Обзор видеоадаптера NVIDIA GeForce GTX 1060: борьба за новое поколение

Переход индустрии дискретных GPU на рельсы 14/16-нм фотолитографии продолжает приносить свои плоды. Оба основных производителя в этой сфере — AMD и NVIDIA — представили первые образцы кремния для потребительских видеокарт (Polaris и Pascal соответственно), произведенные по этим технологическим нормам. AMD предпочла опробовать новый техпроцесс на чипах с небольшим и средним транзисторным бюджетом (Polaris 10, который лег в основу Radeon RX 480, и Polaris 11 в составе грядущего Radeon RX 460) — и это, на самом деле, не новая стратегия, так как архитектура GCN версий 1.1 и 1.2 также не сразу появилась в крупных GPU. NVIDIA, напротив, продолжает традицию предыдущих лет, когда новая архитектура дебютирует в наиболее производительных моделях игровой линейки (в данном случае — GeForce GTX 1070 и GTX 1080).

В противостоянии GeForce GTX 1060 и Radeon RX 480 эти направления сошлись. Хотя AMD выпустила свой продукт первой, и, как и следовало ожидать от техпроцесса 14 нм, RX 480 предложил бóльшую производительность и сниженное энергопотребление по сравнению с аналогичными по цене ускорителями предыдущего поколения. Однако с момента анонса последнего прошло не так много времени, чтобы AMD сполна воспользовалась временным отсутствием конкуренции в «производительном» сегменте дискретных видеоадаптеров. Меньше двух недель назад NVIDIA заявила, что видеокарта под 60-м номером в линейке GeForce 10 готова к выходу. Начиная с данного момента GeForce GTX 1060 поступает в продажу, а мы можем опубликовать результаты его тестирования.

⇡#NVIDIA GP106

Третий по старшинству графический процессор в семействе Pascal конструктивно задуман как половина GP104. По крайней мере, это в полной мере относится к front-end’у GPU, который включает два из четырех GPC (конструкций в последних архитектурах NVIDIA, которые содержат большую часть вычислительного и графического конвейера), присутствующих в GP104, что оставляет GTX 1060 с половиной от числа ядер CUDA и блоков наложения текстур, которыми обладает GTX 1080.

Однако если GM206 (GeForce GTX 960) был почти во всех отношениях половиной GM104 (GeForce GTX 980), то GP106 по составу back-end’а возвращается к позициям GK106 из линейки Kepler, поскольку новый чип оснащается 192-битной, а не 128-битной шиной памяти. Действительно, по теоретической производительности шейдерных ALU новинка не так уж сильно отличается от GeForce GTX 980, отсюда и возросшие требования к пропускной способности памяти (ПСП). NVIDIA могла бы решить эту задачу с помощью памяти GDDR5X, но последняя пока далека от массового применения, так что GP106 полагается на сравнительно широкую для GPU NVIDIA в этом классе шину RAM, а более эффективная дельта-компрессия цвета, внедренная в Pascal, сводит на нет остаточную разницу между ПСП в GTX 1060 и GTX 980.

Поскольку в архитектуре NVIDIA каждый 32-битный контроллер памяти связан с 8 блоками ROP и сегментом кеша L2, по этим параметрам GP106 также представляет собой 75% от GP104: 48 ROP и 1,536 Мбайт L2.

Функционально GP106 эквивалентен старшему игровому GPU семейства Pascal: новая архитектура принесла специфические оптимизации для среды VR и uncore-раздел чипа, который содержит обновленный набор интерфейсов вывода изображения и блок кодирования/декодирования видео формата H.265. Подробнее об этом вы можете прочитать в нашем обзоре GeForce GTX 1080. Однако главное достоинство Pascal состоит в полноценной работе с параллельными очередями команд рендеринга и вычислений (Async Compute). В ближайшее время мы выпустим отдельную статью на эту тему, но уже сейчас можно увидеть, что игры под DirectX 12, использующие данную возможность, не доставляют Pascal таких проблем, с которыми нередко сталкивается Maxwell.

⇡#GeForce GTX 1060: технические характеристики, цена

GPU в составе GeForce GTX 1060 работает на базовой частоте 1 506 МГц — аналогично GeForce GTX 1070 — с той разницей, что у GTX 1060 выше Boost Clock, она располагается в промежутке между соответствующими характеристиками GTX 1070 и GTX 1080.

Видеокарта оснащается 6 Гбайт памяти типа GDDR5 SDRAM, работающей с скоростью 8 Гбит/с на контакт. Вопреки слухам, циркулировавшим незадолго до запуска карты, спецификации GTX 1060 не включают вариант с 3 Гбайт RAM. Такую конфигурацию NVIDIA сможет применить в предполагаемом GTX 1050. В ином случае GTX 1050 получит 2/4 Гбайт памяти, если создатели решат урезать число ROP и контроллеров памяти в GP106 для этой модели.

