Card đồ họa kiến trúc Maxwell

Các mẫu card đồ họa Test Lab thử nghiệm dựa trên chip đồ họa Nvidia Maxwell, vẫn áp dụng công nghệ sản xuất 28nm nhưng có hiệu suất tính toán cao gấp đôi đồng thời tiêu thụ điện thấp hơn đáng kể so với thế hệ trước.

Thiết kế

Các mẫu card thử nghiệm cùng sử dụng nhân đồ họa GM107, kiến trúc Maxwell vừa được Nvidia giới thiệu chính thức tại thị trường Việt Nam cách đây không lâu. Gigabyte GV-N75TOC-2GI và Zotac GTX 750 Ti 2GB trang bị GPU GeForce GTX 750 Ti với 640 nhân CUDA trong khi Zotac GTX 750 1GB chỉ có 512 nhân CUDA do sử dụng GPU GeForce GTX 750.

Cả ba mẫu card đồ họa trên vẫn áp dụng công nghệ sản xuất 28 nm nhưng có hiệu suất tính toán cao gấp đôi đồng thời tiêu thụ điện thấp hơn đáng kể so với thế hệ trước. Theo Nvidia cho biết, kiến trúc đồ họa Maxwell có hiệu suất tính toán trên mỗi watt điện năng tiêu thụ (GFLOP/w) cao hơn gấp đôi so với Kepler dù sử dụng chung quy trình sản xuất.

Sự thay đổi lớn nhất trong kiến trúc đồ họa mới là các SMM (Streaming Multiprocessor Maxwell) được chia thành 4 khối xử lý nhỏ hơn và có bộ đệm chỉ lệnh riêng. Điều này giúp kiểm soát tốt hơn việc sử dụng năng lượng của các nhân CUDA đang ở trạng thái nhàn rỗi đồng thời vẫn đảm bảo tính sẵn sàng của chúng. Với thiết kế mới này, hiệu suất trên mỗi SMM tăng khoảng 35% so với thiết kế Kepler.
Không chỉ vậy, bộ nhớ CPU và GPU của đồ họa Maxwell còn có thể tham chiếu lẫn nhau, cụ thể bộ nhớ GPU có thể đọc dữ liệu từ bộ nhớ CPU và   ngược lại. Điều này sẽ giúp các lập trình viên dễ dàng thiết kế phần mềm hơn. Hiện tại bộ nhớ GPU và CPU được phát triển dựa trên những công nghệ khác nhau và chúng hoạt động độc lập. Việc kết nối giữa hai loại bộ nhớ này dựa vào công nghệ ảo hóa giúp khối lượng công việc được phân bố và xử lý cùng lúc sẽ chính xác, hiệu quả hơn.

Ngoài công nghệ GPU Boost 2.0 với khả năng tăng xung GPU theo thời gian thực thì GTX 750 và 750 Ti còn được tích hợp cơ chế khử răng cưa mới FXAA (fast approximate anti-aliasing) và TXAA (temporal anti-aliasing) đạt hiệu quả cao hơn gấp nhiều lần so với cơ chế khử răng cưa truyền thống MSAA (multi-sample anti-aliasing).

Bảng so sánh thông số kỹ thuật bên dưới cho thấy GPU GeForce GTX 750 Ti có mức công suất tiêu thụ (TDP) là 60W và GTX 750 chỉ 55W trong khi khe PCI Express trên bo mạch chủ có thể cấp nguồn đến 75W. Điều này cũng đồng nghĩa với các mẫu card đồ họa trên sẽ không cần đến đường cấp nguồn bổ sung và người dùng cũng không phải quan tâm đến công suất bộ nguồn, đường nguồn +12V 6 chân khi nâng cấp. Tuy nhiên trên thực tế, do Gigabyte GV-N75TOC-2GI đã được nhà sản xuất ép xung sẵn khi xuất xưởng nên vẫn cần đường cấp nguồn phụ +12V 6 chân và bộ nguồn công suất 400W nhằm đảm bảo công suất khi hoạt động ở mức tải cao.

Gigabyte GV-N75TOC-2GI

Thuộc dòng card đồ họa đã được ép xung sẵn nên GPU của GV-N75TOC-2GI hoạt động ở xung nhịp cao hơn. Công nghệ tản nhiệt WindForce 2X với hai quạt làm mát 80mm cùng ống dẫn nhiệt (heatpipe) bằng đồng cỡ lớn tiếp xúc trực tiếp bề mặt GPU để tăng khả năng tản nhiệt.

Zotac GeForce GTX 750 và 750 Ti

Thiết kế sản phẩm có nhiều nét tương đồng, sử dụng cùng cỡ bo mạch (PCB) và hệ thống tản nhiệt chỉ trang bị 1 quạt làm mát loại 100mm. Lưu ý là Zotac không đề cập đến việc ép xung nhưng trên thực tế, cả hai mẫu card đồ họa của hãng đều được ép xung nhẹ nhằm mang lại hiệu năng cao hơn. Cụ thể GPU hoạt động ở xung nhịp 1.033MHz và 1.111MHz ở chế độ Boost so với mẫu card chuẩn Nvidia công bố là 1.020 và 1.085MHz.

