為您介紹 GeForce GTX TITAN

Hardware

美國田納西州的橡樹嶺國家實驗室 (Oak Ridge National Laboratory) 啟用了一台超級電腦。這台超級電腦是全球最快的電腦,每秒可以處理兩萬七千兆個浮點作業,遠超過先前的記錄保持者 (一萬一千兆)。為匹配這台電腦的空前效能,製造者將它取名為「Titan」,因此本公司也借用此名稱,推出全新的旗艦級繪圖卡: GeForce GTX TITAN


為您介紹 NVIDIA GeForce GTX TITAN。

GeForce GTX TITAN 所採用的 GPU 與橡樹嶺的破紀錄超級電腦,共有 18,688 設計完全相同,也因此大幅提升了單一 GPU 效能極限,每秒可處理空前的 4.5 兆個單精確度浮點作業。以平均數值來說,TITAN 與我們的旗艦單一 GPU 繪圖卡 GeForce GTX 680 相較之下,速度提升 35%,但根據我們的基準測試軟體資料顯示,在 2560x1600 的解析度下,遊戲效能最高可提升 85%。

GeForce GTX TITAN 於 2 月 25 日發售,建議零售價為 999.99 美元,並採用全新 GK110 Kepler GPU,完全展現尖端科技。GK110 的 CUDA 核心數量多了 75%、多了 6 個 SMX 單元,每一個繪圖處理叢集 (GPC) 也多配備一組 SMX,效能明顯超越 GTX 600 系列繪圖卡的 GK104 GPU。


GeForce GTX TITAN GPU 是由 71 億個電晶體所構成。對照組是 GTX 680 的 GPU「僅有」35 億 4 千萬個電晶體。

GeForce GTX TITAN GPU 對於 Surround 使用者而言,記憶體頻寬是原本的兩倍,而 VRAM 的容量則是原本的三倍。而對於學生、研究人員和工程師而言,本產品擁有 64 組雙精確度核心,能提供 1.3 Teraflop 的雙精確度效能;此效能以往僅能由搭載 Tesla 技術的工作站和超級電腦提供。

規格 GeForce GTX TITAN GeForce GTX 690 GeForce GTX 680 GeForce GTX 670 GeForce GTX 660 Ti GeForce GTX 660 GeForce GTX 650 Ti GeForce GTX 650
晶片 GK110 2 x GK104 GK104 GK104 GK104 GK106 GK106 GK107
CUDA 核心 2688 3072 1536 1344 1344 960 768 384
基礎時脈 837 MHz 915 MHz 1006 MHz 915 MHz 915 MHz 980 MHz 928 MHz 1058 MHz
加速時脈 876 MHz 1019 MHz 1058 MHz 980 MHz 980 MHz 1033 MHz
記憶體配置 6 GB 4 GB 2 GB 2 GB 2 GB 2 GB 1 GB 1 GB
記憶體速度 6.0 Gbps 6.0 Gbps 6.0 Gbps 6.0 Gbps 6.0 Gbps 6.0 Gbps 5.4 Gbps 5.0 Gbps
記憶體頻寬 288 GB/s 384 GB/s 192 GB/s 192 GB/s 144 GB/s 144 GB/s 86.4 GB/s 80 GB/s
電源連接器 1 x 6-pin
1 x 8-pin
2 x 8-pin 2 x 6-pin 2 x 6-pin 2 x 6-pin 6-pin 6-pin 6-pin
輸出 DL-DVI-I
DL-DVI-D
HDMI
Mini-DP
2 DL-DVI-I
DL-DVI-D
Mini-DP
DL-DVI-I
DL-DVI-D
HDMI
Mini-DP
DL-DVI-I
DL-DVI-D
HDMI
Mini-DP
DL-DVI-I
DL-DVI-D
HDMI
Mini-DP
DL-DVI-I
DL-DVI-D
HDMI
Mini-DP
DL-DVI-I
DL-DVI-D
HDMI
DL-DVI-I
DL-DVI-D
HDMI
TDP 250 W 300 W 195 W 170 W 150 W 150 W 110 W 64 W
SLI 選項 三向 四向 三向 三向 三向 雙向
價格 $999 $999 $499 $399 $299 $229 $149 $109

次世代架構

採用雙 GPU 的 GeForce GTX 690 是結合美麗外觀與極致工程的傑作,相較於單一 GPU 的 GTX 680,噪音更小、溫度更低。該產品精確無比設計出成就卓越的功能,將這些獲獎無數的先進冷卻系統元件運用在 GeForce GTX TITAN 上,更能與其匹配。


