Dopo aver pubblicato la preview tecnica della GeForce GTX 680, nella quale abbiamo analizzato dettagliatamente le novità architetturali, le feature e le caratteristiche costruttive implementate da Nvidia, passiamo alla nostra consueta recensione prestazionale per verificare su strada il comportamento di questo prodotto.
Questa volta non ci siamo limitati alla classica suite di test e giochi 3D, ma abbiamo effettuato una comparativa mirata con la diretta rivale, la Radeon HD 7970, sia in ambito GPU-computing che a parità di "frequenza di clock" ed approfondito il funzionamento della tecnologia GPU-boost rispetto al sistema Powertune di AMD sperando così di aver accontentato anche i palati più sopraffini!
Giunta sul mercato con quasi 3 mesi di ritardo e con una disponibilità che ancora oggi (ad un mese dal lancio) risulta limitata, la GeForce GTX 680 si fa perdonare perchè promette prestazioni superiori alla HD 7970 (nei giochi) ed insegue un'efficienza da primato grazie all'utilizzo di un die particolarmente compatto e di un'architettura (Kepler) "revisionata e più elegante" rispetto a quella della precedente generazione (Fermi).
La scheda è basata sulla GPU nome in codice GK-104 ed è stata sviluppata in maniera specifica per soddisfare le esigenze dei videogiocatori. Su questo modello qualsiasi dettaglio o scelta tecnica, compresi layout, componentistica e raffreddamento, serve allo scopo. NVIDIA batte esclusivamente sul chiodo del gaming e propone un parco software (driver e utility) che lavora in simbiosi con le nuove feature inserite. Alcune di queste sono molto utili ed interessanti e servono sicuramente a rafforzare il panorama videoludico su PC.
Le specifiche tecniche, confrontate con quelle di altri prodotti concorrenti, sono disponibili a questo indirizzo. Queste le caratteristiche rilevate da GPU-Z sul nostro modello. Ricordiamo che si tratta di una GTX 680 reference proveniente direttamente da Nvidia.
(NVIDIA GeForce GTX 680)
Nella tabella seguente abbiamo indicato le frequenze di clock di GPU e memorie video ed i voltaggi di alimentazione GPU in modalità Desktop 2D e Load 3D.
| Frequenze e tensioni (NVIDIA GeForce GTX 680) |
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| Freq. GPU (MHz) |
Freq. Memorie (MHz) |
Voltaggio GPU (V) |
|
| Desktop 2D | 324 | 648 | 0,987 |
| Load 3D | 1006~1124 | 6008 | 1,087~1,175 |
Non abbiamo riportato il valore di GPU-Boost (1058MHz) in quanto si tratta di un numero simbolico, o meglio, di una media che Nvidia effettuata tra tutte le frequenze di clock raggiunte in condizioni di Load 3D.
I test sulle schede grafiche sono eseguiti applicando scrupolosamente sempre le stesse condizioni di prova al fine di garantire una perfetta comparabilità degli stessi e la ripetibilità, quale requisito essenziale di qualunque test. Nella pratica scegliamo le sequenze che meglio si adattano alle nostre condizioni di prova, preferendo i titoli che contengono al loro interno un sistema di benchmark grazie al quale è facile escludere eventuali errori umani nelle misurazioni.
I test sono ripetuti per tre volte e nel momento in cui la varianza fra un risultato e l'altro dovesse risultare troppo elevata, il test viene ulteriormente ripetuto fino a scartare le cause che hanno determinato il risultato non conforme. Il sistema utilizzato include solo i componenti strettamente necessari mentre il sistema operativo è installato di fresco ed i software sono limitati ai giochi utilizzati per le prove con i rispettivi tool di benchmark.
La configurazione di prova include i seguenti componenti:
| Sistema di prova |
|
| Scheda madre | Intel DX79 LGA 2011 |
| Processore | Intel Core i7-3960X @4.2GHz |
| Memorie | 8GB DDR3 @1600MHz |
| Hard disk | Hitachi 500GB SATA2 |
| Alimentatore | Enermax MaxRevo 1350W |
| Sistema operativo | Windows 7 Ultimate 64-bit |
Il sistema installato e pronto per i test:
I driver utilizzati sono i GeForce 301.10 ufficiali.
