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GeForce GTX 960 : une carte graphique performante et accessible

22/01/2015
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Milieu de gamme

Succédant à Kepler, l’architecture Maxwell a été introduite début 2014 par le GM107 des GeForce GTX 750 et 750 Ti. NVIDIA l’a ensuite déclinée dans une version haut de gamme avec le GM204 dans les GeForce GTX 970 et 980. Aujourd’hui, avec le GM206 placé au cœur des GeForce GTX 960, Maxwell arrive enfin dans le segment très choyé des cartes graphiques de 200 à 250 €. Le GM206 succède ainsi au GK104 et la GeForce GTX 960 à la GeForce GTX 760. Mais où est donc passé la GeForce GTX 860 ? Dans les GPU mobiles destinés aux portables…

Le GM206

Le GM206 mesure 13 x 19 mm, soit 247 mm² et se compose de 2,94 milliards de transistors. A titre indicatif, le GK104 de la GeForce GTX 760 compte 3,54 milliards de transistors répartis sur 294 mm². La gravure étant toujours en 28 nm, le nombre de transistors par mm² est comparable.

 

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Image3Le GM206 est un demi-GM204 (GeForce GTX 980) ; il se compose de 2 Graphics Processing Clusters (GPC) avec chacun 4 Streaming Multiprocessors (SMM) et du GigaThread Engine se charge de la supervision. Les nouveautés de Maxwell se trouvent dans les GPC avec un PolyMoprhe Engine qui passe en version 3.0 et les unités SMM fortement rationnalisées par rapport aux SMX de Kepler. Dans chaque SMM, les 128 Cuda Core sont regroupés par 32 dans 4 unités plus autonomes. Ces dernières se partagent un total de 8 unités de texturing contre 16 dans Kepler. Par rapport aux SMX des GPU Kepler qui comptaient 192 Cuda Core, les SMM de Maxwell ne comptent plus que 128 unités de calcul.

 

Les unités retirées n’apportaient pas un gain de performances significatif alors qu’elles grevairnt la consommation et compliquaient fortement le travail des « schedulers ». Malgré cette simplification qui passe par la suppression de 50% des unités de texturing et de 50% des unités de calcul, un SMM (Maxwell) offre d’après NVIDIA aux alentours de 90% de la puissance de calcul d’un SMX (Kepler). La réduction du nombre d’unités explique la baisse du nombre de transistors, la taille plus faible du die et bien entendu la consommation nettement plus faible de la nouvelle architecture.

 

Par rapport à la première génération de GPU Maxwell (GM107), NVIDIA a augmenté la taille de différents caches. Chaque SMM dispose de 96 Ko de mémoire partagée et de 48 Ko de cache répartis en 2 x 24 Ko. Enfin, un cache L2 de 1 Mo est accessible à tous les SMM. Ces améliorations sont reprises directement du GM204…

 

Pour composer avec un bus mémoire 128 bits, NVIDIA a revu le sous-système mémoire. L’usage d’un moteur de compression de delta de couleurs de troisième génération combiné aux caches plus larges et à la simplification des SMM permettent à un GPU Maxwell d’utiliser 25% de bande passante mémoire de moins qu’un GPU Kepler pour une même tâche. Les « modestes » 112 Go/s offerts par les 2 Go de GDDR5 à 1750 MHz fournissent la même efficacité qu’une bande passante de l’ordre de 150 Go/s avec un GPU Kepler. C’est cependant moins que les 192 Mo/s d’une GeForce GTX 760…

 

Enfin, le nouveau moteur vidéo déjà présent dans le GM204 est repris et même amélioré étant donné qu’il apporte le décodage H.265 en plus de l’encodage. La GeForce GTX 960 supporte jusqu’à 4 affichages simultanés jusqu’en 4K MST et prend en charge la norme HDMI 2.0.

La GeForce GTX 960 de KFA²

Nous avons reçu de KFA² une GeForce GTX 960 EXOC équipée d’un système de refroidissement maison. Elle est cadencée à 1203 MHz de base avec un GPU Boost à 1266 MHz contre 1126 MHz et 1178 Mhz pour la carte de référence NVIDIA. Ce modèle est donc légèrement overclocké au niveau du GPU (+6,8%). En pratique, nous avons observé une fréquence GPU Boost de 1367 MHz lors des tests. Les 2 Go de GDDR5 fonctionnent par contre à 1753 MHz comme escompté.

Image4 Le système de refroidissement utilise trois heatpipes : 2 de 6 mm et 1 gros de 8 mm. Ils conduisent la chaleur dans un radiateur de 200 x 70 mm composé de plus de 40 ailettes. La ventilation est assurée par deux ventilateurs PWM de 88 mm. Le VRM est surmonté par un radiateur indépendant qui profite du flux d’un des ventilateurs. Le dos de la carte est renforcé par une back plate.

 

Une prise d’alimentation PCI- Express à 8 broches est présente même si NVIDIA recommande simplement une 6 broches ; la consommation typique annoncée étant de seulement 120 watts.

Performances

Nous avons monté la GeForce GTX 960 dans notre configuration de référence : un Core i7 3770K secondé par 2 x 4 Go de DDR3-1866 CL9 installés sur une MSI Z77-GD65. La GeForce GTX 780 qui siège dans notre machine de test fait office d’étalon. Nous avons également utilisé une GeForce GTX 680 à titre indicatif.

