Графические микропроцессоры среднего уровня nVidia GeForce GTX 760 (базовый и улучшенный варианты) появились в производственной программе компании в середине 2013 г. В основе кристаллов лежит архитектура Kepler, которая была отработана на адаптерах предыдущей 600 серии. Для повышения рабочих характеристик изменилась конструкция чипов, корректировки коснулись количества функциональных блоков.
Характеристики
Микропроцессоры стандартного типа и улучшенной модификации Titan изготовлены по 28-нанометровому технологическому процессу, оба чипа имеют кодовое обозначение Hardware GK104. Кристалл отличается увеличенной до 294 мм² площадью, позволившей разместить 3,54 млрд транзисторов. Отличием видеокарты GeForce GTX 760 Ti от базовой модификации являются увеличенное число кластеров для обработки графики и мультипроцессорных модулей, что сказалось на числе ядер Cuda. В приведенной ниже таблице приведены сравнительные параметры адаптеров 660-й и 760-й серий.
| Параметр | 760 | 760 Ti | 660 | 660 Ti |
| Количество кластеров обработки графики, шт. | 3 | 4 | 3 | 4 |
| Число блоков мультипроцессоров, шт. | 6 | 7 | 5 | 7 |
| Количество блоков фильтрации, шт. | 96 | 112 | 80 | 112 |
| Число блоков растеризации, шт. | 24 | 32 | 24 | 24 |
| Разрядность шины, бит | 192 | 256 | 192 | 192 |
| Энергопотребление, Вт | 130 | 170 | 140 | 150 |
Базовая модификация имеет тактовую частоту микропроцессора на уровне 823 МГц; применение технологии Experience GPU Boost 2 позволяет увеличивать параметр под нагрузкой до 888 МГц. В версии с улучшенными параметрами частота ядра — 980 МГц (в стандартном режиме) и 1033 МГц (в разогнанном). Сторонние производители выпускали карты на базе отсортированных кристаллов, способных работать на повышенных частотах.
В конструкции версии Ti применена шина памяти шириной 256Bit, позволившая нарастить пропускную способность до 192 Гб/сек.
Остальные адаптеры базируются на 192-битной шине, что отрицательно влияет на производительность. Например, в процессах FP32 карта на основе 760Ti, оснащенная 2Gb памяти, показывает результат 1896 гигафлопс, в то время как стандартная версия достигает 1306 гигафлопс. Производители используют чипы памяти емкостью по 256 Мб, которые устанавливаются на лицевой и задней части печатной платы.
Изначальная спецификация nVidia предполагала использование в видеокарте nVidia 760Ti только 2 Гб оперативной памяти; в стандартных картах допускалось устанавливать не более 1,5 гигабайт ОЗУ. Но затем были выпущены модернизированные кристаллы, рассчитанные на работу с 4Gb памяти (как стандартные версии, так и модификации на базе чипа Ti). Производитель изначально предусмотрел применение микросхем стандарта GDDR5, отличающихся повышенной пропускной способностью.
Особенности архитектуры
Лежащий в основе карты процессор GK104 состоит из 4 кластеров обработки графической информации Graphics Processing Cluster. В состав каждого кластера входят 2 мультипроцессорных блока, но из 8 элементов производитель отключает 1 или 2 узла (получая чип Ti и стандартную версию соответственно). Каждый мультипроцессорный модуль работает с собственным движком тесселяции PolyMorph Engine и с 16 блоками текстурной фильтрации. Для повышения производительности разработчик снял блокировку блоков ROP.
В версии Ti для обмена информацией между процессором и памятью использованы 4 контроллера 64-разрядного типа, которые обеспечивают ширину канала 256 бит. Тактовая частота памяти, позаимствованной у адаптеров 680 серии, составляет 6 ГГц. Мероприятие позволило увеличить пропускную способность канала памяти по сравнению с предыдущей версией графического адаптера на базе чипа 660 Ti.
Разъемы и поддержка технологий
Видеокарты 760 серии предназначены для установки в разъем PCI Express 3; применение массивного радиатора привело к перекрытию соседнего слота на материнской плате. Для коммутации мониторов используются штекеры Displayport, 1 или 2 разъема Dual Link DVI D, а также HDMI, вынесенные на заднюю планку. Производитель допускает одновременное использование до 4 мониторов; для цифровых устройств допускается разрешение 4096*2160 точек. Для установки аналоговых изделий применяется переходник VGA; разрешение падает до 2048×1536 пикселей.
На момент презентации адаптеры соответствовали всем существовавшим API. По мере выхода новых версий производилась доработка драйверов, которые обновляются вручную или в автоматическом режиме. Изделия 760 серии поддерживают DirectX 12 и OpenGL 4 3; перечень работоспособных API можно просмотреть при помощи тестовой утилиты GPU Z, позволяющей также уточнить технические параметры адаптера.
