GeForce GTX 580 v testu: Fermi podruhé a mnohem lépe

GeForce GTX 480 se v našich sestavách ještě ani pořádně neohřála a Nvidia už vypustila jejího nástupce – GeForce GTX 580. Pravděpodobně už jste v souvislosti s GTX 580 narazili na komentáře, že jde jen o novou revizi jádra a jako taková si karta nezaslouží označení nové generace, ale spíše by jí patřilo označení GTX 485. Něco podobného už udělala Nvidia GTX 285, která využívala stejný čip jako GeForce GTX 280 vyráběný lepším výrobním procesem.

Případ GeForce GTX 580 je ale v několika ohledech odlišný. Vyrábí se stejným 40nm procesem a došlo k přepracování některých částí jádra, „pár“ tranzistorů zmizelo a naopak přibyly nové funkce.

Poté, co levnější GTX 460 získala díky ve hrách efektivněji fungujícímu jádru mnohem lepší renomé než výkonné GeForce GTX 480 a GTX 470, byste možná čekali, že se bude u GTX 580 Nvidia ubírat cestou přeorganizování streaming multiprocesorů (SM), základního stavebního prvku GeForce s architekturou Fermi, tak, aby se více přiblížily jádru GF104. Nestalo se tak, uspořádání streaming multiprocesoru zůstalo stejné jako u GTX 480. Zatímco u GF104 narostl počet stream procesorů (Nvidií označovaných jako CUDA Cores) na SM na 48, jádro používané u GTX 580 má i nadále „jen“ 32 stream procesorů. Celková konfigurace jádra se ale změnila k lepšímu. Zatímco u GTX 480 bylo aktivních jen patnáct ze šestnácti bloků SM (celkem měly 480 stream procesorů), u GTX 580 to je už plných šestnáct a celkem 512 stream procesorů.

Jádro nově podporuje filtrování textur FP16 plnou rychlostí, což se projeví v některých hrách a benchmarcích. Kromě toho Nvidia vylepšila i efektivitu Z-cull jednotek (starají se o to, aby se čip zbytečně nezabýval při renderingu pixely, které jsou za něčím schované a nejsou vidět). Jen tyto změny v architektuře přinesly v průměru asi sedmiprocentní nárůst výkonu jádra oproti GF100 se stejnými parametry. Další nárůst výkonu (v grafu světle zeleným) má na svědomí další aktivní streaming multiprocesor a vyšší takty jádra i pamětí.

Další a poměrně radikální změnou je úprava napájecí části. Na všech vstupech napájení, tedy PCIe sběrnici, přídavném šestipinovém a přídavném osmipinovém konektoru jsou osazené senzory, které hlídají, zda nedochází k přetěžování napájení a v případě, že by hrozilo riziko poškození karty nebo okolních komponent (typicky desky, která by nemusela zvládnout zvýšený odběr ze sběrnice), dají pokyn k podstatkování jádra a snížení napájecího napětí.

Pokyn ke snížení taktů a napětí mohou dát i ovladače. A plně této možnosti využívají. Jakmile zjistí, že spouštíte některý z programů, pro které výrobci čipů razí termín „power virus“, radikálně sníží taktovací frekvence i napájecí napětí na čipu.

Pokud byste se pokoušeli zkoumat, cože se to s grafickou kartou třeba ve Furmarku děje, neuspějete. Diagnostické utility zatím toto podtaktování ani změnu napájecího napětí nedokážou detekovat, poznáte to pouze na propadu výkonu.  Na rozdíl od Radeonů, které si v těchto utilitách i přes obdobnou ochranu držely vyšší zátěž, než na jakou se bylo možné běžně dostat ve hrách, se u GTX 580 jádro při vytížení v Kombustoru pohybuje hluboko pod tím, čeho lze dosáhnout při běžném hraní, což tyto utilitky posílá definitivně na smetiště dějin.

Významných úprav se dočkalo referenční chlazení. U karet nižší a střední třídy se ní příliš neřeší, protože je velmi rychle vystřídají vlastní chladiče výrobců karet. V nejvyšším segmentu je ale kvalita referenčního chlazení důležitá, protože jej používá většina modelů.