從 GeForce GTX Titan 的印刷電路板 (PCB) 開始,我們便開始以 GTX 690 獲獎無數的設計進行改良。為達目的,我們將一組鋁製基板置於 GK110 GPU 周邊,以吸收 GPU、其他電路板元件及六組 500MB VRAM 晶片的熱度 (繪圖卡後方還有六組,總 VRAM 達 6GB)。針對 GK110 GPU 本身,我們採用日本知名公司「信越」所生產的全新散熱介面材質,散熱效能是 GTX 680 GPU 散熱膏的兩倍,使 GTX Titan 能以更高的時脈運作。


改良式設計使 GTX TITAN 的基礎時脈可設為 105MHz,比橡樹嶺超級電腦中的 Tesla K20X 繪圖卡基礎時脈還高。

為收集 GPU 和 VRAM 產生的熱能,我們在 GPU 中安裝了一組高效能銅製均熱板。如同 GTX 690 的均熱板一樣,能控制蒸發程序、降低溫度,效果比任何傳統散熱器和散熱管組件還要好。接著與覆蓋 GPU 和 VRAM 區域的延伸鰭片一同安裝的大型雙槽式鋁製散熱器,將散去均熱板的熱能。此機制可以提升區域的散熱程度,及冷卻系統的整體效率。

最後為了消除收集到的散去熱能,採用靜音材質的後方風扇會將熱能吹拂出通風口,降低繪圖卡元件的溫度。在 GTX 690 上,這台風扇位於中央,會將熱能吹拂至機殼當中,增加系統的整體溫度。這是因為這張繪圖卡前後都有安裝 GPU,因此必須盡可能使熱能散去。而 GTX TITAN 僅擁有前置 GPU、耗電量低,且擁有前述改良設計,因此能使用傳統後置風扇降低溫度,以提升時脈速度。

和 GTX 690 相同,TITAN 的外殼採用鑄鋁製作,不僅凸顯此繪圖卡的前衛設計,更使高規格的設計一覽無遺。透明聚碳酸酯板也強勢回歸,讓擁有者能透過它欣賞鎳板散熱鰭片。

外側邊緣配置一組以 LED 燈照亮的 GeForce GTX 標誌。此燈採用第三方工具,強度可手動調整,或依據 GPU 使用程度自動呈現明亮或黯淡,使透明外殼呈現酷炫效果。

綜合上述特色,所有冷卻功能與改良設計使 GeForce GTX Titan 成為史上最安靜、低溫和高效能的繪圖卡;下列資料可佐證。


在我們的測試中,一張雙向 SLI GTX TITAN 配置較單一 GTX 690 安靜 0.2 分貝,也較單一 GTX 680 安靜 2.7 分貝。

GPU Boost 2.0: 溫度即極限

在去年三月推出 GPU Boost 和 GTX 680 前,繪圖卡的時脈速度都由合成基準測試軟體的極高用電量來決定。玩遊戲時,GPU 耗電量數值鮮少達到如此高標。因為 GPU 缺少監控耗電量的方式,所以時脈速度十分保守,深怕 GPU 在緊要關頭超出功率上限而毀損。

利用 Kepler GTX 600 系列所提供的創新軟硬體,任何應用程式都能保證以基礎時脈運行,而如果還有額外功率,便會啟用加速時脈功能提升時脈速度,直到繪圖卡達到預設功率目標 (例如 GTX 680 為 170 瓦) 為止。這套動態時脈速度調整功能是由 GPU Boost 所控制,可監控大量資料且能每秒即時變更速度與電壓,確保執行任何應用程式時都能呈現最大效能。

然而,過去幾年經 NVIDIA 工程師細心評估 GPU Boost 後,發覺 GPU 溫度對效能的影響比耗電量更大。因此我們研發出 GPU Boost 2.0,能將 GTX TITAN 加速時脈持續提升,直到達 80C 預設溫度目標為止。相較於以出廠時脈執行的 GPU Boost 1.0,此變更功能可將效能提升 3-7%;與合作夥伴廠商所販售的出廠前超頻產品相比,效能也更佳。


GPU Boost 2.0 能將我們的 GTX TITAN 樣品提升加速時脈效能達 3-7%。

除了將功率為主的加速目標轉為溫度為主的目標外,我們也提供一般使用者更多微調 GPU Boost 效能的控制項。GPU Boost 2.0 的 80C 預設風扇聲過大?使用第三方軟體將溫度目標降低,便會發現風扇速度也立即降緩。不管噪音,只想獲得最佳效能嗎?就將目標提高到 80C 以上吧。

採用水冷配置後,不用再擔心溫度,使 GPU Boost 能大幅提升電壓與耗電量,將加速時脈提升至高標,完全發揮 Titan 的效能。

超電壓: 進入危險領域

想逼出 GeForce GTX TITAN 極限的擁有者,一定對上述提及之 GPU Boost 2.0 控制項感到滿意,但對於效能狂熱者,我們還提供了最終方案: 超電壓控制項。使用者能利用 GTX 600 系列繪圖卡所沒有的超電壓控制項,將耗電量與效能進一步提高,超越製造商所建議的安全範圍。若使用不當,可能會使 GPU 產生無法修復的毀損。

