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GeForce GTX Titan X : le jeu en 4K devient possible ?

GeForce GTX Titan X : le jeu en 4K devient possible ?
Par , Igor Wallossek

Le moins que l'on puisse dire, c'est que Nvidia fait preuve d'une sacrée dose de confiance envers sa nouvelle GeForce GTX Titan X. Comment expliquer autrement le fait que nous ayons reçu en test un unique exemplaire accompagné d'un écran Ultra HD, en l'occurrence un Acer XB280HK, le premier moniteur 4K compatible G-Sync ? La firme pense-t-elle sa nouvelle carte haut de gamme capable de faire fonctionner seule une machine de jeu en 3840 x 2160 ? Un tel exploit serait impressionnant !

La GeForce GTX 980 n'était pas suffisamment puissante pour faire tourner les jeux en 4K, du moins pas avec un niveau de détails élevé. Mais la GeForce GTX Titan X, elle, est basée sur le GPU GM200, qui contient huit milliards de transistors. Huit. Milliards. C'est presque trois milliards de plus que le GM204 de la GeForce GTX 980 et un de plus que le GK110 qui équipait la GeForce GTX Titan initiale.

Tous ensemble, ces transistors forment un die de 601 mm², environ 9 % plus grand que celui du GK110. Le GM200 est fabriqué selon le même processus, à savoir une gravure high-k metal gate en 28 nm ; il s'agit donc simplement d’un processeur plus complexe et de plus grande taille. Et pourtant le TDP de la carte est identique, à savoir 250 watts. Alors que les fréquences du GPU sont plus élevées et que la carte embarque deux fois plus de mémoire. À première vue, il semble qu'il y ait un problème dans les calculs, et pourtant...

À l'intérieur du GM200

À l'instar des GeForce GTX 980 et 970 que nous avons testées en septembre dernière, le GPU GM200 repose sur l'architecture Maxwell de Nvidia, réputée pour son efficacité. La principale différence réside dans l'ajout de deux blocs GPC (Graphics Processing Clusters) aux quatre du GM204. Sachant que chaque GPC contient quatre Streaming Multiprocessors, cela nous donne un total de 24 SMM sur le GPU. Multipliez ce chiffre par le nombre de cores CUDA par SMM (128) et vous arrivez à un total de 3072 sur la GeForce GTX Titan X. Les unités de textures, quant à elles, sont au nombre de huit par SMM, soit 192 au total. Avec une fréquence de base de 1000 MHz pour le GPU, cela donne un fillrate de 192 GTex/s (à titre de comparaison, celle de la GeForce GTX Titan était de 188 GTex/s, en dépit d'un nombre d'unités de texte plus élevés).

Comme les SMM du GM204, ceux du GM200 comportent 96 Ko de cache partagé et 48 Ko de cache L1/textures, soit deux fois plus que sur le GM107 qui équipe la GeForce GTX 750 Ti. Les autres éléments d'architecture restent toutefois pratiquement inchangés : chaque SMM est divisé en quatre blocs ayant chacun leur propre tampon d'instructions, leur propre warp scheduler et deux unités de dispatch. En fait, les similarités sont telles que le module de calcul en double précision (FP64) a encore et toujours une vitesse 32 fois inférieure à celle du FP32, alors que le GM200 est censé être au sommet de la gamme Maxwell. Soit dit en passant, la nouvelle Quadro M6000 subit le même sort. Si vous avez vraiment besoin de performances en FP64, Nvidia vous recommandera probablement l'une de ses cartes Tesla.


GeForce GTX Titan X
GeForce GTX 980
Radeon R9 290X
GeForce GTX Titan
Gravure
28 nm
28 nm
28 nm
28 nm
Transistors
8 milliards5,2 milliards6,2 milliards7,1 milliards
Fréquence GPU
1000 MHz
1126 MHz
Max. 1 GHz837 MHz
Shaders
3072
2048
2816
2688
Unités de texture
192
128
176
224
Fillrate textures
192 GT/s
172,8 GT/s
176 GT/s
188 GT/s
ROP
96
64
64
48
Fillrate pixels
96 GP/s
72 GP/s
64 GP/s
40 GP/s
Bus mémoire
384 bits
256 bits512 bits384 bits
Mémoire
12 Go de GDDR5
4 Go de GDDR5
4 Go de GDDR5
6 Go de GDDR5
Débit mémoire
7 GT/s
7 GT/s
5 GT/s
6 GT/s
Bande passante mémoire
336,5 GB/s
224,4 GB/s
320 GB/s
288 GB/s
TDP
250 W
165 W
250 W
250 W

Les quatre partitions ROP de la GeForce GTX 980 passent à six sur la GeForce GTX Titan X. Composées de 16 unités chacune, elles permettent donc à la carte de générer jusqu'à 96 pixels en nombre entiers de 32 bits par cycle. Les partitions ROP sont alignées avec des tranches de 512 Ko de cache L2, (le GM200 en comptant 3 Mo au total). Lors du lancement de la GeForce GTX 750 Ti, Nvidia indiquait que la grande taille du cache L2 servait à éviter les goulets d'étranglement provoqués par le bus mémoire relativement étroit de la carte (128 bits). Ce n'est plus vraiment une préoccupation avec le GM200, celui-ci disposant d'un bus de 384 bits alimenté par de la mémoire à 7 Gbit/s. Son débit maximal, annoncé à 336,5 Go/s, est identique à celui de la GeForce GTX 780 Ti et dépasse celui de la GeForce GTX Titan, de la GeForce GTX 980 et de l'AMD Radeon R9 290X.