Oproti GTX 480 se chladič změnil k nepoznání. Starší GTX 480 využívala masivní chladič s pěti heatpipe s přímým kontaktem s jádrem. Kromě toho měla ještě jeden prvek u chladičů dosud nevídaný – do části plastového krytu Nvidia vsadila kovovým radiátor, který odváděl teplo do skříně.

Konstrukce pasivu u GTX 580 se oproti němu jeví až směšně jednoduchá. Přesto je výkonnější a dokáže fungovat efektivněji. Místo heatpipe totiž využívá vapor chamber, komory fungující na obdobném principu jako heatpipe. Ta dokáže mnohem efektivněji odvádět teplo přímo z čipu, protože je s ním v kontaktu po celé ploše. Stěna komory má oproti běžným hliníkovým či měděným základnám jen minimální tloušťku a tak dokáže na zátěž reagovat mnohem rychleji. Lepší je také odvod tepla do žeber. Zatímco v případě klasické koncepce s heatpipe předává trubička teplo do žeber jen po obvodu otvoru v místě průniku trubičky a žebra, v případě žeber přiletovaných na vapor chamber předává komora teplo do žebra po celé délce spoje. Teplo se tak odvádí efektivněji a žebra se prohřívají rovnoměrněji.

Kromě přepracovaného pasivu se radikálně změnil i ventilátor. U referenční GeForce GTX 480 byly v tištěném spoji otvory, kterými se k ventilátoru přisával vzduch i z opačné strany karty. Ventilátor kvůli tomu musel mít v místě mezi motorkem a lopatkami otvory. Otvor i příčky u ventilátoru ale zvyšovaly aerodynamický hluk a tak došlo u GTX 580 k přepracování i v oblasti ventilátoru.

Ale to nebyla jediná úprava týkající se ventilátoru. Změnila se i adaptivní regulace otáček. Regulace otáček dostala větší paměť, takže si pamatuje, co se s ventilátorem dělo, déle do historie. To by mělo pomoci omezit nepříjemné oscilování otáček, ke kterému docházelo v případě, že jádro dosahovalo kritických teplot.

Karta stejně jako model GTX 480 vyžaduje přídavné napájení pomocí osmipinového a šestipinového PCIe power konektoru. Výrobcem udávaná maximální spotřeba karty je 244 W, o 6 W méně, než u GTX 480. Karta má na délku standardních 27 cm.

Na záslepce je sice trojice výstupů, ale jeden z DVI konektorů je sdílený s mini-HDMI. S GTX 580 lze tedy mít připojené nanejvýše dva aktivní monitory. Budete-li chtít provozovat obdobu Eyefinity, tedy obraz na třech monitorech (nebo dokonce prostorovou variantu Nvidia 3D Surround), bude to vyžadovat dvojici karet ve SLI.

Na dotaz, zda Nvidia plánuje možnost zapojení tří monitorů, se mi dostalo odpovědi, že u současných karet by to zatím bylo zbytečné, protože nenabízejí dostatek výkonu na to, aby mohly nadšencům, kteří se pro podobné řešení rozhodnou, v náročných hrách nabídnout pořádný zážitek. Zda se obdoby Eyefinity někdy dočkáme u některé z příštích generací GeForce nikdo nepotvrdil, ale ani nevyvrátil.

Testovací sestava

Testovací konfigurace

Hardware

• monitor: HP LP3065 (30", 2560 × 1600 px, S-IPS)
• procesor: Intel Core i7-920 (20× 200 MHz = 4,00 GHz, Turbo
  Boost a HyperThreading vypnuty)
• základní deska: Gigabyte GA-X58A-UD5 (Intel X58, ICH10R, BIOS
  F3)
• paměti: 6 GB Kingston DDR3-1866 (1200 MHz, 7-7-7-20-2T, 1,66 V)
• pevný disk: Western Digital VelociRaptor VR150 (WD3000GLFS)
• optická mechanika: Lite-On DH-4O1S (Blu-ray, DVD-ROM)
• zdroj: Gigabyte Odin GT 800W (GE-S800A-D1)
• skříň: Cooler Master Centurion 534
• chladič CPU: Scythe Mugen 2 (1300 rpm) + Noctua NT-H1
• systémové větráky: Arctic Fan12 PWM + Cooler Master 12 cm @
  1000
  rpm