Плата GeForce GTX 1060 несет три разъема DisplayPort 1.3/1.4 и один HDMI 2.0b, что позволяет выводить сигнал с разрешением 4К и 5К при частоте 60 Гц (через HDMI и DisplayPort соответственно) с поддержкой HDR (уже сейчас в HDMI 2.0b и в будущем DisplayPort 1.4, который на данный момент является незавершенным стандартом).

Как можно было заметить по фотографиям GTX 1060, которые NVIDIA опубликовала заблаговременно, видеокарта лишена разъема SLI. Очевидно, что производитель хочет зарезервировать эту технологию за топовыми GPU. В противном случае большой объем RAM и более низкая цена пары GTX 1060 по сравнению с одним GTX 1080 могли бы сделать многопроцессорную конфигурацию более привлекательной, чем флагманская модель. Впрочем, в этом отношении для GTX 1060 не все потеряно, так как DirectX 12 среди прочего позволяет объединять усилия нескольких GPU без помощи драйвера видеокарты (хотя потеря «мостика», безусловно, снизит производительность в данном случае).

GeForce GTX 1060 спроектирован под термопакет 120 Вт — это на 30 Вт меньше TDP, которым обладает Radeon RX 480 (150 Вт).

Рекомендованная цена GeForce GTX 1060 составляет $299 за эталонную версию (Founder’s Edition) и $249 за карты оригинального дизайна (США, без налога на продажи). Цена для российского рынка установлена на уровне 18 999 руб. Партнерские карты должны поступить в продажу начиная с сегодняшнего дня, поэтому Founder’s Edition можно приобрести только непосредственно на сайте NVIDIA в избранных странах (к которым, к сожалению, Россия не относится).

Учитывая появление партнерских версий GTX 1060 с первого же дня продаж, для сравнения новинки с Radeon RX 480 уместно опираться на цену в $249. В таком случае GTX 1060 оказывается на $20–50 дороже в зависимости от конфигурации продукта AMD: c 4 или 8 Гбайт RAM. Поскольку GTX 1060 уступает конкуренту в доступном объеме памяти, но превосходит его в цене, NVIDIA должна быть уверена в его более высокой производительности. Насколько более высокой — нам предстоит проверить на практике.

⇡#Конструкция

Так как версия Founder’s Edition этой видеокарты не попадет на российский рынок, мало кто, помимо журналистов, здесь увидит ее своими глазами.

По качеству сборки и материалов референсный GeForce GTX 1060 не уступает GTX 1080/1070. Однако в дизайне есть отличие — пластиковая вставка, скрывающая радиатор, в GTX 1060 непрозрачная. Кроме того, логотип GeForce не подсвечивается светодиодами, как это сделано в старших картах.

Печатная плата ускорителя довольно короткая, так что часть системы охлаждения выступает за ее пределы. Защитная пластина на задней поверхности отсутствует.

Сама система охлаждения состоит из вентилятора радиального типа и алюминиевого радиатора, пронизанного двумя тепловыми трубками. В испарительной камере, характерной для референсных версий топовых видеокарт NVIDIA, для GTX 1060 нет необходимости.

⇡#Плата

Что немедленно привлекает внимание на плате GTX 1060, так это две пустующие площадки под микросхемы RAM с трассами проводников от графического процессора. Этой странности может быть два объяснения: либо в кремнии GP106 на самом деле содержится 256-битный контроллер памяти, не использованный в GTX 1060 по полной (маловероятный сценарий), либо печатная плата видеокарты рассчитана на два различных GPU — GP106, как мы видим в данном случае, а также версию GP104 с частью контроллеров памяти, отключенных производителем. Появление таких вариантов GTX 1060 в OEM-поставках не исключено, как только у NVIDIA появится излишек кристаллов, непригодных для использования в GTX 1070/1080.

Другая необычная черта GeForce GTX 1060 — шестиконтактный разъем питания на самом деле смонтирован на кожухе системы охлаждения и присоединен к плате гибкими проводниками с тем, чтобы сохранить дизайн торца видеокарты. В принципе, никаких претензий практического свойства к такому решению нет.

Преобразователь напряжения платы включает три фазы для питания GPU и одну — для чипов памяти. Шестиконтактный разъем питания вкупе с линиями в слоте PCI-Express дает видеокарте резерв мощности в 150 Вт. К слову, подключение питания промежуточным проводником легко демонстрирует, что из трех цепей 12 В, которые могут быть задействованы в шестиконтактном разъеме, GTX 1060 использует только две (на что он формально и рассчитан). Однако с учетом запаса по сечению проводников, которым характеризуются большинство БП, фактором, ограничивающим разгон GTX 1060 референсной версии, будет не это, а, как обычно, нагрузка на преобразователь питания и безопасный лимит TDP, прошитый в BIOS видеокарты.