Помимо поддержки на аппаратном уровне алгоритма автоматического разгона Boost 2 и PhysX эффектов, в чипе реализована функция адаптивной синхронизации Adaptive VSync (устраняет дрожание кадров при повышенной частоте FPS). Допускается подключение мониторов G Sync Monitors с увеличенной частотой обновления кадра, поддерживается работа с дисками Blu Ray 3D, работоспособна технология 3D Vision Live, Vision PhysX and nVidia Surround. Микропроцессор обеспечивает сглаживание изображения в соответствии с технологиями FXAA и TXAA.
Поставляемые для адаптера драйверы содержат утилиту Geforce Experience, позволяющую автоматически обновлять программное обеспечение и настраивать игровые параметры с учетом аппаратных особенностей компьютера. Производитель предусмотрел возможность записи игрового процесса, с каждым обновлением в состав Geforce Experience включается поддержка новых игровых приложений.
Мобильная версия
Для установки в ноутбуки был создан чип 760М (кодовое обозначение — GK106), отличающийся пониженной до 55 Вт мощностью. Обзор характеристик упрощенного чипа показывает, что в конструкции применена 128-разрядная шина памяти, микросхемы работают на уменьшенной частоте. Для снижения нагрузки на батарею пришлось понизить тактовую частоту чипа до 657 МГц и ограничить объем оперативной памяти 2 Гб.
Сравнение GTX 760 vs GTX 760М в утилите 3DMark Cloud Gate GPU показывает преимущество стандартной видеокарты над мобильным решением в 1,5 раза.
Энергопотребление и блоки питания
Заявленное изготовителем значение TDP составляет до 150 Ватт (базовая версия будет потреблять на 20 Вт меньше), что требует применения блоков питания мощностью от 500 Вт. Из-за высокого уровня потребления энергии в конструкции адаптера использован двойной штекер для подачи дополнительного питания. Суммарная мощность компьютера зависит от того, сколько потребителей установлено в системном блоке. Рекомендуется использовать блоки, способные выдавать не менее 800-900 Вт, что снижает нагрузку на трансформатор и выпрямительный блок.
В конструкции адаптеров применяется система питания с использованием пленочных конденсаторов и транзисторов, которые охлаждаются отдельным радиатором. Для подачи напряжения к микропроцессору предназначены 6 фаз, еще 2 — отвечают за поддержание работоспособности оперативной памяти. Для регулировки напряжения и поддержания параметров в заданном диапазоне применяется широтно-импульсный контроллер. Например, компания Gigabyte использует изделие NCP 4208, разработанное On Semiconductor.
Asus применила в питании карты 760 DirectCU II твердотельные конденсаторы и катушки с сердечниками из ферритового сплава. Из схемы исключена 1 фаза; память питается от единой цепи. Для снижения уровня энергопотребления и переключения фаз питания ядра используется контроллер RT8867A, созданный компанией Richtek Technology Corporation. Для подвода дополнительного питания применен единый 8-контактный штекер.
Температура
Эталонный образец GTX760 Tide оснащался декоративным пластиковым кожухом с окном для забора воздуха и рельефным рисунком на верхней плоскости. На поверхности крышки предусмотрено окно для установки штекера SLI (для соединения от 2 до 4 адаптеров по мостовой схеме). В задней части расположен вентилятор, который подает воздух к 2 радиаторам. Поток проходит над поверхностью карты, а затем выбрасывается в помещение через решетки на торцевой планке. Сравнение внешнего вида эталонного образца GeForce GTX 760 Ti vs 760 не позволяет найти визуальных отличий.
Над графическим чипом расположен алюминиевый радиатор с медной пластиной в основании, который крепится к печатной плате 4 винтами с пружинными демпферами. Транзисторы блока питания оснащены индивидуальным теплообменником, а микросхемы памяти GDDR5 (расположены по 2 сторонам печатной платы) радиатором не оснащаются.
В конструкции применяется датчик, регулирующий частоту вращения ротора вентилятора в зависимости от степени нагрева компонентов. Максимальная рабочая температура, достигнутая в ходе 6 часового тестирования, не превышает 82°С. Производитель учел повышенную производительность и энергопотребление кристалла, повысив значение критической температуры до 97°С.
Недостатком графических адаптеров с эталонной системой охлаждения стала повышенная температура деталей. Запуск игры на GeForce 760 или включение 3-мерных приложений приводит к резкому прогреву чипа со скоростью до 10°С в секунду, что негативно влияет на ресурс оборудования. Для улучшения условий охлаждения практикуется установка медных теплообменников, обеспечивающих рассеивание тепла в 2-2,5 раза выше, чем у алюминиевого аналога. Применение медного элемента позволяет заменить пасту на материал с повышенной теплопроводностью.
