месяц был представлен упрощенный адаптер GTX1660, отличающийся пониженной стоимостью и производительностью в играх.

Характеристики

Для создания бюджетного варианта видеокарты на базе чипов Turing компания nVidia разработала микропроцессор Tu116, изготовленный по 12-нанометровой технологии FinFET. Производитель пошел на дополнительные расходы, связанные с созданием нового чипа, отказавшись от попыток упростить кристалл серии Tu106, использующийся в картах RTX 2060 и 2070. Конструкторы удалили из процессора ядра тензорного типа и элементы RT, которые обеспечивали ускорение трассировки лучей на аппаратном уровне. Сравнительные характеристики микропроцессоров приведены в таблице.

Параметр GP104 Tu116 Tu106
Архитектура Pascal Turing Turing
Технологический процесс, нм 16 12 12
Количество транзисторов, млн. шт. 7200 6600 10800
Площадь кристалла, мм² 314 284 445
Количество ядер RT, шт. 0 1 1
Число тензорных ядер, шт. 0 0 8
Количество блоков наложения текстур, шт. 160 96 144
Тип поддерживаемой памяти GDDR5 GDDR6 GDDR6
Разрядность шины памяти, бит 256 192 256

Микропроцессор карты 1660Ti содержит 32-разрядные Cuda ядра (1536 шт.) и 96 блоков для наложения текстур. Разработчикам удалось сохранить до 80% вычислительного потенциала процессора RTX2060, а увеличенные тактовые частоты позволили дополнительно повысить производительность в операциях с плавающей запятой. По результатам тестирования чип Tu116 обладает производительностью в процессах FP32 на уровне 84% от показателей микропроцессора Tu106.

Применение 12-нанометрового технологического процесса вкупе с архитектурой Turing позволило превысить производительность чипов предыдущего поколения Pascal. Компания nVidia отмечает, что отказ от ядер RT снизил энергопотребление при одновременном увеличении числа ядер Cuda и блоков обработки текстур.

По сравнению с предыдущими графическими адаптерами на базе чипа GTX1060 производительность выросла на 24% (при тестах в операциях FP32).

Для установки карты в компьютер используется разъем PCI Express x16 Ver.3.0. Фиксация адаптера выполняется по стандартной схеме — винтом за торцевую планку и дополнительным пластиковым элементом за основание. Поскольку длина и масса адаптера небольшие, то дополнительные точки крепления в корпусе не используются. Установленный радиатор с вентиляторами доводит толщину видеокарты до 40-45 мм, оборудование перекрывает соседний разъем на материнской плате. Версий адаптера на основе 1660Ti с увеличенным радиатором, закрывающим 2 порта, не выпускается.

Особенности архитектуры

Отказ от аппаратного ускорения трассировки лучей и удаление тензорных ядер сопровождается снижением площади кристалла, что при неизменном технологическом процессе приводит к падению числа транзисторов. В конструкции Tu116 предусмотрено 6,6 млн элементов, что положительно сказалось на себестоимости производства и цене конечного продукта. Начальный ценник карты начинался от 279 долларов США; сколько стоит изготовление карты, или какова рентабельность производства — подобную секретную коммерческую информацию nVidia не публикует.

В конструкции чипа используется 3 кластера Graphics Processing Cluster (GPC), которые формируют 12 кластеров Texture Processing Cluster (TPC). Каждый массив TPC включает в себя движок PolyMorph Engine и дублированный мультипроцессор SM, в состав которого включены 64 ядра Cuda и 4 блока для построения текстур TMU. Для коммутации графического процессора с микросхемами памяти используется 6 контроллеров шириной по 32 бита.

Блок-схема чипа TU116
Блок-схема чипа TU116

Блок SM разбит на 4 раздела, предусмотрена кэш-память первого уровня с разделяемой памятью. Структура построения модуля SM перешла без изменений от старших процессоров семейства Turing. Но размер кэша второго уровня сократили до 1,5 Мб. Например, у процессора Tu106 объем кэша второго разряда составляет 4 МБ. Конструкция чипа позволяет обрабатывать 32 рабочих потока за такт. Для расчета информации целочисленного типа и операций с плавающей запятой используются раздельные блоки, что повысило быстроту загрузки потоков данных в GPU.