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Les performances de la GeForce GTX 960 sont étonnantes compte tenu de ses spécifications plutôt modestes à côté de celles de la GeForce GTX 760. Avec un gain de performances de l’ordre de 12% par rapport à la GeForce GTX 760, la GeForce GTX 960 n’affole pas trop les chronos. Le changement de génération a déjà occasionné des écarts plus importants.

Overclocking

Nous avons fait quelques essais d’overclocking avec la KFA² GeForce GTX 960. En augmentant la fréquence du GPU de 150 MHz (soit 1353 MHz) et celle de la mémoire de 100 MHz (soit 1853 MHz) via AfterBurner, le score Fire Strike du 3D Mark passe ainsi de 6623 à 7133 (+7,7%). D’après les logs d’AfterBurner, le GPU Boost atteint en pratique 1516 MHz et il est maintenu durant tout le bench. Nous n’avons pas augmenté la tension du GPU lors de l’overclocking.

Autres nouveautés

Surfant sur la vague 4K, la technologie DSR (Dynamic Super Resolution) permet au GPU de calculer une image en 4K qui sera réduite en 1920×1080 avant l’affichage. Cet Anti-Aliasing (AA) de type Super Sampling offre une très bonne qualité d’image (comme tout AA de ce type). NVIDIA illustre l’amélioration en comparant le rendu d’une GeForce GTX 660 en MSAA 8x (le maximum possible pour cette carte) à celui d’une GeForce GTX 960 en DSR 4K. La différence de rendu est évidente avec des textures bien plus nettes en DSR 4K.

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Les GPU Maxwell supportent également le MFAA (Multi-Frame Anti-Aliasing), un AA temporel de type Multi Sample peu gourmand en ressources. Il permet à la GeForce GTX 960 de faire tourner de nombreux jeux actuels à 60 fps en 1080p tout en bénéficiant déjà d’un effet d’anti-aliasing.

 

[youtube]http://youtu.be/Nef6yWYu0-I[/youtube]

 

Il n’est heureusement pas nécessaire d’être expert en cartes graphiques ni de comprendre comment fonctionnent toutes ces technologies et encore moins de passer un temps fou dans le panneau de configuration de la carte graphique ou des jeux. L’application GeForce Experience (compatible avec toutes les GeForce) permet de régler automatiquement de manière optimale les paramètres graphiques adaptés à n’importe quelle configuration. Bref, vous pouvez jouer directement dans les meilleures conditions. Shadow Play, qui permet de faire des vidéos tout en jouant, est bien entendu de la partie.

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Nuisances

Au repos, les ventilateurs tournent à 30% de la vitesse maximale soit ~900 rpm. En charge, la vitesse se stabilise vers 46% soit ~1385 rpm. A cette vitesse le niveau sonore n’est que de 34,6 dB(A). La carte est donc très silencieuse voire presque inaudible en jeu. Il a fallu forcer la vitesse maximale du ventilateur (3000 rpm) via AfterBurner pour mesure le niveau sonore max : 51,8 dB(A).

 

Côté température, le GPU n’a pas dépassé 72°C même sous FurMark et le ventilateur ne s’est pas emballé (1500 rpm) . La température étant franchement contenue, notre GeForce GTX 960 maintient son GPU Boost. La consommation de la configuration complète est de 46 watts au repos. Sous FurMark, elle grimpe à 182 watts. Alors qu’elle offre des performances comparables, la GeForce GTX 680 fait monter la consommation totale à plus de 265 watts. Les avancées de l’architecture Maxwell sont ici particulièrement visibles.

Conclusion

Image8La GeForce GTX 960 profite pleinement des avancées de l’architecture Maxwell. Ainsi, grâce un bus mémoire en seulement 128 bits, un die moins complexe, moins d’unités de calcul et de texturing, la GeForce GTX 960 profite d’une consommation très contenue, dégage peu de chaleur et se montre silencieuse. Dans ses conditions, le GPU Boost opère constamment. Malgré cette rationalisation, les performances de la GeForce GTX 960 KFA² utilisée dans notre test progressent en moyenne d’une dizaine de pourcents par rapport à la GeForce GTX 760.

 

La GeForce GTX 760 EXOC de KFA² profite d’un overclocking d’usine mais c’était aussi le cas (dans une moindre mesure) de l’Asus GeForce GTX 760 DirectCU II OC. Pour les cartes de référence, il faudra plutôt tabler sur un gain plus faible. L’overclocking permet cependant sans trop de difficultés de gagner  7%… NVIDIA a donc préféré mettre l’accent sur la performance par watt et de faibles nuisances que sur les performances pures.

 

La GeForce GTX 960 offre une connectique plus moderne qui faisait défaut à la GeForce GTX 760 avec notamment la gestion de l’HDMI 2.0. Elle supporte également plusieurs écrans 4K et prend en charge des résolutions allant jusqu’à 5K. On notera aussi l’arrivée d’un moteur de décompression H.265.

 

Au final, compte tenu de son prix (à partir de 199 €) et même si le saut de performances n’est pas si grand qu’attendu, la GeForce GTX 960 prend la relève de la GeForce GTX 760 avec succès.

 

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