После выхода на рынок карт серии GTX2xx они стали объектом пристального внимания всех «железных» сайтов, о них было написано множество обзоров с игровыми тестами, разгоном и сравнением с конкурентами. Особый интерес вызвала видеокарта GeForce GTX 260 216pp как имеющая лучшее соотношение факторов цена/производительность. Поскольку это устройство до сих пор вызывает интерес потребителей и особенно энтузиастов, мы решили провести ряд экспериментов. Итак, в тестовую лабораторию ModLabs попала видеокарта производства GIGABYTE - GeForce GTX 260 OC.

Не совсем понятно, что значит добавка OC (overclock), потому как тактовые частоты ядра/шейдерного домена/памяти в точности соответствуют эталонным, рекомендованным самой NVIDIA.

Поскольку установка не fullcover водоблоков на видеокарту связана с некоторыми трудностями, такими, как необходимость охлаждения чипа NVIO2, системы питания, памяти, а также риском чрезмерно перегнуть плату, в начале решено было разогнать видеокарты со штатным охлаждением, скорость вращения турбины регулировались автоматически. Попросту говоря, был выбран режим «разогнал и забыл», который подойдет для любителей поиграть в игры, для таких людей разгон - дело не первой важности. Максимальные стабильные частоты составили 671(1446)/1272 МГц. Средний, ничем не выдающийся результат. Стабильность проверялась 10-ти кратным прохождением 3DMark 06 и двумя ночами игры в Crysis. Прирост производительности можно оценить по следующим результатам:

Прирост составил 12% относительно номинала. Если судить по сторонним обзорам [1], то GTX 280 быстрее GTX 260 (216pp) в среднем на 10-13%. Поэтому такой разгон позволяет вплотную приблизиться к более дорогому "родственнику". Обычный пользователь должен извлечь из этого только следующее - разогнав GTX 260 (216pp) можно получить производительность GTX 280, что, безусловно, приятно. Тем не менее, не всё так радужно, как того хотелось бы.  Дело в том, что в работе карты мы заметили неприятные особенности, а именно, механизм управления скоростью вращения турбины оставляет желать лучшего... При температуре чипа 80 градусов обороты турбины составили всего 1240 об/мин (39%). Для чипа с площадью подложки около 2000 мм2 работа с такими показателями температуры вызывает сильную деформацию подложки/платы и может привести к "отвалу" чипа. Поэтому необходимо позаботиться о лучшем охлаждении видеокарты. Изменение профиля работы турбины - самый легкий и наименее затратный способ. Для этого необходимо воспользоваться программой RivaTuner  и исправить профиль в разделе Главная -> Низкоуровневый разгон -> Кулер. Предварительно надо прейти на вкладку Реестр, изменить значение ключа RivaTuner\Fan\AutoFanSpeedControl на 3 и перезапустить RivaTuner, тогда вкладка редактирования профиля станет активной.

Таким образом были отвоёваны всего 5 градусов, но при этом практически не изменился уровень шума системы охлаждения (ощущение шумности системы охлаждения - субъективное).

С температурами разобрались, разгон на стандартной системе охлаждения провели, однако, ни то, ни другое не несёт особой смысловой нагрузки, так как в Сети полно подобных обзоров разного качества. Необходим шаг вперёд. Наше внимание привлёк тот факт, что до сих пор для видеокарт серии GTX260/280 в Сети присутствует только вольтмод GPU, и тот без снятия защит OVP (overvoltage protection) и OCP (overcurrent protection). А почему бы не сделать вольтмод памяти и не разогнать ее хорошенько, а заодно и посмотреть будет ли толк от ее разгона? Сказано - сделано. Новая цель - максимальный разгон памяти всеми доступными способами.
Как известно, в настоящее время на топовых видеокартах как производства NVIDIA, так и AMD преобразователи напряжения построены на базе ШИМ и драйверов производства фирмы Volterra, которая в свою очередь не открывает общий доступ к технической документации на свои изделия. Это создает трудность в разработке вольтмода для карт, основанных на таких микросхемах, но нет ничего невозможного…
Приступим к более детальному рассмотрению системы питания видеокарты:

Питание GPU имеет 3 фазы, выполнено на ШИМ Volterra VT1165MF и драйверах Volterra:

Надо сказать, что контроллер ШИМ довольно сложный, имеет вход управления по шине i2c, VID установку напряжения, а также  всевозможные защиты (OVP, OCP и тд). Нога VSEN на рисунке показана красной стрелкой.

Для повышения напряжения ее соединяют с землей через резистор 100-500 Ом, выкрутив его сопротивление на максимум. Точка, где припайка провода наиболее легкая, находится на другой стороне платы под микросхемой контроллера ШИМ. Возможные точки замера напряжения на GPU также показаны на рисунке. Мы не советуем подключать минусовой щуп тестера к корпусу системного блока, а также в отдаленные от видеокарты "земляные" провода, так как дельта земли в различных точках может достигать 0.1 В и замер напряжения таким способом будет давать ошибку до 0.1 В.

