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GeForce GTX 980 e GeForce GTX 970: prestazioni delle top di gamma Nvidia

Pagina 1: GeForce GTX 980 e GeForce GTX 970: prestazioni delle top di gamma Nvidia
Nvidia ha creato una nuova GPU, GM204, basata sull'architettura Maxwell. Da questa soluzione sono nate GeForce GTX 980 e GeForce GTX 970, due schede video che sfidano le Radeon R9. Abbiamo effettuato benchmark e test di ogni genere per scoprire come si comportano le due nuove arrivate.

GeForce GTX 970 e GTX 980, recensione

Nvidia ha introdotto la sua ultima architettura grafica, nome in codice Maxwell, circa sette mesi fa con le schede GeForce GTX 750 e 750 Ti. Si trattava di prodotti che non miravano alle alte prestazioni, bensì a garantire un'efficienza energetica senza pari. La GeForce GTX 750 Ti è uno spot per le prestazioni per watt, capace di raggiungere un frame rate alla pari con le schede video dotate di un TDP doppio rispetto ai suoi 65 watt.

Un'efficienza incredibile che testimonia come l'impegno di Nvidia nella riduzione dei consumi dei SoC mobile – come Tegra K1 – sia stato applicato in un'architettura desktop. Detto questo, non si tratta certo del tipo di scheda che fa pulsare il sangue nelle vene a un appassionato di gaming, almeno non quanto la presentazione della migliore incarnazione dell'architettura Maxwell. La buona notizia è che Nvidia finalmente ha deciso di calare gli assi, presentando le due nuove ammiraglie GeForce GTX 980 e GTX 970.

GM204, diagramma a blocchi, clicca per ingrandire

Da un certo punto di vista la nuova GPU GM204, cuore di queste nuove GeForce, assomiglia al GM107 della GTX 750 Ti, ma "scalato" in modo appropriato. Come il GM107, ha quattro blocchi per Streaming Multiprocessor (SMM), con ogni SMM dotato di 128 CUDA core, 32 unità load/store, 8 unità texture e un singolo polymorph engine. Un totale di 2 MB di cache L2 è condiviso lungo l'intera GPU. La differenza sta nel numero degli SMM: mentre il GM107 ne ha cinque, il GM204 sulla GeForce GTX 980 ne ha un massimo di 16. Tutto questo porta ad avere 2048 CUDA core, 512 unità load/store, 128 unità texture e 16 polymorph engine. La GeForce GTX 970 ha alcune risorse disabilitate, per un totale di 13 SMM, 1664 CUDA core, 416 unità load/store, 104 unità texture e 13 polymorph engine.

Diagramma a blocchi di un SMM

Nonostante le similarità, il GM204 beneficia di molti aggiornamenti rispetto al GM107. Per esempio ogni SMM nella GeForce GTX 980 ha 96 KB di address space condiviso per le operazioni di calcolo generico, rispetto ai 64 KB della GTX 750 Ti. La nuova cache L1/texture della GPU è ora da 24 KB per due blocchi di CUDA core (48 KB per SMM), raddoppiando le risorse di GM107.

A differenza del GM107, la GPU GM204 ha quattro Graphics Processor Cluster (GPC) anziché uno. Ciò significa che beneficia di quattro volte la quantità di raster engine. Le schede video di fascia alta richiedono un back-end più completo per gestire tutto quel data throughput, e la GeForce GTX 980 ha quattro render back-end capaci di amministrare 16 operazioni full-color ROP per ciclo di clock per un totale di 64. Quattro controller di memoria a 64-bit contribuiscono nel creare un bus aggregato a 256 bit.

Passiamo alle frequenze. La GeForce GTX 980 opera a 1126 MHz, con una frequenza in GPU Boost che tocca i 1216 MHz, mentre la GPU della GTX 970 ha una frequenza di 1050 / 1178 MHz. Entrambi i modelli hanno 4 GB di memoria GDDR5 impostati a 1750 MHz, 7 GHz effettivi, per un bandwidth di memoria di 224 GB/s. Diamo uno sguardo all'attuale gamma di prodotti di fascia alta Nvidia e vediamo come si rapportano con queste nuove schede Maxwell:

Prodotti GTX 980 GTX 970 GTX 780 Ti GTX 780
GPU GM204 (Maxwell) GM204 (Maxwell) GK110 (Kepler) GK110 (Kepler)
Processo produttivo 28nm 28nm 28nm 28nm
Unità shader 2048 1664 2880 2304
Unità texture 128 104 240 192
ROPs 64 64 48 48
Freq. core 1126 MHz 1050 MHz 875 MHz 863 MHz
Freq. memoria 1750 MHz GDDR5 1750 MHz GDDR5 1750 MHz GDDR5 1502 MHz GDDR5
Bus 256-bit 256-bit 384-bit 384-bit
Bandwidth di memoria 224 GB/s 224 GB/s 336 GB/s 288,4 GB/s
Capacità memoria 4GB 4GB 3GB 3GB
DirectX, Shader, OpenGL 12/?/? 12/?/? 11/5.0/4.3 11/5.0/4.3
Max. TDP 165 watt 145 watt 250 watt 250 watt
Connettori ausiliari 2x 6 Pin PCIe 2x 6 Pin PCIe 1 x 8 Pin PCIe, 1 x 6 Pin PCIe 1 x 8 Pin PCIe, 1 x 6 Pin PCIe
Alimentatore minimo 500 watt 500 watt 600 watt 600 watt