Pouze pro testy hlučnosti je použit jiný počítač
(a noční klid), jediným zdrojem hluku je tichý disk v silentboxu a ventilátor zdroje:

• hlučnost okolí: 35,5 dBA (měřeno cca
  20 cm od grafické karty, sestava je mimo skříň)
• pevný disk: WD10EVDS v boxu Acutake Dark Disc 2
• zdroj: EnergyKnight SS-500ET (OEM Seasonic)
• chladič CPU: pasivní

Operační systém, nastavení a ovladače

• Microsoft Windows 7 Ultimate (64bitová verze)
• vypnuta automatické defragmentace, aktualizace i swap file na
  všech jednotkách
• DirectX redist August 2010
• Intel INF
  9.1.1.1
• ATI Catalyst 10.10 pro Radeon HD5850, HD 6850, HD 6870
• Nvidia
  GeForce 260.89 pro GeForce GTX 460

Grafické karty testujeme na 30" LCD panelu HP LP3065

Za poskytnutí procesoru Intel Core i7-920 děkujeme společnosti Intel

Za poskytnutí testovacích pamětí DDR3 děkuji společnosti Kingston

Za
poskytnutí základní desky GA-X58A-UD5 a zdroje Odin GT děkujeme
společnosti Gigabyte

Za zaslání Blu-ray mechaniky děkuji společnosti Lite-On
IT

Za poskytnutí desítek balení teplovodivé pasty Noctua NT-H1
děkujeme
společnosti RASCOM
Computerdistribution

Za

poskytnutí her Battlefield Bad Company 2 a Dragon Age: Origins děkujeme
společnosti
Electronic Arts Czech Republic.

Za
poskytnutí hry Aliens vs. Predator děkujeme společnosti CD Projekt.

Za
poskytnutí hry Anno 1404 děkujeme společnosti Playman.

Aliens vs. Predator (DX11), Anno 1404 (DX10)

Aliens vs. Predator

Scénu z úvodu hry jsme nově nahradili samostatným benchmarkem, který je na internetu k dispozici ke stažení zdarma. Běží pouze v režimu DirectX 11 a je o poznání náročnější než náš původní test.

Anno 1404

U této překrásně vypadající strategie (schválně zkuste kliknout na náhledový obrázek nad tímto odstavcem anebo tento přímo z testovací sekvence) jsem se nechal podobně jako u Call of Duty World at War inspirovat metodikou PC Games Hardware a tu tedy máme plně srovnatelnou. Postup je takovýto: Stáhněte si uloženou pozici PCGH, uložte ji do C:\Users\xyz\Documents\Anno 1404\Savegames. Nastavte všechny grafické detaily ve hře na maximum, vypněte vertikální synchronizaci a MSAA i anizotropní filtrování aktivujte také skrze hru.

Za poskytnutí hry Anno 1404 děkujeme společnosti Playman.

Battlefield Bad Company 2 (DX11), Call of Duty 5: World at War (DX9)

Battlefield Bad Company 2

Hned v úvodní misi se po probití zákopy dostanete po louku. Zde se po střetu s Japonci hra uloží. Nastavím FRAPS na 45 sekund a z tohoto checkpointu běžím kolem hořícího zera a dále pralesem až k můstku u vodopádu. Nové karty jsou otestovány v DirectX 11 režimy, všechny včetně starších pak společně v DirectX 10. Ten u DX11 GPU vynutíte v souboru C:\Users\xyz\Documents\BFBC2\settings.ini. Nastavení společně s uloženou pozicí si můžete stáhnout zde.

Za poskytnutí hry Battlefield Bad Company 2 děkujeme společnosti Electronic Arts Czech Republic.

Call of Duty 5: World at War

Benchmark probíhá pomocí FRAPSu. Ten nastavte na 35 sekund. V
možnostech hry aktivujte konzoli a do ní vepište devmap pel1b. Tím se
dostanete na začátek mise Houževnatý (Relentless). Jakmile se tak stane,
spusťte FRAPS. Nově už nemusíte pro srovnatelnost výsledků s EHW držet klávesu pro pohyb vpřed, nechte jen doběhnout oněch 35 sekund a nic nedělejte.

