Разгон видеокарты Nvidia GeForce GTX 1080 Ti | Введение
Недавно мы познакомились с предположительно улучшенной системой охлаждения нового флагмана Nvidia GeForce GTX 1080 Ti 11 ГБ (англ.), и она нас совсем не впечатлила. Несмотря на то, что она выполняет свои функции, карта 1080 Ti сохраняет ограничения по температурному режиму и чрезмерно шумна при продолжительной нагрузке. Невостребованность потенциала GP102 и стремительно свистящая система охлаждения не показались нам наилучшим применением флагманского графического процессора, поэтому мы решили предпринять некоторые шаги по исправлению такого положения.
Наш первый обзор GeForce GTX 1080 Ti должен быть включать в себя результаты разгона, однако штатный кулер не позволял добиться показателей, на которые мы рассчитывали. Чтобы выявить реальные возможности этой великолепно сконструированной карты, мы раздобыли гибридные кулеры третьих производителей и приступили к сборке водяного контура.
Разгон видеокарты Nvidia GeForce GTX 1080 Ti | Доработка и установка водяной системы охлаждения
Прежде всего, мы взяли полностью медный блок, совместимый с Titan X (Pascal) (пока их ещё не распродали) и установили его на GeForce GTX 1080 Ti. Идея заключалась в том, чтобы превзойти тактовую частоту в 2 ГГц, которой хвалился Nvidia Джен-Сун Хуан на презентации карты в ходе конференции GDC 2017, чего мы не могли добиться с помощью штатного кулера.
Использованный нами блок может получить приз за самое длинное название: Aquacomputer’s kryographics Pascal for Nvidia Titan X ($105). Понятно, что он предназначен для карт серии Titan X, однако он полностью совместим с GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition (за исключением одной маленькой детали, о которой чуть позже). В конце концов, Nvidia GeForce GTX 1080 Ti и Titan X (Pascal) собираются на одной и той же печатной плате. Карты отличаются только установленными компонентами, которые не имеют отношения к системе охлаждения.
Микросхемы памяти покрыты термопастой, которую придётся приобрести отдельно. Разумеется, у 1080 Ti только 11 чипов GDDR5X — на один меньше, чем у Titan X. Мы выбрали термопасту Kryonaut от Thermal Grizzly за её высокую вязкость. Она легко намазывается на микросхемы и распределяется при последующем давлении. Каплю той же пасты мы нанесли и на графический процессор.
В комплекте Aquacomputer есть тонкая термопрокладка, призванная закрывать большую часть площади над регуляторами напряжения. Она была немножко великовата, мы её обрезали и использовали оставшийся кусок, чтобы накрыть ту точку, где у Titan X расположен 12-й чип памяти.
Весь процесс установки, включая демонтаж штатного кулера, занимает менее 30 минут безо всякой спешки.
После заполнения водоблока и трубок жидкостью, мы подключили карту к тестовому стенду быстросъёмным крепежом. Если вы хотите подробнее прочитать о нашем стенде, обратитесь к статье “Как мы тестируем видеокарты” (graphic_170302.rhg).
Нам очень повезло, что когда мы конструировали нашу новую тестовую систему, мы учли возможность установки водяного охлаждения. Всё, что нам теперь оставалось сделать, это продеть трубки через отверстия, соединить их и дозаправить резервуар.
Перед тем как перейти к результатам разгона и измерений, познакомим вас с основными компонентами тестовой системы.
| Тестовая система | |
| Системные компоненты | Nvidia GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition Intel Core i7-5930K @ 4,2 ГГц MSI X99S XPower Gaming Titanium Corsair Vengeance DDR4-3200 @ 2400 MT/c be quiet Dark Power Pro 11, 850 Вт БП Windows 10 Pro (со всеми обновлениями) |
| Накопители | 1 x 1 Тбайт Toshiba OCZ RD400 (M.2, системный SSD) 2 x 960 Гбайт Toshiba OCZ TR150 (хранилище, изображения) |
| Водяное охлаждение | Aquacomputer Kryographics Pascal Nvidia Titan X Alphacool Eispumpe VPP755 Alphacool NexXxoS UT60 Full Copper 36 мм Alphacool Cape Corp Coolplex Pro 10 LT 5x be quiet Silent Wings 3 120 мм PWM |
| Измерение температуры | Инфракрасная камера Optris PI640 80 Гц Мониторинг и запись инфракрасного видео и изображений в реальном времени Запись показаний температуры воды и воздуха с цифровых датчиков на стенде |
| Измерение энергопотребление | Бесконтактное измерение тока на слоте PCIe (с помощью карты-переходника) Бесконтактное измерение тока на внешнем кабеле питания БП Прямое измерение напряжения на блоке питания 2 x Rohde & Schwarz HMO 3054, 500 МГц (четырёхканальный осциллограф с функцией записи данных) |
| КорпусLian Li PC-T70 с комплектом расширения и модификациями | |
Разгон видеокарты Nvidia GeForce GTX 1080 Ti | Разгон и стабильность работы
К нашему удивлению, GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition c водяной системой охлаждения с лёгкостью разогналась и продемонстрировала стабильную работу на частоте 2,1 ГГц. Мы допускаем, что в Nvidia нам прислали “золотой образец”, поэтому не можем утверждать, что наш результат может быть достигнут на любом общедоступном экземпляре. Как только температурный датчик фиксирует значение в 40°C, GPU Boost начинает ступенчатое снижение тактовой частоты. Поэтому мы настроили наши вентиляторы и помпу таким образом, чтобы на карте поддерживалась постоянная температура не выше 45°C.