Anatomie de la GeForce GTX Titan X

Nvidia a placé son GM200 sur un PCB de 26,5 cm qui ressemble fort aux autres cartes haut de gamme que la firme produit depuis maintenant plus de deux ans. Il existe certes des différences lorsqu'on examine l'objet de près, mais les similarités avec les modèles précédents s'étendent jusqu'aux dimensions, ce qui aura sans nul doute facilité la vie des concepteurs de cartes partenaires de Nvidia.

Même le nombre de puces mémoire entourant le GPU demeure inchangé ; par contre, celles-ci « pèsent » désormais 512 Mo pièce, ce qui porte la capacité totale de la carte à 12 Go. Sachant qu'il s'agit en outre de la GDDR5 la plus rapide de chez SK Hynix, on pourrait penser que Nvidia en fait un peu trop, même pour de la 4K. La firme indique toutefois qu'elle pense à l'avenir et que, si jamais une solution Surround composée de plusieurs écrans Ultra HD alimentés par trois ou quatre Titan X en SLI devait voir le jour, 6 Go n'auraient pas suffi.

Le PCB est recouvert d'une plaque qui refroidit plusieurs des composants disposés en surface ; elle est assortie d'une chambre de vaporisation en cuivre surmontée d'un radiateur en aluminium haut de deux emplacements. Le design de référence proposé par Nvidia reste fidèle au ventilateur centrifuge, qui aspire l'air ambiant du boîtier, le fait circuler sur la plaque et à travers le radiateur puis l'expulse par l'arrière. Bien que les ventilateurs de ce type aient tendance à générer plus de bruit que les modèles axiaux, Nvidia a amplement démontré sa capacité à limiter les nuisances sonores de ses cartes par le passé. La GeForce GTX Titan X ne fait pas exception à la règle.

L'ensemble de la carte est recouvert d'un cache en aluminium peint en noir et à la texture plus prononcée que sur les modèles précédents. Si vous vous rappelez de cette image dans notre article The Story of How GeForce GTX 690 And Titan Came To Be, dites-vous que cela y ressemble, mais sans l'éclairage verdâtre sous les ailettes du ventilateur.

Notons également que la plaque de renforcement arrière que l'on trouvait sur la GeForce GTX 980 manque ici à l'appel. Celle-ci était en partie amovible afin de faciliter la circulation de l'air lorsque plusieurs GTX 980 étaient utilisées en SLI, mais la Titan X est une carte plus gourmande en énergie, raison pour laquelle Nvidia s'en est purement et simplement débarrassé cette fois-ci, l'objectif étant de permettre aux cartes de respirer un maximum lorsqu'elles sont adjacentes. Cette omission ne nous manque pas particulièrement, mais il faut avouer que la plaque donnait à l'ensemble un look plus fini.

La GeForce GTX Titan X possède les même sorties vidéo que la GTX 980, à savoir un port DVI dual-link, un port HDMI 2.0 et trois DisplayPort pleine taille. Ces cinq connecteurs autorisent le branchement simultané de quatre écrans et, si ces derniers sont compatibles G-Sync, le trio de sorties DisplayPort 1.2 permet de monter une configuration Surround.

Tournée vers l'avenir

Outre les 12 Go de GDDR5 qui équipent la Titan GeForce GTX Titan X, Nvidia a souhaité attirer notre attention sur une série de caractéristiques qui, selon la firme, devraient lui permettre de faire face aux évolutions du marché pendant longtemps.

Lors de la dernière GDC, Microsoft a mentionné le fait que 50 % des cartes graphiques actuelles étaient compatibles DirectX 12 et que ce chiffre atteindrait les deux tiers d'ici les fêtes. Cela signifie que l'API sera prise en charge par une bonne partie du matériel disponible sur le marché d'ici la fin de l'année. Il convient toutefois de noter qu'il existera deux versions de DirectX 12 : 12.0 et 12.1. Selon Max McMullen (Microsoft), la version 12.0 permet de bénéficier de la plupart des avantages de l'API en matière de performances sur CPU, tandis que la 12.1 y ajoute la Conservative Rasterization et les Rasterizer Ordered Views (ROV), qui autorisent le développement d'algorithmes de rendu plus puissants.

Comme on peut s'y attendre de la part d'un GPU dit « tourné vers l'avenir », le GM200 prend en charge DirectX 12.1 (tout comme le GM204, soit dit en passant). Tous les GPU plus anciens, y compris le GM107 qui équipe la GeForce GTX 750 Ti, sont limités à la version 12.0. Nous avons demandé à AMD si ses puces GCN géraient DirectX 12.0 ou 12.1, mais un représentant de la firme nous a indiqué ne pouvoir répondre pour l'instant.

L'architecture Maxwell possède d'autres caractéristiques d'avenir ; certaines sont exploitables dès aujourd'hui, d'autres nécessitent que les développeurs les exploitent pour être utiles. Pour de plus amples informations sur la Dynamic Super Resolution, le Multi-Frame Samples Anti-Aliasing (une excellente manière de réduire l'incidence de l'antialiasing en 4K sur la Titan X, à ce propos), le VR Direct et la Voxel Global Illumination, nous vous conseillons de lire la page 2 de notre article consacré au lancement des GTX 980 et 970.