Colin McRae: DiRT 2 (DX11, DX9)

Colin McRae: DiRT 2

Pro testování DiRT 2 používám velký dávkový soubor, který umožňuje otestovat bez nějakého zasahování čtyři různé tratě ve čtyřech nastaveních. Pro srovnatelnost výsledků s DirectX 10 a 10.1 kartami mám sadu konfiguračních XML s vynuceným DirectX 9, další sada XML zapíná DirectX 11 (na GPU, jež ho umí), teselaci i nejvyšší úroveň detailů postprocessingu.

Měří se na čtyřech tratích: Maroko (méně náročná, ale výsledky srovnatelné s volně stažitelným demem), L.A. (noční, stadión dělá některým kartám problémy), Malajsie (na některých GPU nejnáročnější) a Londýn (ten je v plné hře jako základní benchmark). Veškeré použité XML a dávky pro testování najdete v tomto ZIPu.

Crysis Warhead (DX10)

Crysis Warhead

K otestování výkonu v Crysis: Warhead používám utilitu Framebuffer
Crysis Warhead Benchmarking Tool 0.31. Abych bylo měření kompatibilní s
ověřovaným (ranked) benchmarkem, nechávám volbu na mapě ambush a
implicitním čase (v tomto případě noc). Používám rozhraní DirectX 10 a
zkouším jak nastavení Gamer (hráč, odpovídá detailům high v původním
Crysis), tak Enthusiast (very high). Beru výsledek druhého měření, kdy
už je hra načtena v paměti. Měření jsou opakovatelná s minimální odchylkou.

Far Cry 2 (DX10.1), Just Cause 2 (DX10)

Far Cry 2

Pro testy jsem používal zabudovaný benchmark, test Ranch Medium. Výsledky v grafech jsou z plynulejšího ze dvou opakování. Používám režim DirectX 10 a maximální detaily. Anti-aliasing zapínám přes nabídku hry.

Více v článku Far Cry 2: výkon grafických karet a vliv nastavení.

Just Cause 2

Just Cause 2 bylo jedním z příjemných překvapení první čtvrtiny roku 2010 (alespoň po grafické stránce) a autoři mysleli i na integrovaný benchmark. Ty jsou ve hře hned tři, všechny vypadají velmi dobře, konec Desert Sunrise a hlavně nejnáročnější Concrete Jungle pak přímo parádně. Výsledky měření jsou z náročnějšího Dark Tower a Concrete Jungle, méně náročný Desert Sunrise už vynechávám.

Je trochu škoda, že Bokeh filtr a GPU simulace vody (která pak vypadá opravdu fantasticky) je realizována pouze přes Nvidia CUDA a nikoli třeba DirectCompute. V tomto max. nastavení by se tedy mohly srovnávat jen GeForce.

Mafia II (DX9), Metro 2033 (DX11), Napoleon: Total War (DX9)

Mafia II

Do metodiky jsme nově zařadili i zejména u nás populární Mafii II. Testy se zapnutým vyhlazováním jsou oproti většině ostatních her trochu exotické. Ve hrách se totiž nejčastěji používá vyhlazování MSAA (obvykle 4×, náročnější uživatelé nastavují i 8×), zatímco vývojáři Mafie sáhli k méně efektivnímu 2× SSAA (supersampling).

Metro 2033

Z testovaných her největší zabiják grafických karet, který na trůnu
vystřídal Crysis a Stalkery: CS a CoP. V Game Options je položka Advanced PhysX vypnuta, na kartě Video je vybrána kvalita Very High, DX10 pro všechny karty a znovu navíc potom DX11 pro nejnovější GPU s jeho podporou, dále 4× MSAA a 16× AF. Používám uloženou hru takřka ze začátku hry (Chase), vozíkem jedete tunelem a než se vám ve snové vizi objeví příšera, logování FRAPSem ukončím (180 s). Benchmarkovací sekvence asi není nejtěžší možná, i tak ale současným kartám stačí a asi pár let ještě bude, výhodou je dobrá opakovatelnost.