Il confronto con le altre schede è stato effettuato mediante la nostra suite di benchmark (test sintetici e giochi) alle risoluzioni di 1920x1080 e 2048x1536, con e senza filtro Antialiasing. Per ogni test/gioco abbiamo riportato in una tabella il monitor della frequenza della GPU, della frequenza delle memorie, il carico di lavoro della GPU e la percentuale di consumo fatto registrare alla risoluzione più elevata con tutti i dettagli (filtri compresi) al massimo.
3DMark11
Benchmark sintetico sviluppato da Futuremark per testare le potenzialità di rendering 3D delle moderne GPU di AMD e nVidia compatibili con le DirectX11. Il test supporta l´illuminazione volumetrica, la tessellation, la profondità di campo e gli effetti di post processing, oltre alla simulazione della fisica.
Performance Preset
Extreme Preset
In entrambi i preset del 3DMark 11 la GTX 680 distacca nettamente la HD 7970. Il buon comportamento dell'architettura Kepler in questo benchmark lascia intendere un sostanziale passo in avanti rispetto a Fermi (GTX 580) nonostante la minore banda passante a disposizione verso le memorie GDDR5.
GPU-Boost
Sono ben evidenti i 6 test che compongono il benchmark: GT1, GT2, GT3, GT4, PT e CT. La linea arancione marca i 1058 MHz. Nvidia indica nel 3DMark 11 il worst-case scenario per la tecnologia GPU-Boost ma in realtà, nonostante questo sia l'unico test nel quale il clock del nostro sample è sceso sotto tale soglia, il sistema di overclock dinamico è riuscito a trovare spazio per aumentare la frequenza fino a 1124 MHz!
Unigine Heaven 2.5
Versione 2.5 del benchmark 3D "Heaven" basato sull´omonimo motore grafico proprietario Unigine in grado di sfruttare le API DirectX 11. Nelle nostre prove abbiamo cercato di evidenziare le differenze prestazionali con i seguenti settaggi della Tessellation: Disabled, Normal ed Extreme.
Tessellation: Disabled
Tessellation: Normal
Tessellation: Extreme
I passi in avanti fatti dall'architettura GCN di AMD con il dual-engine nella tessellation sono notevoli. Tuttavia Nvidia riconquista con Kepler un certo margine di vantaggio soprattutto in hard tessellation.
GPU-Boost
Dopo una partenza a 1124MHz la frequenza della GPU si attesta sui 1100MHz, con brevissimi cali ai cambi di scena. Nonostante questo sia un test sintetico che dovrebbe stressare al massimo la GPU siamo sempre sopra di 50 MHz rispetto a quella che Nvidia indica come la media del GPU-boost.
Alien vs. Predator
Alien vs. Predator: la versione originale progettata per console Atari subisce una profonda rivisitazione per essere adattata a sistemi DirectX 11, API delle quali sfrutta in particolare effetti SSAO (Screen Space Ambient Occlusion), di ombre dinamiche e di smooting delle curve dell´alieno.
1920x1080
2048x1536
Sia a 1920x1080 che a 2048x1536 la GTX 680 cede il passo alla Radeon HD 7970 una volta applicato il filtro AA al valore più alto.
GPU-Boost
La frequenza di clock più bassa fatto registrare dalla GPU è di 1084MHz; il picco è sempre di 1124MHz.
Battlefield 3
FPS bellico basato sull'engine Frostbite 2.0 di DICE. Il motore grafico è completamente compatibile con le DirectX 11 e gestisce in tempo reale: radiosity, rendering differito, sistema di collisioni Destruction 3.0 e animazioni ANT. Battlefield 3 mostra tutto quello che un sistema hardware moderno è in grado di fare grazie ad una qualità delle scene davvero impareggiabile. Per le nostre prove abbiamo utilizzato una sequenza fissa ed il tool di registrazione del framerate FRAPS.