Серийные системы охлаждения
Производители Graphics Card на базе чипов GK104 применяли свои типы радиаторов, которые отличаются от эталонной версии. Например, создатели Asus GTX 760 DirectCU II установили микропроцессор с заводским разгоном, который накрыт алюминиевым радиатором со встроенными медными тепловыми трубками с никелированной поверхностью, позволившими дополнительно снизить интенсивность нагрева ядра. Двойной вентилятор смонтирован на пластиковой съемной панели, облегчающей очистку теплообменника от скопившейся пыли.
Компания Gigabyte применяла для охлаждения радиаторы Winforce, оснащенные 3 вентиляторами с противоположным направлением вращения. Установка удлиненной системы охлаждения привела к наращиванию длины адаптера до 292 мм. Фирма Zotac в изделии AMP! Edition применила оригинальную пластиковую рамку, выполненную из материала оранжевого и черного цветов. Радиатор собран из алюминиевых пластин, соединенных медными тепловыми трубками; в конструкции адаптера сохранился отдельный теплообменник для транзисторов питания.
Компания MSI применила радиатор Twin Frozr IV, состоящий из алюминиевых пластин и медных тепловых трубок U-образной конфигурации. Для передачи тепла от процессора к теплообменнику использована медная плита с никелированной поверхностью. В конструкцию системы охлаждения введена фасонная металлическая пластина, обеспечивающая охлаждение элементов цепи питания и микросхем памяти. Пластина прикручена к печатной плате винтами, что дополнительно увеличивает жесткость конструкции.
Тесты в играх
В 2017 г. были проведены тесты оборудования, выпущенного несколько лет назад. Помимо изделий 760 серии от nVidia, в проверке приняли участие карты GeForce GTX 950 и 1050 и конкуренты от компании AMD (Radeon R9 270 и HD 7870). Все оборудование оснащено 2 Гб оперативной памяти стандарта GDDR5; тестовый компьютер построен на базе процессора Intel Core i7-6950X и оборудован 32 Гб оперативной памяти (в 2-канальном режиме). Сводные результаты представлены в таблице.
При запуске игры Battlefield 4 (разработана в 2013 г.) процессор GTX760 превосходит последующее поколение и лишь немного уступает изделиям на базе чипа GTX 960. Но приложение Battlefield 1 (дата выхода — 2016 г.), включенное при разрешении FullHD, предъявляет повышенные требования к графике, что сказалось на производительности. Отставание чипов 760 серии от 950 достигает 19-20%, при этом в отрыв уходит и HD 7870, который опережает многие решения от nVidia.
В игре The Witcher 3 (разработана в 2015 г.) при максимальных настройках графики производительность чипа 760 недостаточна для комфортной игры. При разгоне удается повысить частоту на 8-9%, что не улучшает ситуацию. Видео распадается на отдельные кадры, но при снижении качества до высокого периодичность смены составляет 40,2 и 45,5 FPS (при стандартном и ускоренном режимах).
Обзор возможностей видеокарты в играх выпуска после 2017 г.:
- При запуске приложения Fortnite, разработанного Epic Games в середине 2017 г., частота смены кадров при настройках Ultra и разрешении 1080р составляет 50-55 FPS. Для повышения частоты пользователи снижают настройки графики до высоких, что доводит параметр до комфортных 65 FPS. Повышение разрешения до 1440р приводит к падению параметра до 40 FPS; в динамичных сценах значение падает на 15-20%.
- В игре Metro Exodus (2019 г.) потоковое видео распадается на отдельные кадры, частота не превышает 18,4 фрагмента в секунду. Переход от Full HD к разрешению 1440р приводит к падению параметра до 14,3 FPS. Ситуацию не исправляет даже применение процессора Intel Core i7-3770K, поскольку карта имеет недостаточный объем памяти.
- Гоночный симулятор F1 2019 (2019 г.) запускается при разрешении FullHD с частотой не выше 33,6 кадров. Аналогичная картина наблюдается и в игре Need For Speed: Payback, разработанной в 2017 г. Приложение Forza Motorsport 7 (2017 г.) отличается пониженными требованиями к графике, что обеспечивает игровой процесс с частотой до 42 FPS.
Средняя производительность адаптеров на базе GTX760 при разрешении 1080р составляет 38,8 кадров в секунду (параметр измерен при максимальных настройках графики и активном сглаживании картинки). Повышение разрешения до 1440р и 4К приводит к падению параметра до 29 и 15 FPS, что делает игровой процесс невозможным. Карты могут использоваться для игр при средних или низких настройках графики, а также для работы в офисных, графических редакторах либо просмотра видеофильмов.
Аналог от AMD
На момент создания чипов 760 семейства ближайшим конкурентом от AMD был микропроцессор Radeon HD 7870 (дата начала производства — 2012 г.). Конкурирующее изделие построено на базе архитектуры Pitcairn и имеет мощность 175 Вт. Позднее на базе изделия HD 7870 разработали процессоры R9 270 и 270X, в которых применили архитектуру Curacao. Адаптеры имеют сопоставимые показатели производительности и близкую стоимость на вторичном рынке.