Схема SM-блока чипа TU116
Схема SM-блока чипа TU116

Предыдущее поколение Pascal выполняло расчеты инструкций INT32 и FP32 в последовательном режиме, но чипы серии Turing способны обрабатывать информацию параллельно (благодаря введению в мультипроцессоры блоков расчета целочисленных операций). Одновременная обработка протоколов INT32 и FP32 обеспечивает ускоренное исполнение шейдеров в игровых приложениях.

Например, сравнение изделий на базе чипов 1660Ti и 1060 в игре Shadow of the Tomb Raider показывает рост производительности в 1,5 раза в пользу представителя семейства Turing.

В конструкции процессора введена новая система управления кэшем с увеличенным количеством блоков для загрузки и выгрузки информации. Дополнительно увеличенный размер кэша позволяет увеличить быстродействие в играх. Карта поддерживает технологии переменного наложения теней Variable Rate, затенения текстурного пространства Texture-Space Shading и отрисовки элементов графики с нескольких позиций Multi-View Rendering.

Обработка видео

Видеокарта поддерживает аппаратную обработку видео, сжатого кодеком H.265 (HEVC). Допускается выведение на дисплей видео разрешением до 8К при частоте смены кадров 30 FPS.

Введено декодирование данных HEVC YUV444 10-бит/12-бит HDR при 30 FPS и видеосигнала стандарта H.264 при разрешении 8K.

Характеристики процессора Turing позволяют приблизить качество кодирования на аппаратном уровне до параметров, соответствующих программной обработке.

Например, при использовании NVEnc достигается уровень качества программной обработки кодеком x264 с профилем Fast. При этом снижается нагрузка на центральный процессор, что позволяет обрабатывать на маломощных компьютерах видео с разрешением до 4К. Механизм кодировки от nVidia поддерживается в пакете программ Software OBS для трансляции игрового процесса.

Отличия версии Ti от базовой модели

Сравнение GTX 1660 Ti vs 1660 показывает, что при одинаковой площади кристалла и идентичном количестве транзисторов базовая версия имеет всего 1408 ядер Cuda и содержит 88 блоков текстуры. При этом адаптеры имеют одинаковую разрядность шины памяти 192 бит, но стандартный вариант карты рассчитан на установку памяти GDDR5, отличающейся сниженными рабочими частотами и пропускной способностью.

Карты поддерживают до 6 Гб оперативной памяти.

Разница в пропускной способности GDDR6 памяти и чипов GDDR5 составляет 96 Гб/секунду. Рабочая частота ядра базовой версии равняется 1530 МГц, а модификация Ti имеет частоту 1500 МГц. Активация ускоренного режима Boost повышает значения до 1785 и 1770 МГц соответственно. Существуют стандартные карты с заводским разгоном, например, изделие KFA2 GeForce 1660 имеет базовую частоту 1544 МГц, а в режиме Boost параметр составляет 1759 МГц.

Модель от компании KFA2
Модель от компании KFA2

Несмотря на увеличенные частоты микропроцессора, стандартная версия обладает пониженной производительностью в 3-мерных приложениях. Изделие рекомендуется покупать пользователям, редко использующим компьютер для запуска игровых приложений или играющим при разрешении не выше Full HD. Для стандартных домашних задачи характеристики адаптера являются достаточными, что позволит сэкономить на замене видеокарты в течение ближайших 3-4 лет.

Мобильные решения

Производитель nVidia предусмотрел версию карты Mobile, которая отличается пониженным до 80 Вт потреблением электроэнергии и уменьшенными рабочими частотами (до 1455 и 1590 МГц в стандартном режиме и при активации функции Boost). Мобильный адаптер поступил в продажу в конце апреля 2019 г., позиционируется как топовая игровая карта для ноутбуков. В конструкции адаптера сохранена поддержка 6 Гб оперативной памяти GDDR6.

Для ноутбуков выпускается карта nVidia GeForce GTX 1660 Ti Max Q, которая отличается пониженной производительностью. За счет снижения рабочих частот до 1140 и 1335 МГц (стандартный режим и режим Boost) удалось уменьшить энергопотребление до 60 Вт. Адаптер сохранил память стандарта GDDR6 и 192-разрядную шину передачи данных от процессора к ячейкам памяти. Ноутбук с такой картой рекомендуется брать пользователям, нуждающимся в увеличенной автономности изделия при сохранении возможности поиграть в 3-мерные компьютерные игры.