1920x1080
2048x1536
Dai 16 FPS di vantaggio sulla HD 7970 fatti registrare dalla GTX 680 a 1920x1080 si passa ai soli 4 fps a 2048x1536 con MSAA a 4x. In quest'ultimo caso la maggior banda di memoria della HD 7970 consente di accorciare le distanze.
GPU-Boost
1124-1110-1090 MHz sono questi i tre valori che si alternano in BF3, con il TDP quasi fisso al 100%.
Dirt3
Gioco di guida arcade di tipo off-road e rally costruito intorno all'ultima versione del motore grafico EGO Engine di Codemasters arricchita con effetti DirectX 11.
1920x1080
2048x1536
Titolo "AMD gaming evolved" che però premia le due architettura Nvidia, a causa di un problema driver che AMD non riesce ancora a risolvere. La GTX 680 addirittura fa quasi concorrenza alle due HD 7950 in Crossfire!.
GPU-Boost
Anche in questo gioco siamo sempre sopra la media di GPU-boost indicata da Nvidia.
Just Cause 2
Action in terza persona con elementi da gioco di guida di tipo free roaming sviluppato da Avalanche Studios e pubblicato da Eidos Interactive. Basata sull' Avalanche Engine 2.0 il gioco sfrutta il rendering DirectX 10.
1920x1080
2048x1536
Stabile la posizione della GTX 680, sempre davanti alla HD 7970 con un margine che va dal +9 al +20%.
GPU-Boost
Il test parte dopo la prima discesa a 1019MHz, come intuibile dal carico GPU e dalla % del TDP. Per tutta la durata il valore più basso toccato è stato di 1071MHz.
Lost Planet 2
Avventura d´azione sci-fi di CAPCOM disponibile in versione DirectX 9 e DirectX 11 nella quale vengono pesantemente sfruttati effetti di tesselation.
1920x1080
2048x1536
Titolo del piano TWIMTBP (The Way It's Meant to Be Played) di Nvidia che fa segnare un vantaggio della GTX 680 che varia dal +17 al +21% sulla HD 7970.
GPU-Boost
Frequenza massima = 1124MHz, Frequenza minima = 1084MHz.
Mafia 2
Sviluppato da 2K Czech utilizza il motore grafico The Illusion Engine. Le nostre prove sono baste sul sistema di benchmark integrato.
1920x1080
2048x1536
Come evidenziato dalla una nostra precendente review, Mafia 2 scala malissimo in Crossfire. La GTX 680 è sopra alle due 7950 in CF alla risoluzione di 1080p senza filtri! Posizione persa una volta attivato l'AA, il divario aumenta salendo di risoluzione.
GPU-Boost
Metro 2033
Sparatutto in prima persona con ambientazione post-apocalittica sviluppato da 4A Games e pubblicato da THQ. Il gioco supporta appieno tutte le feature DirectX 11, come tessellation e DirectCompute, e per questo richiede molte risorse hardware.
1920x1080
2048x1536
Con l'MSAA attivo la GeForce GTX 680 si ritrova dietro la Radeon HD 7970, sia a 1920x1080 che a 2048x1536.
GPU-Boost
In evidenza i tre run del benchmark integrato in Metro 2033. Frequenza massima ancora 1124MHz, minima 1084MHz.
Shogun 2
Strategico in tempo reale sviluppato da The Creative Assembly e pubblicato da SEGA. Il motore grafico è stato aggiornato con la patch 2.0 alle DirectX 11 ed offre effetti avanzati di tesseletion, anti-aliasing ed ombre dinamiche.
1920x1080
2048x1536
Ecco l'unico titolo che manda in crisi la GTX 680 e non è un caso che si tratti di un gioco con la più rigorosa implementazione delle DX11. La GTX 680 non solo è sempre dietro la HD 7970, ma con l'MSAA deve cedere il passo anche alla HD 7950 e a 2048x1536 è addirittura superata dalla GTX 580. Il crollo finale è in buona parte da imputare alla banda di memoria.