Da un punto di vista del posizionamento di mercato, ha probabilmente più senso confrontare il GM204 con il GK110 della GeForce GTX 780 Ti. Quest'ultima ha 2880 CUDA core, 240 unità texture, 48 ROPs e un bus a 384 bit per un bandwidth di 336 GB/s. Tutti questi attributi – eccetto ROPs e frequenza – superano le specifiche della GTX 980, ma non bisogna dimenticare che Maxwell è un'architettura molto efficiente e fa di più con meno. Per un veloce ripasso potete dare uno sguardo alla recensione della GeForce GTX 750 Ti.

Il punto è che ci aspettiamo non solo una GeForce GTX 980 capace di competere con la GTX 780 Ti, ma probabilmente anche più veloce. La nuova nata sembra particolarmente forte per quanto riguarda la operazioni raster con 64 full-color ROPs per clock e 72 Gpixels/secondo di fill rate rispetto alle 48 ROPs per clock e i 44 Gpixel/secondo di fill rate della GTX 780 Ti. La GPU GM204 dovrebbe essere in grado di sostenere risoluzioni e anti-aliasing maggiori, qualcosa di necessario per giocare a risoluzione 4K.

Per quanto concerne la maggiore efficienza dell'architettura della GTX 980, osserviamo un calo del 33% nel bandwidth di memoria rispetto alla GTX 780 Ti. L'azienda ha mitigato questo deficit implementando uno schema di compressione della memoria migliorato, e così il GM204 ha una modalità delta color compression di terza generazione migliorata che fornisce maggiori opzioni all'hardware. Usando blocchi 8×8 di 64 pixel, l'analisi della compressione è effettuata su blocchi 2×4 in modo da raggiungere la maggiore compressione possibile in passi di 8:1, 4:1 e 2:1.

Se la compressione 2:1 non è effettuabile, quel blocco non viene compresso. Ogni blocco compresso con successo permette di risparmiare molto bandwidth ogni volta che la memoria viene letta. Nvidia afferma che ciò incrementa il bandwidth di memoria effettivo da 224 GB/s a circa 300 GB/s rispetto alla GTX 680 basata su architettura Kepler, ma vedremo se sarà sufficiente per permettere alla GeForce GTX 980 di essere competitiva nei confronti della GTX 780 Ti.

Il GM204 è foriero anche di prestazioni tessellation aggiornate. Il polymorph engine 3.0 offre un incremento prestazionale fino al 50%, secondo Nvidia, con elevati fattori di tassellation per engine a causa dei miglioramenti architetturali.

La nuova GPU di Nvidia ha anche alcune soluzioni uniche sul fronte della connettività video. La GeForce GTX 970 e la GTX 980 sono le prime schede video al mondo a supportare lo standard HDMI 2.0, permettendo di gestire il 4K a 60 Hz anziché a 30 Hz come l'HDMI 1.2. Il progetto della scheda di riferimento include anche due uscite DisplayPort 1.2 e un connettore dual-link DVI, e la GPU è in grado di pilotare quattro schermi 4K contemporaneamente, con un display engine che supporta risoluzioni fino al 5K.

Nvidia è anche intervenuta sul decodificare video, che ora supporta la codifica H.265 (HEVC). Si tratta di un aggiornamento interessante che guarda al futuro, in quanto ancora non ci sono software che si avvantaggiano di H.265. Per quanto concerne l'attuale standard H.264, tenete presente che l'architettura Maxwell usata nella gamma GM107/GeForce GTX 750, è già stata migliorata rispetto alla precedente generazione con un throughput 2,5 volte superiore rispetto a Kepler. Il software ShadowPlay ora supporta video 4k a 60 FPS per il GM204, e questa capacità potrebbe arrivare in futuro anche su altre soluzioni Maxwell.

Questi sono i cambiamenti importanti dal punto di vista dell'architettura. Come nota a margine, Nvidia non ha detto se la GeForce GTX 980 usa una versione completa del GM204, quindi potremmo vedere questa GPU su altre schede magari con meno CUDA core. Ora passiamo alle nuove caratteristiche delle schede GeForce GTX 970 e 980 e i potenziali benefici che dovrebbero portare ai videogiocatori.