Конструкция печатной платы

Производитель не стал выпускать на рынок собственную видеокарту серии Founders Edition, доверив изготовление изделий компаниям-партнерам. Стандартный TDP чипа составляет всего 120 Вт, а при разгоне мощность возрастает на 30-40 Вт. Поэтому в конструкции видеокарты nVidia GeForce GTX 1660 Ti используется упрощенная схема подвода электроэнергии; для соединения с блоком питания имеется 8-контактный разъем.

Модель от компании MSI
Модель от компании MSI

В карте производства компании MSI за энергообеспечение 6Gb оперативной памяти отвечают 2 фазы, которые управляются широтно-импульсным модулятором uP 1666Q. Контроллер поддерживает программирование алгоритмов защиты цепей питания, обеспечивает мониторинг его параметров и не допускает перегрева и короткого замыкания. Для подачи питания к графическому процессору применен отдельный широтно-импульсный контроллер On NCP 81610, обеспечивающий одновременную поддержку 8 фаз питания, но задействована только половина элементов.

Примененная специалистами компании MSI схема питания обеспечивает передачу мощности до 200 Вт при напряжении в цепях до 1,2 В. В магистралях энергоснабжения графического кристалла используются двойные ключи, дополненные драйвером On NCP302045. Компоненты рассчитаны на подачу постоянного тока силой до 45 А.

Используемая память и разъемы

В конструкции адаптеров используется память стандарта GDDR6, имеющая пропускную способность 12 Гбит/секунду. На картах стоят микросхемы производства компании Micron, расположенные на лицевой части печатной платы. Оборудование рассчитано на использование 6 Гб памяти, версий карт с измененным объемом памяти на базе кристалла TU116 не существует. В конструкции используется 6 микросхем, охлаждение элементов обеспечивается основным радиатором, на котором наклеена теплопроводная подушка.

Для подсоединения мониторов предназначены порты HDMI 2 0b, DL DVI D и Displayport 1 4, размещенные на торцевой монтажной планке. Количество и перечень разъемов отличаются в зависимости от изготовителя оборудования. Карты не имеют порта USB Type C для подсоединения шлемов виртуальной реальности с дополнительным питанием. Разъемы располагаются на планке в ряд, свободная площадь на пластине отведена под размещение вентиляционных каналов, позволяющих выводить нагретый воздух от радиатора.

Карта позволяет эксплуатировать до 4 мониторов одновременно. При использовании разъема Displayport разрешение изображения достигает 3840*2160 точек при 160 Гц. Порт HDMI обеспечивает аналогичное разрешение но при пониженной до 60 Гц частоте обновления картинки. Применение Dual-Link DVI и Single-Link DVI снижает разрешение до 2560*1600 и 1920*1200 точек соответственно (при частоте 60 Гц).

На печатной плате не предусмотрены разъемы для соединения 2 адаптеров мостом в общее устройство. Если сравнивать карты на основе GTX1660Ti с изделиями серии Pascal, то отказ от мостового соединения является минусом. Например, предшественник GeForce GTX 1070 оснащен разъемом SLI Gen.2, позволяющим увеличивать мощность графического адаптера. Компания nVidia сознательно отказалась от нового типа соединения NVLink 2.0 x8, реализованного в картах RTX2080, обеспечивая разделение продукции по ценовым категориям.

Разгон

Оборудование GTX 1660 сохранило высокий потенциал разгона, присущий процессорам семейства Turing. Для ускорения работы изделия применяется методика, основанная на ступенчатом повышении базовой частоты через BIOS видеокарты. Одновременно автоматически корректируется криволинейный график, описывающий взаимосвязь рабочей частоты и напряжения ядра GPU. При сравнительных тестах удалось повысить планку базовой частоты до 1660 МГц (по замерам утилитой CPU Z), в режиме Boost параметр достиг 2038 МГц без появления микрофризов и прочих артефактов.