Uloženou pozici před jízdou tunelem si můžete opět stáhnout, pro otestování používám následující nastavení. Kombinace MSAA, vysokého rozlišení a profilu very high u mnoha karet znemožňuje prakticky už pohyb v menu a přitom slevení z maximálních detailů hru vizuálně zřejmě až tolik nepokazí. Testuji pouze nižší rozlišení 1920 × 1200, vyšší rozlišení 2560×1600 už je na většině karet při stejném nastavení nehratelné.

Napoleon: Total War

V Napoleon:
Total War (demo, 1.0.0) používám pro testování bitvu u
Ligny. Fraps nastavuji na
62 sekund, jakmile získám kontrolu nad myší a klávesnicí, nastavím
pohled hned na zcela
nejnižší možný u země (náročná detailní animace vlnící se trávy či
obilí).

S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat (DX11), H.A.W.X. 2 (DX11), World in Conflict (DX10)

S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat

Pro testování této moderními technologiemi nabité hry používám samostatný benchmark. V něm pak celkové nastavení Ultra, Enhan. full dynamic lighting (DX10 nebo DX11 podle toho, co GPU podporuje). Je-li DirectX10.1 podporován, je zatržen i v Advanced Options. DirectX 10 karty testuji pouze s 4× MSAA, DirectX 11 akcelerátory potom ještě navíc s MSAA for A-teste objects (anti-aliasing transparentních textur), SSAO Mode nastaveným na HDAO, kvalitou na Ultra (verze Compute Shader), zaplou teselací i CHS (Contact hardening shadows).

Tom Clancy's H.A.W.X. 2 benchmark

Čerstvě uvedený preview benchmark Tom Clancy's H.A.W.X. 2, který v naší metodice nahradí původní H.A.W.X., podporuje DirectX 11 a dokáže i opravdu intenzivně zaměstnat teselátory. I z tohoto důvodu se snad ještě před jeho uvedením ozvalo samotné AMD s komentářem, že je benchmark nachystaný pro karty Nvidie a záměrně vypuštěný těsně před uvedením nové generace Radeonů se záměrem poškodit je. Na vině má být zbytečně jemná teselace polygonové sítě, která pkartám GeForce nedělá problémy, zatímco Radeony výrazně brzdí. AMD slibuje, že v době uvedení bude zjednána náprava v ovladačích.

Nic to ale nemění na tom, že pokud tento úžasně vypadající benchmark, který teselaci smysluplně využívá, v současnosti spustíte, dopracujete se následujícím výsledkům. Zda a jak se bude situace lišit u plné hry teprve zjistíme, prozatím vám nabízím dílčí výsledky, ze kterých je zřejmé, že GeForce má v tomto testu nad Radeony abnormální náskok. Kvůli zmíněné kontroverznosti výsledek prozatím nezapočítávám do celkového skóre. Aby byla k dispozici teselace, je nutné spouštět DX11 verzi exe souboru z adresáře hry. Vše je nastaveno na maximální detaily a se zapnutou teselací. Průběh loguji samozřejmě i
FRAPSem, výstupem benchmarku jsou totiž jen dvě celočíselné hodnoty
(průměrné a trošku nepochopitelně rovněž maximální fps).

World in Conflict

Testuji s upraveným profilem very high details (zapnul jsem i
water reflects clouds (voda odráží oblaka), anizotropní filtrování
navýšil na 16×). Používám vestavěný benchmark.

Podrobné srovnání spotřeby GTX 480 a GTX 580

Shrnutí výsledků

Sešlo se hned několik okolností (nový wattmetr, nemožnost nadále používat pro testování provozních maxim MSI Kombustor), které si vyžádaly změnu metodiky testování provozních vlastností a proto zkušenosti s novou kartou zatím jen krátce slovně shrnu, než doměřím další výsledky.

Nvidia s uvedením slibuje vyšší výkon při nižší spotřebě a tím pádem i lepší poměr výkon/watt. A testy jí dávají za pravdu. V rozdílech mezi GeForce GTX 480 a GTX 580 se ale od většiny jiných serverů lišíme. Zatímco běžně se naměřené rozdíly pohybují kolem 15-20 W ve prospěch GTX 580, mně se podařilo naměřit rozdíly jen v řádu jednotek wattů, přičemž GTX 580 byla často horší.

