2015-03-24
全新「GM200」繪圖核心
NVIDIA GeForce GTX TITAN X
文: John Lam / 評測中心


NVIDIA 18 日正式發佈「 Maxwell 」 GPU 微架構頂級型號「 GeForce GTX TITAN X 」繪圖卡,採用全新「 GM200 」繪圖核心內建高達 3072 個 CUDA Cores ,擁有 384Bit 記憶體介面、 12GB GDDR5 記憶體,其性能足以應付最新 3D 遊戲大作在 4K 解析度下特效全開,並為即將上市的 DX12 遊戲作好準備。



NVIDIA GeForce GTX TITAN X 繪圖卡

 

Titan X

圖為 NVIDIA 最新「 GeForce GTX TITAN X 」繪圖卡,主要針對遊戲開發商及發燒級遊戲玩家市場,是現時市場上唯一支援 DirectX 12 API 中最新 Level 12.1 功能的繪圖卡產品,今代產品外觀仍沿襲 NVIDIA 高階繪圖卡一貫設計,渦輪散熱風扇配合 Dual Slot 導風管設計,頂端設有發出 LED 綠光的 GEFORCE GTX 字樣,散熱外殼上標誌了「 TITAN 」字樣,但散熱器外殼改用黑色設計,「 TITAN 」字樣則為銀色,成為與 「 GTX TITAN 」 及「 GTX TITAN Black 」兩款產品的外觀區間。

 

「 GeForce GTX TITAN X 」繪圖卡尺寸為 26.67cm x 11.12cm ,支援 PCI-Express 3.0 繪圖接口, 產品最高功耗為 250W ,需外接 6+8 Pin 輔助電源接頭,最高可支援 4 Way SLi ,雖然官方建議電源供應器最低為 600W ,但為了系統穩定需要,還是建議使用 800W 或以上,官方建議售價為 US$999 美元 ( 不含稅及運費 ) 。

 

GM200
NVIDIA GM200-400-A1 繪圖核心

 

拆下散熱器後,可以看到 NVIDIA 「 GeForce GTX TITAN X 」採用全新 GM200-400-A1 繪圖核心, 28nm 制程由 TSMC 代工,生產週期為 2014 年第 47 週,晶片內含約 80 億個電晶體, Die Size 為 601mm² ,擁有 6 個 GPC 圖形處理群, 24 個 Maxwell SMM 模組,合共 3072 個 CUDA Cores 、 192 個 Texture Unit 及 96 個 ROP 單元。

 

「 GeForce GTX TITAN X 」的 GPU 核心時脈為 1,000MHz Base/1,075MHz Boost Clock ,由於 ROP Unit 大幅提升了一倍,因此在 Pixel Fillrate 能力上大幅提升至 96GP/s ,相較上代「 GTX TITAN Black 」為 42.7GP/s ,性能提升達一倍。鑑於現今遊戲開始減少 Texture 的使用比例, 「 GM200 」繪圖核心內建的 Texture Unit 亦比上代 「 GK110 」 減少,因此「 GeForce GTX TITAN X 」的 Texture Fillrate 為 192GT/s ,相較「 GTX TITAN Black 」的 213GT/s 略低。

 

在運算能力方面,「 GeForce GTX TITAN X 」由於擁有較多 CUDA Cores ,加上經改良的 SMM 模組設計,在 Single Precision 運算能力進一步提升至 6144 GFLOPS ,但 NVIDIA 卻取消了 「 GTX TITAN X 」 的 Double Precision 加速功能,令其 Double Precision 大幅落後 「 GTX TITAN 」 與 「 GTX TITAN Black 」。

 

 GeForce GTX
Titan
GeForce GTX
Titan Black
GeForce GTX
Titan X
GPUGK110GK110GM200
CUDA Cores268828803072
Texture Units224240192
ROPs484896
Base Clock8378891000
Boost Clock8769801075
Pixel Fillrate (GP/s)
40.242.796
Texture Fillrate (GT/s)
188213192
Single Precision (GFLOPS)
450051216144
Double Precision (GFLOPS)
15001707192

 

以往「 TITAN 」系列定位於頂級遊戲繪圖卡與專業繪圖卡之間,擁有完整 Double Precision 雙精度運算能力,相較一般遊戲市場的 GeForce GTX 繪圖卡,其 Double Precision 速度是 Single Precision 的 1/24 , 「 GTX TITAN 」與 「 GTX TITAN Black 」則可在驅動程式中啟動 Double Precision 加速提升至 Single Precision 的 1/3 ,「 GTX TITAN X 」則取消了這項功能。