Несмотря на повышение рабочих частот, напряжение питания ядра не превышает 1,0 В, что положительно сказывается на температурном режиме. Программное обеспечение позволяет довести напряжение до 1,068 В. В адаптерах используется принудительное ограничение верхнего диапазона напряжения, что не позволяет подать чрезмерную нагрузку на графический кристалл. При тестировании отмечено, что в некоторых режимах работы программный вольтмод не работает (аналогичная картина наблюдается на адаптерах серии RTX на полноценных чипах серии GF Turing).

Установленная на адаптерах оперативная память Micron позволяет увеличить пропускную способность со штатных 12 Гбит/секунду до 15 Гбит. Причина кроется в характеристиках графического процессора, который сохранил параметры старших процессоров Turing, обеспечивающих работу памяти на скорости 14 Гбит/секунду в базовом режиме. Наращивание производительности видеокарты незначительно сказалось на энергопотреблении. Потребляемая мощность увеличилась на 39 Вт, оставшись в пределах допустимого BIOS лимита.

При подаче длительной нагрузки на разогнанную видеокарту не наблюдается провалов максимальных частот. Оборудование поддерживает среднюю частоту 1935 МГц при среднем уровне потребления электроэнергии 138 Вт. Максимальная температура ядра, зафиксированная при запуске 3-мерных тестовых программ, не превысила 65°С. Вентиляторы охлаждения работали в пределах 1400-1500 об/мин, что не вызывало излишней шумовой нагрузки. Оборудование обеспечивает низкий уровень шума и при запуске игровых приложений при разрешении до 2560*1440 точек.

Температура

Видеокарты на базе чипа Tu116 оснащаются алюминиевым радиатором с фрезерованными ребрами для повышения интенсивности охлаждения. На нижней части печатной платы установлена накладка из пластика, предохраняющая электронные компоненты от повреждений и пыли. В радиатор интегрирована тепловая трубка, которая проходит через кристалл графического микропроцессора. Для повышения площади соприкосновения трубка расплющена и обработана на фрезерном станке.

Диаметр и конфигурация трубки зависят от производителя видеокарты. Например, в карте от Gigabyte используется элемент диаметром 5 мм, изогнутый в виде буквы S. Центральная часть компонента контактирует с графическим чипом, что обеспечивает улучшенное охлаждение. На нижней кромке радиатора наклеены теплопроводные панели, обеспечивающие охлаждение компонентов системы питания и микросхем памяти. Сверху установлена пластиковая рама с 2 вентиляторами противоположного вращения, которые выбрасывают воздух через прорези на торцевой пластине карты.

Модель от компании Gigabyte
Модель от компании Gigabyte

Вентиляторы работают по сигналам от датчика, измеряющего температуру чипа. При низких нагрузках рабочие колеса не вращаются, что обеспечивает понижение шума от компьютера. При достижении порога +50…+52°С крыльчатки начинают вращаться. Проведенные испытания адаптеров под максимальной нагрузкой показали, что температура ядра GPU не превышает 65°С. Подобный результат является хорошим показателем для игровых графических адаптеров.

Низкий уровень потребления электроэнергии и повышенная производительность позволяют просматривать фильмы или работать в 2-мерных офисных приложениях без включения вентиляторов. Запуск видео с аппаратным декодированием доводит температуру чипа до +44…+46°С. При включении игровых приложений нагрузка на графический чип возрастает, вентиляторы раскручиваются до 1450 об/мин, создавая шум на уровне 26 дБА (замеры производились на карте MSI Gaming X с процессором GTX1660Ti).

Описание тестового стенда

Обзор компонентов, использованных при сборке стенда:

  • центральный процессор Intel Core i9-9900K (частота зафиксирована на уровне 4,9 ГГц);
  • материнская плата ASUS MAXIMUS XI APEX;
  • оперативная память стандарта DDR4 G.Skill Trident Z (2 модуля по 8 Гб, частота 3200 МГц);
  • накопитель Intel SSD 760p емкостью 1024 Гб;
  • блок питания Corsair AX1200i (мощность 1200 Вт).