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

CPU работает на постоянной частоте. В настройках драйвера NVIDIA в качестве процессора для вычисления PhysX выбирается CPU. В настройках драйвера AMD настройка Tesselation переводится из состояния AMD Optimized в Use application settings.

⇡#Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• AMD Radeon RX 480 (1266/8000 МГц, 8 Гбайт);
• AMD Radeon R9 Fury (1000/1000 МГц, 4 Гбайт);
• AMD Radeon R9 390X (1050/6000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1080 (1607/10008 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1070 (1506/8000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1060 (1506/8000 МГц, 6 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 980 (1126/7000 МГц, 4 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 970 (1050/7010 МГц, 4 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 960 (1126/7010 МГц, 2 Гбайт).

⇡#Производительность: 3DMark

Бенчмарк 3DMark затрудняется однозначно отдать предпочтение GeForce GTX 1060 либо Radeon RX 480. Во всех тестах пакета Fire Strike продукт AMD уступает сопернику, но не более чем на 6%, однако берет верх в тесте Time Spy под API DirectX 12.

По сравнению с GTX 960, пост которого новинка занимает в семействе Pascal, NVIDIA обеспечила в среднем двукратный прирост производительности.

Наиболее близкими к GTX 1060 показателями в 3DMark обладают GeForce GTX 980 и Radeon R9 390X — они лишь на 5–7% быстрее.

⇡#Производительность: игры (1920 × 1080, 2560 × 1440)

Игровые бенчмарки демонстрируют GeForce GTX 1060 в более выгодном свете. В большинстве тестов главный соперник GTX 1060 — Radeon RX 480 — уступает новинке от 2 до 27% FPS, хотя разрыв сильно варьирует от одной игре к другой.

Примечательно, что в двух из трех игр, использующих DirectX 12 и Async Compute, — Ashes of the Singularity и Total War: WARHAMMER, преимущество GTX 1060 наиболее велико. Положение в Rise of the Tomb Raider отличается, и мы знаем, в чем может быть причина — RotTR использует Async Compute так, как это необходимо делать с процессорами Maxwell, а не Pascal (подробнее — в грядущей статье на эту тему).

Единственная игра, где GTX 1060 потерпел поражение, притом сокрушительное, — DOOM с патчем, внедрившим в движок поддержку API Vulkan.

Наконец, в игровых тестах GTX 1060 еще плотнее приближается к двум мощным видеокартам прошлого поколения — GeForce GTX 980 и Radeon R9 390X. По сравнению с GTX 960 младший на данный момент Pascal увеличил производительность более чем в два раза.

⇡#Производительность: игры (3840 × 2160)

Переход к более высокому разрешению немного смещает акценты в результатах. Соперник в лице Radeon RX 480 уже не получает такой помощи от API Vulkan в DOOM, но в остальных играх, наоборот, упрочил свои позиции. То же относится и к «олд-таймерам» — GTX 980 и R9 390X. В целом ни RX 480, ни GTX 1060 не обеспечивают комфортной частоты смены кадров в этом режиме.

⇡#Производительность: вычисления

Чипы Pascal обладают быстрейшим декодером стандартов H.264/H.265 — это неоспоримо. Что касается вычислений, выполняемых на шейдерных ALU процессора, то в этой сфере продолжается раскол, начавшийся c поколения Maxwell, — какие-то задачи более выгодны для архитектуры Pascal, какие-то — для GCN, хотя в целом стоит признать, что Radeon RX 480 и прочие ускорители AMD занимают в среднем более высокую (и более предсказуемую) позицию в тестах неграфических вычислений.

Прим.: поскольку в пределах одной линейки GPU декодеры, обычно, не отличаются, в диаграммах приведено по одному устройству из каждого семейства (или больше в том случае, если это правило нарушается).

⇡#Тактовые частоты, энергопотребление, температура

В штатном режиме тактовая частота GPU достигает в играх 1911 МГц, но чаще не превышает 1873 МГц (как мы наблюдали в Crysis 3, который используем в качестве нагрузки в тестах энергопотребления). Максимальное напряжение питания ядра составляет 1,062 В. Система охлаждения работает тихо на скорости 1950 об/мин, удерживая температуру GPU в пределах 71–72 °С — впечатляющий результат как для видеокарты такого класса производительности, так и для референсного кулера закрытого типа.

Что касается энергопотребления, то, хотя GTX 1060 имеет равный с GTX 960 TDP, на практике мощность новинки существенно выше. Radeon RX 480 и GeForce GTX 1060 разделяет 28 Вт мощности — почти как и по спецификациям.

