Видеокарта GeForce GTX 1080 является представителем графических адаптеров, построенных на базе архитектуры Pascal. На момент презентации, прошедшей весной 2016 г., устройство стало первым изделием, использующим 16-нанометровую технологию при производстве графического процессора. Оборудование поддерживает ускорение рабочей частоты при помощи оригинальной методики GPU Boost, что дополнительно повышает производительность.
Характеристики
В основе нового процессора GP104, используемого в адаптере, лежит архитектура Maxwell, переведенная на другой технологический процесс. Улучшение параметров привело к двукратному увеличению тактовой частоты графического процессора, которая достигает 1607 МГц в базовом режиме и 1733 МГц в ускоренном. В состав чипа входит не менее 7200 млн транзисторов, что также превосходит аналогичный параметр у адаптеров серии GTX 980.
Основные технические данные графической карты:
- дата выхода — май 2016 г.;
- площадь кристалла процессора — 314 мм²;
- число блоков растеризации — 64;
- объем памяти — 8 Гб;
- поддержка DirectX — да (версия 12);
- поддержка OpenGL 4,5 — предусмотрена.
Для подачи питания используются пластиковые Pin-разъемы (6,8). Из-за массивного радиатора карта перекрывает расположенный рядом слот для дополнительного оборудования. Устройство крепится защелкой разъема PCI-E v3.0 и дополнительным винтом, размещенным на торцевой планке. На металлической панели с разъемами предусмотрены каналы для выброса нагретого воздуха. Число и конфигурация прорезей зависят от производителя видеокарты.
Вывод и обработка видео
На торцевой панели располагаются разъемы для подключения внешнего оборудования:
- DVI D — 1 шт.;
- Displayport — 3 шт.;
- HDMI 2.0B (с полноценной поддержкой алгоритма кодировки HDCP версии 2.2) — 1 шт.
Референсная видеокарта GeForce GTX 1080 Founders Edition оснащалась 4-фазным преобразователем напряжения и установкой качественных компонентов, обеспечивающих получение высоких рабочих характеристик. Карта поддерживает разрешение видео до 7680*4320 точек в формате RGB 8 Bit или YUV420 8 Bit при частоте обновления 60 Гц. На аппаратном уровне реализована поддержка работы до 4 мониторов, подсоединенных к разъемам Dual Link DVI, HDMI или Displayport.
Карта поддерживает модернизированный алгоритм кодирования и декодирования сигнала, процессор соответствует требованиям стандарта PlayReady 3.0 (используется при трансляции контента с высоким качеством картинки). Реализована поддержка дисплея с повышенным динамическим диапазоном HDR, предусмотрен вывод 12-битного цвета. Поддержка HDR реализована в играх The Witness, Lawbreakers и ряде других.
Система охлаждения
В конструкции эталонной видеокарты применялся алюминиевый кожух, закрывающий колесо вентилятора. Крыльчатка выполнена из пластика, снижающего уровень шума, предусмотрена регулировка частоты вращения в зависимости от температуры процессора и микросхем памяти. В конструкции радиатора использовалась алюминиевая рамка, повышающая жесткость печатной платы. Нижняя часть адаптера закрыта декоративными щитками, дополнительно улучшающими теплоотвод. Применение накладки увеличивает длину и вес графического устройства.
На серийных образцах экраны сохранились, но количество вентиляторов выросло до 3 (с синхронным управлением частотой вращения). Для улучшения циркуляции воздушного потока используются электродвигатели с противоположным вращением роторов. Базовая система охлаждения в ходе демонстрационных тестов поддерживала температуру микропроцессора на уровне 67°С.
Производитель гарантирует сохранение работоспособности адаптера при нагреве элементов до 94°С.
В конструкции радиатора применены тепловые трубки, которые проходят через тонкие металлические ребра. После пуска компьютера вентиляторы находятся во включенном состоянии, шум от работы зависит от числа двигателей и профиля крыльчаток. По мере роста нагрузки частота вращения увеличивается, что приводит к повышению уровня шума. Акустический дискомфорт зависит от того, сколько вентиляторов применено в адаптер, и от загрязненности радиатора пылью. Рекомендуется периодическая очистка системы охлаждения от мелкодисперсной грязи, затрудняющей теплоотвод.
Производительность
Производительность видеокарты на основе чипа GTX1080 превышает аналогичный показатель 2 устройств на основе процессора GTX980, соединенных по технологии SLI Bridge. В состав графического процессора включены 2560 активных Cuda-ядер скалярного типа для расчетов с плавающей запятой, работающих на штатной частоте 1607 МГц. Для разгона процессора используется фирменная утилита GPU Boost 3.0. В ходе демонстрационных показов эталонного образца удалось разогнать чип до частоты около 2100 МГц без появления артефактов на дисплее.
Сколько терафлопс?
Производительность эталонного адаптера на основе GTX1080 составляет 8,9-9,0 терафлопс. На момент выхода (весна-лето 2016 г.) показатель являлся вторым после Titan X (для видеокарт, предназначенных для домашнего использования). Позднее производитель представил чип GTX1080Ti, отличающийся повышенной производительностью (до 11,3 терафлопс).
В 2018 г. вышли новые процессоры nVidia GTX2080Ti, потеснившие прежних лидеров (производительность повышена до 28,5 терафлопс).
Трассировка лучей
Графический адаптер GTX1080 поддерживает режим мультипроецирования Simultaneous Multi, являющийся частью технологии виртуальной реальности nVidia VRWorks. Движок позволяет построить до 16 геометрических проекций для фигуры из одной точки обзора. Допускается построение стереоскопического изображения путем смещения точки обзора и 32-кратного дублирования геометрических параметров (на аппаратном уровне). Создание стереоскопических изображений не оказывает негативного воздействия на производительность адаптера.