В тестировании использовались адаптеры:

  1. Gigabyte 1660Ti OC (1500/12000 МГц, объем памяти — 6 Гб);
  2. nVidia GeForce RTX 2060 FE (1365/14000 МГц, память — 6 Гб);
  3. Asus 1060 OC (1506/9028 МГц с памятью 6 Гб);
  4. nVidia 1070 FE (1506/8008 МГц, объем памяти — 8 Гб);
  5. Sapphire NITRO+ Radeon RX 590 SE (1545/8000 МГц, 8 Гб оперативной памяти);
  6. AMD Radeon RX Vega 56 (1590/1600 МГц, 8 Гб памяти).

Компьютер оснащается 64-разрядной операционной системой Microsoft Windows 10 Pro. Для работы оборудования от nVidia использовался комплект драйверов GeForce Game Ready Driver 418.91 Beta. Конкурирующие видеокарты от компании AMD применяли драйвера AMD Radeon Software Adrenalin 2019 Edition 19.2.2.

Тесты в бенчмарках

Для проверки возможностей адаптеров использовались синтетические тесты 3DMark, позволяющие проверить работу связки графического процессора и памяти видеокарты при различных рабочих режимах. Полученные результаты, измеренные в баллах, представлены в виде таблицы. Для карты на базе 1660Ti показаны результаты после разгона чипа и памяти до 1660 МГц и 15 ГГц соответственно.

Приложение RTX2060 RX Vega 64 1660Ti OC 1070 RX590 1060
Fire Strike 3DMark Score 18582 17936 17189 16404 14211 12004
Fire Strike Graphics Score 19756 20397 18510 17927 16410 13162
Fire Strike Extreme 3DMark Score 8922 8934 8301 8155 6888 6107
Fire Strike Extreme Graphics Score 9058 9422 8437 8380 7160 6197
Ultra 3DMark Score 4414 4822 3830 4288 3641 3134
Ultra Graphics Score 4187 4800 3579 4154 3594 3001
Tyme Spy 3DMark Score 7960 6747 7489 6273 5203 4656
Tyme Spy Graphics Score 7549 6296 7069 5815 4753 4215

Синтетические тесты показывают рост большой производительности процессоров Turing по сравнению с Pascal при запуске теста Tyme Spy, поддерживающего набор DirectX SDK (Direct3D версии 12). Адаптер на базе 1660Ti пропускает вперед только RTX2060, превосходя адаптер RX Vega 64 с 8 Гб памяти на борту. Но по объединенным результатам тестов, адаптированных под Direct3D 11 и Direct3D 12, впереди остаются карты, построенные на базе графических кристаллов GTX 1070 и Vega 56 (отрыв составляет 7 и 21% соответственно).

Дополнительные вычислительные тесты показали следующую картину:

  1. В приложении LuxMark 3.1, поддерживающем технологию трассировки лучей, на первое место выходит RTX2060. Отставание 1660Ti достигает 25%, что объясняется сниженным объемом кэш-памяти второго уровня, которая используется при работе тестовой утилиты. За счет оптимизированной системы кэширования конкурент от компании AMD, построенный на базе чипа RX590, остался позади.
  2. Тест V-Ray Benchmark позволяет проверить производительность адаптеров путем трассировки лучей без аппаратной поддержки. Адаптеры от nVidia превосходят конкурирующую продукцию от AMD за счет оптимизированной схемы рендеринга.

Тесты в играх

Тестирование специально купленной карты на базе кристалла 1660Ti проводилось в игровых приложениях, поддерживающих API Direct3D 12 и Vulkan. Адаптер проверялся в стандартном режиме работы и при повышенной базовой частоте процессора и памяти (до 1660 МГц и 15 ГГц соответственно). Конфигурация стенда не отличалась от используемой при проверках в синтетических тестах. Проверки проводились при разрешениях 1920*1080 и 2560*1440 точек. Результаты, измеренные в FPS (частота смены кадров в секунду), приведены в виде таблицы.