GPU-Boost
La GPU lavora per l'80% al massimo della frequeza di clock settata dal GPU-boost (1124MHz) eppure le prestazioni registrate non riepecchiano questi valori, segno che il problema è altrove.
The Witcher 2
Gioco di ruolo di CD Projekt che sfrutta il motore proprietario Red Engine. Nonostante il supporto limitato alle DirectX 9 è uno dei titoli con la migliore grafica in circolazione, merito soprattutto dell'elevatissimo dettaglio poligonale e della massiccia presenza di effetti di post-processing.
1920x1080
2048x1536
Con questo titolo abbiamo deciso di effettuare una prova separata attivando l'uber sampling alla massima risoluzione. Si tratta di un'autentica opzione performance-killer in grado di mettere in ginocchio qualsiasi sistema a singola-GPU.
2048x1536 (UberSampling: Attivato)
Mancano i risultati del Crossfire a 1080p a causa di un problema con i driver Catalyst. Il vantaggio della GTX 680 sulla HD 7970 è minimo e si azzera quasi del tutto attivando l'Ubersampling a 2048x1536.
GPU-Boost
Il grafico si riferisce al run con l'Ubersampling attivo. Carico sulla GPU quasi sempre al massimo e frequenze di clock che variano da 1084 a 1124MHz.
Con l'architettura Kepler anche nVidia ha deciso di portare la tecnica DVFS (Dynamic Voltage and Frequency Scaling) nel mondo GPU. Questa tecnica è presenta da diverso tempo nel settore CPU e consente di adattare la frequenza ed il voltaggio operativo dei core in maniera dinamica a seconda dell'utilizzo, arginando i limiti di TDP.
Il nome scelto da Nvidia è GPU Boost ed il suo funzionamento è descritto nelle nostre pagine a questo indirizzo. Anche AMD ha una tecnica simile per le GPU - introdotta due anni fa con la serie HD 6900 e chiamata Powertune - che però si discosta per un'implementazione ed un fine diverso. Invece di monitorare in via analogica il consumo ed il voltaggio dalla sezione di alimentazione per combinare questi parametri con la lettura della temperatura della GPU e aumentare le frequenze di clock e di conseguenza le prestazioni, AMD utilizza un sistema completamente programmabile (digitale) che, insieme all'analisi in presa diretta di consumi, temperature e carico di lavoro, sfrutta complicati algoritmi di predizione per pianificare ed attuare scenari di funzionamento in tempo reale che mantengano costanti le prestazioni in qualsiasi condizione di utilizzo.
La scelta di AMD ha uno scopo ben preciso: assicurare che tutti i chip prodotti (ad esempio Tahiti XT) offrano le stesse prestazioni, indipendentemente dalla selezione e dalla resa. Nvidia con il GPU Boost non può garantire questo, perchè le variabili in gioco sono troppe (differenze di leakage tra chip e chip, condizioni di funzionamento diverse, temperature, tensioni, reffreddamento). Ecco perchè la casa di Santa Clara indica un valore medio di GPU Boost che equivale un po' ad ammettere che due GTX 680 non andranno mai uguale al 100%, anche a default.
Semplificando: quello di nVidia è un metodo indeterministico e quello di AMD un metodo deterministico.
Tra i pro e i contro di queste scelte bisogna ammettere che la tecnica di Nvidia è la più semplice da implementare (bastano pochi sensori ed il gioco è fatto) e agli occhi dell'utente è quella che dà maggiori risultati (la scheda si auto-overclocca). Sicuramente migliorerà con la prossima generazione di GPU se si troverà un modo per risolvere la "disparità" di risultato. La stessa AMD potrebbe adottarlo sulle proprie GPU trasformando il Powertune in un Boost controllato.
Come abbiamo visto nei precedenti test 3D, il nostro sample di GTX 680 è decisamente "fortunato" (probabilmente una GPU selezionata appositamente da Nvidia) e riesce a mantenere quasi sempre una frequenza di GPU boost vicina ai 1100MHz (50MHz sopra la media), ma non è detto questo si verifichi anche sui modelli retail o comunque su tutti gli esemplari.