Для начала, мы решили проверить, насколько можно разогнать GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition на штатных настройках. Затем мы начали медленно повышать базовую частоту до достижения частоты GPU Boost 2,1 ГГц при 30°C. Тем самым, в идеале мы смогли бы поддерживать эту частоту на 40-44°C при более консервативных настройках, поскольку ничто бы не сбрасывало графический процессор в троттлинг.
Нам повезло достать разблокированную специально для нас утилиту
MSI Afterburner. Чтобы добиться идентичных настроек до выхода новой версии Afterburner, можно добавить 1080 Ti в список карт третьих производителей с использованием значения VDDC_Generic_Detection в ключе VEN_10DE&DEV_1B06&SUBSYS_120F10DE&REV_??. Поискав в интернете, вы найдёте множество подробных инструкций, как это сделать.
Несмотря на то, что мы установили границу энергопотребления в 120%, довольно быстро карта упёрлась во встроенный конструкторами ограничитель. Разгон бесполезен, если он не приводит к стабильной устойчивой работе. Поэтому для тестирования мы используем часовую комбинацию из игр Metro: Last Light (с разрешением 4K), The Witcher 3 (QHD) и Ghost Recon Wildlands (Ultra HD). Мы дополнительно убедились в стабильности работы, запустив ещё один часовой стресс-тест на рендеринг в 3ds Max, Nvidia Iray, LuxRender и FurMark.
Взглянув на данные энергопотребления, мы увидим 112%, что вызывает некоторые вопросы, поскольку ни тактовая частота графического процессора, ни энергопотребление не были стабильными. Обычно показания таких диагностических утилит, как на верхнем фото, обновляются раз в секунду, а это слишком большой интервал. Как мы знаем, за одну секунду может произойти очень многое.
Разгон видеокарты Nvidia GeForce GTX 1080 Ti | Тактовая частота и энергопотребление
В качестве примера мы используем игру Metro: Last Light с разрешением картинки Ultra HD, поскольку она обеспечивает весьма равномерную нагрузку. В The Witcher 3 мы заметили несколько пиков, превышающих таковые в Metro: Last Light, но при этом средняя нагрузка в длительных игровых сессиях была ниже. Кроме того, встроенный в Metro тестовый скрипт нагревает видеокарты сильнее, чем большая часть прочих бенчмарков.
В тестах Metro: Last Light и The Witcher 3 наш экземпляр GeForce GTX 1080 Ti продемонстрировал пиковую тактовую частоту 2101 МГц. Однако частота в режиме GPU Boost колеблется в зависимости от нагрузки и довольно часто падает до 2088 МГц. Периодически тактовая частота проседает даже до 2 ГГц, но быстро восстанавливается.
Энергопотребление против тактовой частоты, энергопотребление в Вт, (меньше — лучше)
Зарегистрированные нами колебания энергопотребления свидетельствуют о том, что наши настройки в 120% — это лишь формальный и никогда не достижимый максимум. Встречаются короткие всплески до 119% длительностью в доли секунды, но значения быстро падают до уровня 110-112%. Средний показатель — это около 114-115%.
Эти данные согласуются с полученным нами результатом среднего энергопотребления, которое составило 287 Вт при всех восьми тестовых запусках. Мы используем “умный” низкочастотный фильтр и особую формулу ресемплирования, чтобы сделать снимаемые данные применимыми (6000 значений в секунду мгновенно переполнили бы Excel).
На графике одной из тестовых “петель” видно, с какой настойчивостью GPU Boost пытается вмешаться и ограничить энергопотребление. Усреднённое значение — это 287,1 Вт, а без ресемплинга — 286,9 Вт. Эти результаты практически идентичны, а разница не превышает погрешности измерения, что подтверждает точность наших данных.
Игровая петля, максимальный разгон, мониторинг энергопотребления, Вт, (меньше — лучше)
Отдельные пики выходят за границу в 300 Вт, но среднее игровое энергопотребление держится в пределах 290 Вт. Получить результат свыше 300 Вт на немодифицированной карте просто невозможно — об этом позаботилась встроенная инжененерами Nvidia защита.