Приложение и разрешение RTX2060 RX Vega 64 1660Ti OC 1070 RX590 1060
Assassin`s Creed Odyssey, 1920*1080 61 52 60 51 42 41
Assassin`s Creed Odyssey, 2560*1440 50 43 49 43 33 32
Battlefield 5, 1920*1080 121 118 117 105 89 80
Battlefield 5, 2560*1440 92 88 89 78 65 59
Grand Teft Auto V, 1920*1080 82 66 80 76 48 58
Grand Teft Auto V, 2560*1440 58 47 57 53 34 40
Total War Warhammer II, 1920*1080 36 35 33 32 24 24
Total War Warhammer II, 2560*1440 24 23 23 21 16 16
Metro Exodus, 1920*1080 41 39 38 36 27 26
Metro Exodus, 2560*1440 33 32 31 28 23 21

По результатам тестов видно, что при разрешении Full HD производительность версии Ti на 25% выше предыдущей версии графического процессора от nVidia. Ближайшим конкурентом является адаптер на базе чипа GTX1070, а оборудование на основе Radeon RX 590 отстает в среднем на 10%. Более продвинутый процессор от AMD Radeon Vega 56 имеет превосходство над 1660Ti только при стандартных частотах. Ускорение видеокарты от nVidia позволяет обогнать конкурента, который работает с увеличенным до 8 Гб объемом оперативной памяти.

Видеокарта GeForce RTX 2060 имеет преимущество над 1660Ti в пределах 17%, но после разгона последней дистанция сокращается до 5%.

Увеличение разрешения до 2560*1440 несколько повышает нагрузку на графические процессоры и память, но не изменяет соотношения сил. Преимущество адаптера 1660Ti над 1060 и RX590 составляет 35 и 25% соответственно. При этом отставание от старшего «брата» RTX 2060 не превышает 18% (при стандартной частоте работы чипа и памяти).

Преимущество игровых карт на основе чипа 1660Ti над предшественниками с процессорами серии Pascal зависит от даты выпуска игрового контента. Например, в приложениях Fallout 4 и Deus Ex: Mankind Divided преимущество при одинаковом разрешении и качестве картинки не превышает 30%. Но при запуске игр Shadow of the Tomb Raider или Call of Duty Black Ops 4 процессор Turing обеспечивает перевес более 45%.

Тестирование производительности в старых играх

Если владелец предпочитает игровые приложения, вышедшие 5-7 лет назад, то карта позволит играть при максимально возможном разрешении в качестве графики Ultra. Примером такой игры является Battlefield 1, представленная в 2016 г. При разрешении 1440p максимальная периодичность смены кадров достигает 109 FPS, в динамичных сценах с большим количеством движущихся объектов параметр снижается до 70FPS, что не сказывается на комфорте игрового процесса.

Игровое приложение F1, вышедшее в 2016 г., запустится на адаптере при разрешении 1080р и ультра-настройках; частота обновления кадров составит 99 кадров в секунду. Повышение разрешения до 1440р при тех же параметрах графики снизит частоту до 80 FPS. Карта позволит играть и при 4К, частота не опустится ниже 59 FPS. Тестирование игры проводилось на компьютере, оснащенном процессором Intel Core i7-8700K (тактовая частота — 3,7 ГГц).

Запуск при разрешении графики 1080р игры Counter-Strike: Global Offensive, разработанной в 2012 г., позволяет получить частоту смены кадров до 274 FPS. При разрешениях 1440р и 4К параметр составит 228 и 205 FPS соответственно. В приложении Need For Speed от 2015 г. частота обновления кадров составляет 111, 86 и 57 кадров в секунду (при разрешениях 1080р, 1440р и 4К соответственно).

Аналоги от AMD

На момент выхода чипа 1660Ti ближайшим соперником от AMD является кристалл Radeon RX 590, имеющий сопоставимую цену. Изделия на базе Radeon RX Vega 64 отличаются повышенной стоимостью и не могут рассматриваться как прямой аналог для графических карт на базе процессора 1660Ti. К недостаткам RX 590 следует отнести пониженную производительность в играх и высокий нагрев чипа (температура достигает 82°С), что увеличивает частоту вращения вентиляторов и способствует повышению шума от системного блока компьютера.

Для обеспечения работы изделия от NVidia требуется блок питания мощностью не ниже 500 Вт, конкурент требует установки блока мощностью 575 Вт или выше. По средней производительности в играх при разрешении 1080р и 1440р впереди оказывается 1660Ti, опережающий соперника на 12 и 16% соответственно. Оба адаптера позволяют играть при разрешении 4К, но пользователю следует быть готовым к пониженной частоте смены кадров (в среднем — 43 и 35 FPS).

Оцените статью
Добавить комментарий