Nvidia ha annunciato che svelerà la versione di Kepler destinata al mondo professionale il prossimo 15 maggio durante l'atteso GTC (GPU Technology Conference) di San Jose in California. Parliamo della GPU indicata con il nome in codice GK-110 realizzata sempre con il processo produttivo a 28nm ed accreditata di ben 7 miliardi di transistor (il doppio di GK-104!).
Essendo in questo momento la GTX 680 la scheda a singola GPU più veloce nel parco nVidia abbiamo deciso di effettuare lo stesso alcuni test in ambito GPU Computing e confrontarli direttamente con HD 7970. Da premettere che, al contrario del produttore di Santa Clara, AMD ha intrapreso con l'architettura GCN (Graphic Core Next) un progetto "più versatile" e che la GPU Tahiti XT si presta meglio, almeno sulla carta, all'elaborazione di calcoli tipicamente affidati alle CPU rispetto al GK-104.
I risultati non smentiscono la premessa. La Radeon HD 7970 è superiore alla GTX 680 soprattutto nei calcoli FP64 (double-precision floating point). Ovviamente mancano i test che sfruttano CUDA in quanto tecnologia esclusiva di Nvidia, in questo caso il confronto andrebbe fatto internamente con la GTX 580 (Fermi) e tenendo sempre in considerazione che macchina/ecosistema (software e driver) CUDA non è ancora partita (o meglio: è ancora in fase di "rodaggio") per l'architettura Kepler.
Il grafico seguente è frutto di una richiesta di un utente del nostro forum intenzionato a conoscere il comportamento delle Radeon HD 7970 in-game nei confronti della GeForce GTX 680 "a parità di frequenza di clock". Si tratta di una prova che all'apparenza non ha molto senso perchè coinvolge due architetture differenti ma è supportata dal fatto che quasi tutte le HD 7970 sono in grado di raggiungere le frequenze della GTX 680, sia per la GPU che per le memorie, senza necessità di overvolt, e potrebbe aiutarci a capire qual è il target a cui aspira AMD per una eventuale revisione di Tahiti.
Come notato in precedenza il nostro sample di GTX 680 ha fatto registrare una frequenza media di clock per la GPU vicina ai 1100 MHz; nonostante questo abbiamo deciso di impostare per la nostra HD 7970 la frequenza di di GPU boost suggerita da nVidia (1058MHz) perchè quest'ultima dovrebbe rispettare quella misurata sulle soluzioni retail.
Il quadro emerso è leggermente a favore della HD 7970 overcloccata a 1058/6008MHz. La GTX 680 mantiene un buon margine in Dirt3 e continua ad essere davanti in 2 titoli TWIMTBP, ma subisce il sorpasso in Mafia 2, the Witcher 2 e Battlefield 3. Il divario in AvP cresce ma quello che più impressiona è il -37.5% in Shogun 2.
Temperature e consumi
Le temperature della GPU sono state rilevate tramite il tool GPU-Z cercando di far rimanere quelle ambientali costantemente sui 21°C.
La temperatura più alta in full-load nella nostra tabella non deve stupire più di tanto: escludendo la HD 7870 stiamo confrontando una scheda reference nVidia con soluzioni custom munite di dissipatori a singola o a doppia ventola assiale.
Consumi
I consumi si riferiscono all'intero sistema.
L'efficienza della GTX 680 vantata da nVidia è messa un po' in crisi in Battlefield 3, dove il consumo massimo rispetto agli altri titoli in prova risulta leggermente più alto. Questo perchè l'ottimizzazione implementata per lo shooter bellico di DICE non solo permette alla scheda di operare sempre al limite del TDP ma riesce a far lavorare quasi tutti i core della nostra CPU in full (Core i7-3960X 6C/12T, NDR). Premesso questo, siamo comunque in presenza di valori interessanti considerando il divario prestazionale tra le 6970 DC2 e la GTX 680 a parità di consumo o tra le 7950 OC edition e la GTX 680 a parità di processo produttivo.