 

Честно говоря, бОльшая часть времени, отведенного на тестирование видеокарты, была потрачена на поиск способа обхода защиты от выключения видеокарты при напряжении GPU выше 1,35 В. К сожалению, квалификации вашего покорного слуги как  радиоинженера, не хватило для того, чтобы эту защиту отключить, однако в процессе был обнаружен ряд особенностей в работе защиты на GIGABYTE GeForce GTX 260:

1) При зависании видеокарты (Vgpu=1,4 В) напряжение с ядра не пропадает. Все защиты по току, которые были найдены, сбрасывали напряжение до 0 В.
2) При напряжении Vgpu=1,6 В на номинальных частотах видеокарта проходит все тесты. При увеличении/уменьшении частоты ядра/ШД хотя бы на пару мегагерц - моментальное зависание в тесте.

3) При увеличении напряжения Vgpu выше 1,6 В срабатывала защита по току и на выходе.
4) ШИМ контроллер VT1165MF имеет вывод power good. Это объясняет то, что видеокарта не стартует с напряжением на ядре выше 1,45 В.
Возможно, прошивка завышенных частот в BIOS  видеокарты + поднятие напряжения выше 1,35 В не будут приводить к зависаниям. Надеемся, что в нашем форуме, объединив усилия, мы сможем отключить эту защиту и разгоним.

На карте используются микросхемы памяти Hynix H5RS5223CFR-N0C

Для их питания используются 2 раздельных преобразователя  для получения напряжений VDDQ и VDD.

И здесь мы видим продукцию компании Volterra. Поиск вольтмодов на память ни к чему не привел, поэтому было решено разработать его самостоятельно…

На оба вольтмода потребовалось 2 часа времени. Мы выяснили, что у микросхем вывод обратной связи (Feed back) расположен так, как показано на рисунке (будет полезно для вольтмода других карт на аналогичных контроллерах):

 

Для повышения напряжения эти контакты нужно соединить с землей через подстроечные резисторы сопротивлением 22-47 кОм, предварительно выкрутив их сопротивление на максимум (иначе лишитесь памяти, не в буквальном смысле конечно!). Области платы, в которых производятся вольтмоды, показаны на рисунке:

Оптимальные точки припайки, а также точки замера напряжения находятся на обратной стороне платы и показаны на рисунке:

 

Теперь пришло время проверить, что же дает вольтмод памяти как в частоте, так и в «попугаях».
 
Для тестов использовалась вполне обычная и распространенная система:

 

Тестирование на стабильность работы проводилось 10-ти кратным проходом теста Mother Nature из пакета Futuremark 3DMark 2003 на максимальных настройках, а затем - тестирование в течение 1 часа программой VMT (любимая ремонтниками видеокарт и малоизвестная в оверклокерской среде). В ходе тестирования никакого дополнительного обдува карты не производилось, температура воздуха в комнате ~25 градусов Цельсия, обороты турбины в режиме Авто.
Для оценки прироста в результатах после разгона видеопамяти мы использовали тест Mother Nature из пакета 3Dmark 2003 на максимальных настройках, как наиболее чувствительный к частоте памяти. Для чистоты эксперимента все остальные условия были одинаковыми (частота GPU/SD, частота CPU, оперативной памяти, частота системной шины).
На номинальной частоте результат в Mother nature составил 189,5 кадр/с.

 

Начальные напряжения VDDQ=2,17 В, VDD=2,13 В. При этом максимальная стабильная частота работы памяти составила 1272(2544) МГц. Неплохо для памяти с латентностью 1 нс. 

Результат составил 205,2 кадр/с, что в процентном отношении к результату на номинальной частоте составляет 8,2 %. Не так уж и плохо, если учитывать тот факт, что никаких модификаций охлаждения, которые ведут к дополнительным расходам, не производилось.
После вольтмода напряжения VDDQ и VDD были увеличены до 2,21 В и 2,17 В соответственно. Максимальная стабильная частота памяти составила 1355(2710) МГц.

 

Результат 207,8 кадр/с. Прирост производительности по сравнению с номинальной частотой составил 9,6 %, а по сравнению с разгоном без модификаций 1,2 %. Короткие тесты для бенча память способна пройти на частоте до 1390(2780) МГц.

Быть или не быть вольтмоду памяти на GTX260 - спросите вы, стоит ли увеличение напряжения итоговых 12 % производительности? Обычному пользователю, несомненно, эту модификацию делать не стоит, но бенчеры оценят прирост. К тому же данная модификация может быть опробована на других картах, в которых применяются такие же контроллеры, и в тех случаях прирост может быть выше.

С точки зрения рядового пользователя видеокарты GeForce GTX 260 и GIGABYTE GeForce  GTX 260 в частности, являются неплохой покупкой, так как обладают рядом несомненных плюсов, основным из которых является безболезненное достижение частот, позволяющих получить производительность старших решений, при этом цена GTX 260 216pp будет примерно в 1,5 раза ниже. Из недостатков стоит отметить не совсем "аккуратное" управление скоростью вентилятора и тот факт, что под нагрузкой система питания видеокарты издает высокочастотный свист, который очень заметен на фоне работающего компьютера. Одним из вариантов устранения данной проблемы может быть включение Vsync. На этом мы не останавливаемся. В будущем мы планируем провести бенч-сессию этой видеокарты с использованием более эффективного охлаждения.

Be online, wait for extreme!


Благодарности и ссылки:

Редакция ModLabs.net выражает благодарность российскому предстваительству GIGABYTE technology за отданную на растерзание видеокарту :)

[1] http://www.overclockers.ru/lab/31045_4.shtml

 

ОБСУЖДЕНИЕ МАТЕРИАЛА В ФОРУМЕ ВЕДЁТСЯ В ЭТОЙ ТЕМЕ