Hiệu năng

Để đánh giá sức mạnh ba mẫu card trên, Test Lab sử dụng cấu hình thử nghiệm xây dựng trên nền tảng bo mạch chủ Gigabyte GA-X79-UP4 (chipset Intel X79), bộ xử lý Intel Core i7-4960X, hệ điều hành Windows 8 Pro 64 bit và trình điều khiển (driver) GeForce 334.89.

Ngoài những công cụ quy chuẩn đánh giá tổng thể hiệu năng là 3DMark 11 và Heaven DX11 Benchmark 4.0, Test Lab cũng sử dụng một số game DirectX 11 như DiRT 3, Alien vs. Predator và Resident Evil 6 để kiểm thử khả năng “chiến” game của card đồ họa ở độ phân giải 1280x720 pixel (HD 720p) và 1920x1080 pixel (HD 1080p).

Xét tổng thể, kết quả thử nghiệm cho thấy các mẫu card đồ họa đều lướt qua các phép thử với những điểm số “ấn tượng. Tuy nhiên ở độ phân giải 1920x1080 pixel, điểm số đạt trong các phép thử suy giảm đáng kể do thiết kế GPU GeForce GTX 750 và 750 Ti chủ yếu nhấn mạnh việc sử dụng điện năng hiệu quả của kiến trúc Maxwell.

Như đề cập trên việc cần thêm nguồn phụ và yêu cầu công suất bộ nguồn cao hơn (400W) đã giúp Gigabyte GV-N75TOC-2GI đạt kết quả cao hơn trong hầu hết các phép thử. Tuy nhiên, xét ở khía cạnh sử dụng năng lượng thì mẫu card đồ họa này lại có kết quả thấp nhất. Cụ thể trong phép thử đồ họa 3DMark, cấu hình thử nghiệm tiêu thụ 212,9W trong khi 2 mẫu card của Zotac lần lượt là 215,4 và 216,1W (tính theo trị số cao nhất).

Với các game thử nghiệm là DiRT 3, Alien vs. Predator và Resident Evil 6, cả ba card đồ họa cũng đạt kết quả khá tốt, khả năng xử lý hình ảnh trong game vượt “mốc chuẩn” 30 fps (khung hình/giây) ở độ phân giải full HD với chất lượng đồ họa được đẩy lên mức cao nhất, chẳng hạn với Alien vs. Predator, Zotac GTX 750 đạt 34,1 fps và cao nhất là Gigabyte GV-N75TOC-2GI với 37,2 fps. Tương tự khi đẩy chất lượng đồ họa của Resident Evil 6 lên mức cao nhất, các mẫu card thử nghiệm vẫn chứng tỏ được sức mạnh qua số khung hình xử  lý được và không xảy ra hiện tượng giật hình (lag) trong suốt quá trình thử nghiệm. Tham khảo chi tiết trong biểu đồ kết quả bên dưới.

Nhiệt độ, công suất tiêu thụ

Kiểm tra khả năng tản nhiệt card đồ họa và công suất tiêu thụ của cấu hình thử nghiệm (không bao gồm màn hình) qua phép thử đồ họa 3DMark 11, nhiệt độ và công suất hệ thống được ghi nhận qua phần mềm GPU-z và Logger Lite trong môi trường bình thường (khoảng 29 – 30 độ C).

Ở chế độ không tải, các mẫu card hoạt động êm, nhiệt độ GPU chênh lệch khoảng 3 độ C, trong đó thấp nhất là Gigabyte GV-N75TOC-2GI với 32 độ C, công suất cấu hình thử nghiệm là 82,3 W (lấy giá trị trung bình). Zotac GTX 750 Ti có nhiệt độ GPU cao nhất (35 độ C), công suất tiêu thụ 81,6 W và thấp hơn là mẫu GTX 750 cùng hãng chỉ 80,8W, nhiệt độ GPU 34 độ C.

Ở phép thử đồ họa 3DMark, việc Gigabyte GV-N75TOC-2GI sử dụng hệ thống tản nhiệt với công nghệ đặc trưng đã chứng tỏ được hiệu quả, quạt chạy êm, nhiệt độ GPU chỉ dao động ở mức 55 độ C, thấp hơn khoảng 9 độ C so với hai mẫu card đồ họa của Zotac.

Lời kết

Các mẫu card sử dụng nhân đồ họa GM107 hiện có giá từ 2,9 đến dưới 4 triệu đồng (tùy thương hiệu). Xét tỷ lệ p/p (hiệu năng/giá thành) thì đồ họa Maxwell GM107 sẽ là một trong những lựa chọn hấp dẫn hiện nay và cũng cạnh tranh trực tiếp với AMD Radeon R7 260 và R7 265.

Đây cũng là tin vui vì những mẫu card đồ họa dòng phổ thông có giá trong tầm 4 triệu đồng trở xuống vẫn có hiệu năng tương đối để chạy ứng dụng đồ họa hoặc chơi game, phù hợp với đa số người dùng hơn do chi phí bỏ ra không quá lớn.

PC World VN, 03/2014