A causa del GPU-Boost la pratica dell'overclock sulla GTX 680 è diversa da quella delle altre schede video. La frequenza di Base Clock non può essere modificata in nessun modo ma si può intervenire sull'Offset in modo da alzare il livello "minimo" di GPU-Boost. Quest'operazione va abbinata all'aumento del Power Target per non essere limitati dal TDP di default.
Una scelta del genere non crea problemi agli utenti che si dilettano a sperimentare piccoli incrementi ma mette in difficoltà i veri appassionati ed i professionisti dell'overclock perchè impedisce un controllo preciso sulla frequenza di funzionamento. Il range nel quale opera il GPU-Boost in automatico è troppo ampio e varia da applicazione e run.
Tramite il tool Precision X abbiamo impostato il valore di GPU Clock Offset a +200MHz ed quello di Memory Clock Offset a +520MHz, settando il Power Target al massimo consentito (+132%).
Di seguito i risultati ottenuti:
+18% nel 3DMark 2011 e +20% in Battlefield 3. Non male! Siamo esattamente a metà strada tra la GTX 680 a default e due Radeon HD 7950 in Crossfire.
Se siete esclusivamente dei videogiocatori in cerca della scheda video a singola GPU più performante in circolazione la principale strada da seguire è quella della GeForce GTX 680. Anche alla luce del recente ribasso prezzi praticato da AMD sulla Radeon HD 7970 la soluzione di Nvidia è a nostro avviso da preferire leggermente. Grazie ad una sapiente ottimizzazione hardware e software la GTX 680 si avvantaggia sulla rivale in quasi tutti i giochi e spesso lo fa con un discreto margine. Certo c'è l'incognita del GPU-boost che non assicura la ripetibilità e gli stessi incrementi per tutte le GTX 680 reference, ma questo non pregiudica il comportamento superiore della scheda. Inoltre, la GTX 680 dispone di feature inedite: FXAA embedded, Adaptive Vertical Sync, Frame Rate Target, tutte specifiche per gli appassionati (a tal proposito siamo rimasti stupiti dall'utilità della funzione di Adaptive Vertical Sync nel prevenire il fenomeno di tearing in presenza di giochi con framerate variabile tra i 30 ed i 60 FPS).
Nonostante la migliore qualità costruttiva, il maggiore quantitativo di memoria video e la bandwidth superiore offerta dalla Radeon HD 7970, la proposta di AMD non riesce a fare le differenza in ambito gaming con gli attuali titoli e a risoluzioni standard. Tuttavia il potenziale "nascosto" della GPU Tahiti XT si fa sentire proprio in quello che possiamo definire l'unico gioco con le "DX11 done right!": Shogun 2. A questo va aggiunto che la Radeon HD 7970 è stata downcloccata di fabbrica da AMD a 925MHz per massimizzare la resa produttiva (l'obbiettivo iniziale erano i 1000MHz), mentre la GTX 680 è stata overcloccata nell'ultimo spin da Nvidia proprio per superare la 7970. In questo senso la nostra prova "clock to clock" ha evidenziato una sostanziale parità tra le due architetture e lascia ben sperare per la futura revisione del chip.
Se oltre al gaming vi dedicate alle applicazioni GPU Computing e siete degli appassionati di overclock allora la situazione si ribalta. In questo caso è la HD 7970 a prendere un vantaggio sulla GTX 680. Come detto all'inizio la GTX 680 è una scheda votata ad un preciso settore e fa parte di una nuova strategia di Nvidia che tende, per il momento, a differenziare i diversi ambiti d'utilizzo. Ricordiamo che il chip "professionale" di Nvidia (nome in codice GK-110) deve ancora uscire (maggiori informazioni a riguardo saranno disponibili tra poco al GTC di San Jose). Per quanto riguarda l'overclock: il GPU-boost non vi consentirà di trovare il limite esatto di frequenza massima della scheda e attualmente non vi è modo per disabilitarlo (probabilmente si potrà fare su alcuni modelli custom di GTX 680).