При создании оборудования разработчики заложили потенциал дальнейшего развития. При установке новых версий драйверов (driver 425.31 и выше) включается поддержка графической технологии Ray Tracing, использующей шумоподавление. Функция обеспечивает улучшение качества изображения при малом количестве лучей на пиксель. Трассировка обеспечивает построение физически корректных теней от предметов. При построении графической картины с большим количеством источников света удается создать тени с мягкими размытыми краями, что повышает реалистичность изображения.
Для расчета звуковой картины в 3-мерных сценах применяется оригинальная функция трассировки лучей, схожая с алгоритмом рендеринга. Методика основана на отражении звуковой волны от различных преград (по аналогии с отражением светового потока).
Процессорозависимость
Производительность графических адаптеров на базе чипа GTX1080 находится в прямой зависимости от характеристик центрального процессора компьютера. Головной чип должен обеспечивать работоспособность видеокарты на высоких разрешениях, при использовании маломощного устройства графический сопроцессор не сможет реализовать свои характеристики.
При выборе адаптеров на основе GTX1080 и использовании мониторов с высоким разрешением (UltraHD или WQHD) необходимо знать, какой процессор нужен для полноценной работы видеокарты.
Подходящие процессоры
Повышенная производительность графического адаптера требует использования 4-ядерного процессора. По результатам обзоров, проведенных на дату выхода референсных образцов графического адаптера, для раскрытия потенциала требовался процессор серии Core i5 или Core i7 с тактовой частотой 4,5 и 4 ГГц соответственно. Для поднятия тактовой частоты используется методика разгона процессора по шине. Часть пользователей использует чипы с разблокированным множителем, позволяющим поднять тактовую частоту сверх нормативного значения.
Применение технологии Hyper Threading улучшает рабочие характеристики связки процессор-графический адаптер в некоторых игровых приложениях (например, в The Witcher 3). Но встречаются программы, некорректно распределяющие нагрузку по потокам. При использовании разогнанных процессоров требуется обеспечить охлаждение системного блока и надежное питание электронных компонентов.
Память
Эталонный образец оснащался модулями памяти стандарта GDDR5X, частота памяти 10400 МГц (в режиме разгона, базовая частота составляет 10000 МГц). Повышение характеристик позволило увеличить пропускную способность. Память отличается от стандартных модулей GDDR5 увеличенной пропускной способностью сигнала QDR (4 бита вместо 2 бит у предшественников).
Выросшая пропускная способность графического контроллера потребовала увеличения предвыборки данных (от 8n до 16 n соответственно). При использовании 32-битного интерфейса обеспечивается передача за 1 цикл доступа к памяти 64 байт информации. Адаптер GTX 1080 в GPU Z демонстрирует пропускную способность шины памяти в диапазоне от 10 до 14 Гбит/секунду (для отдельного чипа). Производитель памяти Micron ведет разработки чипов памяти, обеспечивающих передачу информационного потока на скорости до 16 Гбит/секунду.
При использовании 256-разрядной шины памяти пропускная способность составляет 320 GBPS (Гб/секунду), что немного уступает характеристикам процессора GTX980Ti, использующего 384-битный канал. Напряжение ядра памяти снижено до 1,35 В, рабочая частота автоматически корректируется в зависимости от информации, поступающей от температурного сенсора.
Какой блок питания нужен?
При сборке игрового компьютера перед пользователем встает вопрос, какой блок питания нужен для GTX1080. Заявленное производителем потребление энергии для nVidia GeForce GTX 1080 в стандартном режиме работы составляет 180 Вт, при увеличении частоты параметр достигает 200-210 Вт.
Для обеспечения работоспособности компьютера рекомендуется устанавливать БП мощностью в диапазоне 700-750 Вт. Поскольку для работы оборудования необходимо поддержание стабильного напряжения и мощности, требуется устанавливать блоки с «бронзовыми» стандартами.
Применение упрощенных изделий (например, Power Mann) приводит к постоянной перегрузке трансформатора и выпрямительного модуля, что вызывает перегрев и отключение блока питания.
Тесты в играх
Оборудование сравнивалось с предыдущими устройствами серии GTX980 и Radeon R9 (AMD) в графических тестах и играх. Тестовая машина оснащалась центральным процессором Intel Core i7 5960x и 16 Гб оперативной памяти Corsair Vengeance LPX (частота 2133 МГц). На компьютере применялась 64-разрядная операционная система Windows 10 (с набором инструкций Directx 12) и устанавливался драйвер nVidia WHQL версии 368.
При разрешении Full HD оборудование на базе чипа GTX1080 продемонстрировало преимущество в игровых приложениях в диапазоне от 30 до 40%. Например, в игре Rise of the Tomb Raider достигнута средняя частота смены кадров 61 FPS. Конкуренты смогли показать результат 46 FPS (GTX980Ti) и 34 FPS (Radeon R9 Fury X). Упрощенные чипы R9 Fury и GTX980 продемонстрировали результаты на уровне 28 и 29 FPS соответственно. Если включить разрешение 2560*1440, то преимущество нового графического адаптера только возрастает.
С выходом в 2018 г. новых игр ситуация стала изменяться. Например, в Battlefield 5 при разрешении экрана UltraHD (3480*2160) и использовании Directx 12 адаптер обеспечивает частоту 48 кадров в секунду, проигрывая адаптерам nVidia (RTX2070 и 2080) и AMD (Radeon RX Vega 64). При снижении качества графики до WQHD (2560*1440) скорость возрастает до 81 кадра, но впереди оказываются еще и видеокарты на базе чипа Radeon RX Vega 56 и Titan XP. Безоговорочное лидерство в тестах удерживает «топовый» адаптер на основе графического контроллера RTX2080Ti.