在閱讀並接受警告與毀損免責聲明後,GTX TITAN 擁有者可透過前述第三方 GPU Boost 2.0 控制面板啟用超電壓功能。不同繪圖卡製造商可能會限制超電壓的幅度,或是直接在 VBIOS 中停用此功能。

請注意,超電壓可能會使繪圖卡的保固失效,且持續超電壓可能會使 GPU 的矽迅速劣化,最終導致繪圖卡因電遷移而提前毀損。因此,雖然我們不建議您超電壓,但我們也不想限制效能狂熱者使用高階產品。

顯示超頻: 擺脫枷鎖

許多電腦玩家會啟用 VSync,避免產生幀數大於顯示器的更新率時所產生的撕裂破圖。大多數都鎖定在 60Hz,將每秒最大幀數限制在 60。

我們的工程師不喜歡這樣限制進步的科技,仔細研究了現今的 LCD 和 LED 背光螢幕,發現大多數均支援更高的更新率。因此,我們研發出了顯示超頻技術,讓 GeForce GTX TITAN 擁有者可以迅速且輕鬆地透過同樣控制 GPU Boost 2.0 的第三方工具,將更新率超頻。當然,此技術也能與智能垂直同步一同運作,讓遊戲能以超過 60Hz 的頻率在「60Hz」螢幕上遊玩不會有撕裂現象,也不會有一般垂直同步產生的延遲。


顯示超頻能與任何速度的面板作業一同運作,包含最新的 120Hz 螢幕。

GeForce GTX TITAN 效能: 您所嚮往的畫面

在本文的簡介中已提及,GeForce GTX TITAN 在平均數值上,比 GeForce GTX 680 快了 35%。此外,也多了 1,152 顆 CUDA 核心、多了 6 個 SMX 單元及增加 50% 的記憶體頻寬,這樣的表現並不意外。然而,此資料顯示在較高解析度並啟用硬體反鋸齒功能時,效能差異更大。

遊玩最新推出且配備需求高的「末日之戰 3 (Crysis 3)」時,在 1920x1080 解析度下採用最高遊戲設定,且啟用 4xMSAA 後,GTX TITAN 仍可輕鬆應付,每秒顯示幀數可達 60。這種卓越的效能一再出現在其他的測試中;而遊玩「F1 2012」時,每秒顯示幀數更出現了 154 的驚人數值。在遊玩素有現今系統殺手的「戰慄深隧 (Metro 2033)」,GTX TITAN 的每秒顯示幀數也能達到 50,比 GTX 680 的 31 還要快上 59%。

以平均數值而言,我們的出廠時脈 GTX TITAN 比 GTX 680 還快上 42%;若以出廠超頻或設定更高的溫度目標,此差異必會大幅增加。

在 2650x1600 解析度下,終於能讓 GTX TITAN 開始熱身,展示增加的記憶體頻寬如何在啟用高階硬體反鋸齒功能時,提高顯示幀數。遊玩「末日之戰 3 (Crysis 3)」時,GTX Titan 仍維持在可玩且順暢的每秒 40 張顯示幀數,但 GTX 680 僅能呈現無法順暢遊玩的每秒 28 張顯示幀數。

以平均數值而言,在高需求解析度下的顯示幀數比 GTX 680 還要快上 48%;此數值比遊戲建議規格還快上 35% 。

結合功能強大的 CPU、雙向和三向 GTX TITAN SLI 配置將呈現飛快的表現。為了示範這種表現並打破紀錄,我們與全球最佳超頻玩家 Vince "K|NGP|N" Lucido 合作。


使用以空氣吹拂的 GTX Titan 三向 SLI 配置來遊玩「末日之戰 3 (Crysis 3)」時,在 5760x1080 解析度下並使用最高遊戲設定與 4xMSAA,能以非常流暢的顯示幀數遊玩。不需要 LN2。

結論: 新的王者已誕生

GeForce GTX TITAN 是本公司所推出最快速的單一 GPU 繪圖卡,同時也是最為先進,採用最新科技、技術與材質從無到有製造而成的產品。

其架構、效能及效率將塑造出次世代消費性繪圖卡的輪廓;其創新的 GPU Boost 2.0 技術將受其他產品仿效;其尺寸與前所未有的靜音、散熱效能將孕育出全新超級電腦等級的遊戲用小巧電腦,從 Falcon Northwest 的 Tiki 開始。4.5 Teraflop 的功率能讓遊戲開發人員以革新的方式來製作遊戲。

GeForce GTX TITAN 是 NVIDIA 推出的極致電玩配備,是專為要求頂級效能的遊戲狂熱份子,以及想添購使用壽命較長的玩家所設計的產品。

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