Референсный образец GTX 1060 разгоняется практически столь же хорошо, как и GTX 1070/1080. Штатный BIOS позволяет поднять на 16% лимит TDP, довести пиковое напряжение на GPU до 1,093 В и запустить турбину на скорости 3200 об/мин.

В совокупности эти инструменты обеспечили разгон графического процессора до базовых 1736 МГц, а в динамике (Crysis 3) частота поднималась до потрясающих 2101 МГц. Чипам памяти покорилась эффективная частота 9500 МГц. Система охлаждения сдерживает температуру GPU при оверклокинге, работая на максимальных оборотах. Но, как правило, в таких условиях мы видим более существенное снижение температуры по сравнению со штатным режимом, так что для повседневной эксплуатации (в плане уровня шума) со столь большим разгоном Founder’s Edition может быть не столь хорошо приспособлен, как оригинальные версии GTX 1060 с кулерами открытой конструкции (хотя цена разгона в терминах мощности составила всего 14 Вт в Crysis 3).

⇡#Производительность: разгон

Великолепный разгон GeForce GTX 1060 нельзя не заметить в результатах тестов. По усредненным показателям синтетических и игровых бенчмарков, производительность карты возрастает на 14% и 16–17% соответственно.

⇡#Выводы

Первые игровые ускорители NVIDIA на базе GPU, изготовленных по технологии 16 нм FinFET, — GeForce GTX 1070/1080 — мощные продукты, которые смогли поднять планку быстродействия, установленную флагманами эпохи 28 нм. И все же NVIDIA осталась верна себе, оставив лучшие достижения техпроцесса 16 нм на будущее, поскольку GP104 является GPU второго эшелона в линейке Pascal, а GP100 пока еще далек от применения в потребительских устройствах. Напротив, в лице GeForce GTX 1060 мы увидели тот результат, который в праве ожидать от перехода на более «тонкую» производственную норму, — двукратное увеличение производительности по сравнению с предыдущим чипом такого же эшелона (в данном случае это GM206 в составе GeForce GTX 960), которое вынесло GTX 1060 на позиции, ранее занимаемые устройствами с гораздо более высокими TDP и розничными ценами (GTX 980 и Radeon R9 390X).

На повестке дня — противостояние GTX 1060 и Radeon RX 480, первого ускорителя новой волны от AMD. По итогам тестов стоит признать, что эти устройства не являются в полной мере равными соперниками, как это зачастую было в прошлые годы. GTX 1060 оказался в среднем на 12–15% быстрее конкурента в игровых бенчмарках.

Разница в мощности в 30 Вт между GTX 1060 и RX 480 не так уж важна для большинства пользователей, но с чисто технологической точки зрения NVIDIA на данном этапе лучше распорядилась преимуществами техпроцесса 14/16 нм. В частности, GTX 1060 великолепно (и продуктивно в плане производительности) разгоняется, чего нельзя сказать о его сопернике.

Ситуация осложняется тем, что движки различных игр могут благоприятствовать той или иной архитектуре GPU: в частности, большим сюрпризом оказался недавний апдейт DOOM и его влияние на производительность чипов AMD. Несколько известных игр уже обзавелись поддержкой DirectX 12 и активно используют Async Compute. В целом асинхронные вычисления не являются для Pascal проблемным местом, как это было в случае Maxwell, однако в зависимости от того, каким образом эту парадигму реализует движок конкретной игры, GTX 1060 может получить как бонусы, так и издержки.

GTX 1060 дороже своего соперника на $20 –50, в зависимости от объема RAM на плате ускорителя AMD — 4 или 8 Гбайт. Если вернуться к усредненной разнице в быстродействии GTX 1060 и RX 480, то продукт NVIDIA явно выглядит более привлекательно, чем старшая версия RX 480, поскольку в масштабе $199–249 с лишней двадцаткой, которая есть в чеке GTX 1060, покупателю расстаться не так уж трудно. Объем памяти 6 Гбайт — также весьма щедро для видеокарты, по большому счету не предназначенной для разрешений свыше 1440p, и дополнительные 2 Гбайт на стороне RX 480 не являются существенным преимуществом.

Напротив, RX 480 с 4 Гбайт RAM достаточно дешев ($199), чтобы выйти из зоны поражения GeForce GTX 1060, и в его пользу играет тот же аргумент о достаточном для его быстродействия объеме памяти. И напоследок еще один немаловажный фактор — цена партнерских версий GTX 1060 в рознице. NVIDIA задала «вилку» $249–299 между рекомендованной ценой и ценой видеокарты Founder’s Edition, но партнерские видеокарты могут тяготеть как к нижнему, так и к верхнему концу этого диапазона.