Nepomohlo opětovné měření, nepomohlo ověření v jiné sestavě a výsledky byly stejné na třech různých wattmetrech. Z grafů průběhu spotřeby je patrné, že to nemohlo být ani nedostatečným zahřátím čipu. Těžko říci, zda je to „nevhodnou“ skladbou testovaných her (vybrány jsou ty náročnější, v případě Crysis pak záměrně velmi náročná statická scéna), možná je to nepřesným testováním na jiných serverech. Celou situaci ještě konzultujeme s Nvidií, pokud by se ukázalo, že jde o problém konkrétního kusu karty, budeme se spotřebě GTX 580 ještě věnovat s jinou kartou.

V Anno používáme pro testování spotřeby stejnou statickou scénu, jako pro test výkonu. Právě Anno je jednou z mála zkoušených her, kde se GTX 580 co do spotřeby dařilo o poznání lépe.

Při maximální zátěži v Crysis naopak dopadla o něco hůř GTX 580. Musím zdůraznit, že nejde o průběh z běžného hraní, ale jen záměrně vybranou scénu, ve které došlo ve spotřebě ke špičce a nejspíš jí budeme nadále používat namísto Furmarku či MSI Kombustor pro zjištění provozních maxim karet. Rovných průběhů se tedy neděste, průměrná spotřeba při hraní bude také nižší.

Ve benchmarku pro Far Cry 2 měřím kvůli dostatečnému zahřátí karty spotřebu při druhém průběhu dema ranch long s detaily nastavenými na maximum.

V metru testuji spotřebu stejným způsobem, jako variantu DX10 u testů výkonu. Zaznamenávaný průběh je ale o něco delší, protože ke špičkovým hodnotám spotřeby se sestava dostává až mimo 180s úsek pro měření výkonu

S grafy z Medal of Honor už jste se setkali, testuji i na dále na úvodní animaci z první mise prologu, která trvá déle než tři minuty a končí na spotřebu náročnou scénou.

Shrnutí výsledků a verdikt

Hlučnost je ve srovnání s GTX 480 skutečně o poznání nižší bez zátěže, ale především v zátěži. Karta se totiž ani při intenzivním vytížení v herních testech nepřehoupla přes 92 °C, které jsou pro chladič GTX 480 kritické a při kterých už roztáčí ventilátor naplno. Proto byla karta podstatně tišší. Pokud lovíte výhradně mezi kartami typu MSI Cyclone či Sapphire Vapor-X kvůli jejich tichému chlazení, nenadchne vás, rozhodně ale patří k nejtišším highendovým chladičům s radiálním ventilátorem.

V testovaných hrách je výkon GTX 580 velmi blízko dvouprocesorovému Radeonu HD 5970. Na rozdíl od něj ale nedochází k žádným dramatickým propadům výkonu při nevhodném nastavení (např. v Crysis při rozlišení 2560×1600 s vyhlaznováním), nedochází k propadům výkonu v případě, že CrossFire nezafunguje a netrpí ani ostatními nešvary dvouprocesorových karet. V čem mu ale paradoxně přece jen nemůže konkurovat je spotřeba v zátěži, dvouprocesorová karta je na tom stále lépe.

Nvidia nasadila u nás celkem agresivní cenu (tedy s ohledem na to, že jde o highendovou kartu) Poměr cena/výkon je poměrně přívětivý, zejména pokud si vezmeme jako rukojmí dvouprocesorový Radeon HD 5970, který má s podobným výkonem o dva tisíce vyšší cenu. Ani podstatně levnější Radeon HD 5870 na tom není o moc lépe.

Oproti GeForce GTX 480 připlatíte částku adekvátní nárůstu výkonu, poměr cena/výkon zůstává stejný. Nezanedbatelnou výhodou jsou lepší provozní vlastnosti.

GeForce GTX 580, 1536 MB

+ v současnosti nejvýkonnější jednoprocesorová karta
+ zajímavá cena
+ nízká spotřeba bez zátěže
+ při vyšším výkonu nižší spotřeba než GTX 480

+ slušná rezerva pro přetaktování

+ voltage tweak
+ podstatně lepší provozní vlastnosti než GTX 480


- vyšší spotřeba v zátěži
- při vytížení zátěži hlučnější
- poměr výkon/watt stále horší než u Radeonů