Разгон видеокарты Nvidia GeForce GTX 1080 Ti | Эффективность на разных тактовых частотах
Посмотрим на результаты в The Witcher 3. Некоторые читатели просили нас использовать какую-то другую игру, а не Metro: Last Light, и мы откликаемся на их просьбу. После ряда экспериментов, мы выяснили, что более высокая кадровая частота при разрешении 2560 х 1440 точек создаёт в этой игре более стабильную нагрузку, чем 3840 х 2160, поэтому мы использовали именно такие настройки.
Для оценки эффективности работы карты мы постепенно увеличивали тактовую частоту шагами по 100 МГц в рамках доступного в режиме GPU Boost диапазона. Поскольку графические процессоры могут относиться к разным категориям качества, мы не понижали напряжение вручную, а вместо этого установили разумную базовую частоту и понижали энергопотребление до наиболее благоприятного значения при сохранении стабильности работы.
Для каждого значения частоты мы прогнали по пять тестовых последовательностей и отбросили лучший и худший результаты. Финальный результат получился путём усреднения оставшихся трёх результатов. Естественно, что с повышением частоты круто увеличивается и энергопотребление, а кривые для средней и минимальной частоты кадров демонстрируют противоположное поведение. Любопытно, что эта тенденция больше проявляется для минимальной, чем для средней частоты кадров.
Энергопотребление, тактовая частота и производительность, энергопотреблением в Вт (меньше — лучше), кадры в секунду, МГц
Впечатляющий рост скорости происходит практически в течение всего процесса повышения тактовой частоты GP102 до максимума, хотя производительность масштабируется не столь идеально. Другими словами, чем выше постоянная частота GPU Boost, тем выше и реальная частота кадров. Возможно, модификация регуляторов напряжения (как та, что мы видели у Titan X), даст ещё больший рост производительности. Однако в нашей немецкой лаборатории всего один экземпляр GeForce GTX 1080 Ti и пока мы не станем рисковать.
Разгон видеокарты Nvidia GeForce GTX 1080 Ti | Измерения температуры и в инфракрасном спектре
Для достижения высоких тактовых частот GPU Boost требуется поддержание температуры процессора в районе 40°C. Единственный способ добиться этого — использовать систему водяного охлаждения с открытым контуром. Наше решение позволило добиться разницы в 7°C между температурой процессора и температурой воды, выходящей из водоблока. Разумеется, мы не устанавливали активную пластину Aquacomputer. Измерения снимались после 30-минутного прогрева в нашей закрытой тестовой системе.
Результаты оказались великолепными! Даже на максимально разогнанной частоте температура графического ускорителя Nvidia GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition не превышала 44°C.
| Пиковая температура | |
| Датчик на графическом процессоре | 44°C (GPU-Z) |
| Корпус графического процессора | 43,7°C (инфракрасная камера) |
| Вода (на впуске) | 28,2°C (датчик в фитинге) |
| Вода (на выпуске) | 36,7°C (датчик в фитинге) |
| Регуляторы напряжения | 55,6°C (инфракрасная камера) |
| Блок памяти | 52,3°C (инфракрасная камера, область с наивысшей температурой) |
| Температура окружающей среды | 22,1°C (инфракрасная камера, область референсных замеров) |
На фотографиях, полученных с помощью инфракрасной камеры Optris PI640 хорошо заметна внушительная производительность охлаждения цельного медного водоблока.
Фото в инфракрасном спектре, игровая петля, водяное охлаждение, температура в °C
Сравнение со штатным воздушным кулером выходит просто печальное.
Фото в инфракрасном спектре, игровая петля, штатное воздушное охлаждение, температура в °C
Разгон видеокарты Nvidia GeForce GTX 1080 Ti | Выводы и заключение
Видеокарта GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition, точно так же, как и Nvidia Titan X (Pascal) до неё, становится настоящим графическим монстром, если вы обеспечите ей дополнительное охлаждение. Воздушный кулер не позволяет выходить на постоянную частоту свыше 1,9 ГГц, и даже при этом вы вынуждены мириться с очень высоким уровнем шума. Энтузиасты, способные потратить $700 на флагманский ускоритель, наверняка захотят вложиться в водяную систему охлаждения, позволяющую раскрыть весь потенциал этой видеокарты.
Водоблок повышает цену каждой карты примерно на $100, однако при должном уходе он может служить долгие годы. Полные комплекты водяных систем охлаждения стоят от $300 (без блока для видеокарты), и их покупка имеет смысл как единовременное вложение. Если вы располагаете свободными средствами, то вам понравится результат. В противном случае, вы скорее всего захотите купить закрытые наушники.