 

因此,「 GeForce GTX TITAN X 」的 Double Precision 運算能力只有 192 GFLOPS ,相較 「 GTX TITAN 」及「 GTX TITAN Black 」 分別為 1500 GFLOPS 及 1707 GFLOPS 存在明顯距離,看來 NVIDIA 打算重塑「 TITAN 」系列的市場定位,與專業運算 GPU 產品劃下明顯區間。

 

GM200
支援 384Bit 記憶體介面、高達 12GB GDDR5 記憶體容量

 

「 GM200-400-A1 」繪圖核心內建 6 個 64Bit 記憶體控制器,支援 384Bit 記憶體介面,為了應付更高解析度的遊戲需求,今代 「 GeForce GTX TITAN X 」 內建 24 顆 SK hynix H5GQ4H24MFR-R2C GDDR5 記憶體顆粒,總容量高達 12GB ,相較上代「 GTX TITAN Black 」 的 6GB 多出一倍。

 

「 GeForce GTX TITAN X 」 的記憶體時脈為 7010MHz Data Rate ,總記憶體頻寬為 336.5GB/s ,數字上與上代 「 GTX TITAN Black 」 相同,但受惠於第三代 Delta Color Compression 引擎,其性能表現約等於上代 「 GTX TITAN Black 」 運作於 9300 MHz Data Rate ,記憶體子系統性能等於 「 GTX TITAN Black 」 的 446.4GB/s 頻寬。

 

GM200
內建 24 顆 SK hynix H5GQ4H24MFR-R2C GDDR5 記憶體顆粒

 

由於玩家們反映高階繪圖卡在完全負載下,經常出現元件發出高頻聲噪問題,「 GeForce GTX TITAN X 」的供電模組改用 XS DrMOS 供電模組設計,單一晶片集成驅動 IC 與 MOSFET ,相較傳統 MOSFET 設計效率進一步提升並有效減少雜訊產生,同時改用 POSCAP 固態鉭聯合物電容,相較一般固態電容更低 ESR 水平,擁有更優秀的穩壓及濾波作用,減低雜訊造成高頻聲噪的可能。

 

此外,「 GeForce GTX TITAN X 」供電模組提升至 6+2 相設計,更多的相位讓每顆 MOSFET 所需分擔的負載減少,同時 NVIDIA 修改了散熱器氣流設計讓 PCB 上的元件能夠更有效地把熱力帶走,工作溫度下降亦降低了雜訊產生,除了有效改善了高頻聲噪外,同時亦提升了產品的超頻能力, 「 GeForce GTX TITAN X 」 公板設計已提供了額外 10% 的 Power Target 進行超頻,而坊間更已出現能延伸至 140% 的非官方 BIOS 。

 

GM200
6+2 相設計並改用 XS DrMOS 配搭 POSCAP 電容

 

影像輸出方面,「 GeForce GTX TITAN X 」 的 Max Pixel Clock 由上代 「 GTX TITAN Black 」 的 540MHz 提升至 1045MHz ,顯示像素提升至支援 5120 x 3200 @ 60Hz (5K) 解析度,並可同時支援 4 組 4K 顯示屏輸出,提供了 3 組 DisplayPort 、 1 組 HDMI 及 1 組 Dual-Link DVI 輸出。

 

「 GeForce GTX TITAN X 」加入全新 HDMI 2.0 規格支援,上代 HDMI 1.4 版本最高可支援 4K @ 30Hz " 444 " RGB Pixels 或是 4K @ 60Hz YUV Pixels 格式,而全新 HDMI 2.0 版本則可以提供完整的 4K @ 60Hz " 444 " RGB Pixels 輸出,令畫質進一步提升。

 

內建的 NVENC 編碼引擎被進一步強化,除了其 H.264 影像編碼速度相較「 Kepler 」繪圖核心提升 2.5x 外,更加入 ShadowPlay 追加 4K @ 60fps 硬體影像編碼支援。此外,今代的 NVENC 編碼引擎加入了 H.265 HEVC 編碼, H.265 編碼在相同畫質下相較 H.264 更加節省頻寬。

 

GM200

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