Přehled desktopových grafických čipů

Po téměř půlročních odkladech plných mlžení a "zaručených" zpráv byla v březnu 2010 společností NVIDIA konečně odhalena nová architektura jejích grafických karet.

Nositelem nové architektury se stal grafický čip GF100, který se díky svému zaměření na 3D herní segment a zároveň na "profi" GPGPU stal nejkomplexnějším čipem v historii grafických akcelerátorů.

Při použití 40nm výrobního procesu činila jeho plocha přibližně 500 mm², složen byl z těžko uvěřitelného počtu 3200 miliónů tranzistorů a nesl celkem 512 Stream procesorů (tzv. CUDA cores).

Technologicky se nová architektura Fermi zaměřila na splnění požadavků DirectX 11, které NVIDIA do této chvíle "opomíjela", a také na GPGPU. Z toho mimo jiné vyplývá celá řada změn, které se týkaly samotného způsobu zpracování 3D grafiky. Pro více informací o nové architektuře nahlédněte do souhrnného článku Fermi (GF100): pohled na architekturu čipu.

Na čipu GF100 byly postaveny hned dva modely, které měly konkurovat do té doby kralujícím Radeonům série HD 5800. To se částečně podařilo, ovšem za cenu obrovské spotřeby a také zahřívání, které čip GF100 přinesl. Zajímavé určitě bude sledovat tuto architekturu na menším (např. 28nm) výrobním procesu.

Koncem března tedy na trh vstoupily modely GeForce GTX 480 a slabší GeForce GTX 470. Oba nesly "osekaný" čip GF100, z čehož bylo patrné, že ani jeden z nich ještě nebyl nejvyšším modelem. Možná v dalších revizích čipu bychom se mohli dočkat plného počtu 512 aktivních Stream procesorů.

GF GTX 470 měl čip taktovaný na 607 MHz a aktivních pouze 448 CUDA cores s frekvencí 1215 MHz. Zúžení doznala i paměťová sběrnice, přes jejíž 320 bitů bylo připojeno 1280 MB GDDR5 paměti s frekvencí 3348 MHz. TDP dosahovalo 215 W.

Silnější GF GTX 480 již měl aktivních 480 CUDA cores. Jejich frekvence pak byla 1401 MHz, samotný čip pak dosahoval 700 MHz. Širší 384bit paměťová sběrnice nesla 1536 MB GDDR5 pamětí taktovaných na 3696 MHz.

Díky spotřebě kolem 250 W byly na modelu osazeny 8pin a 6pin konektory přídavného PCIe napájení.

Dalším počinem, který rozšířil řadu Fermi, byla koncem května uvedená GeForce GTX 465. Postavená byla také na čipu GF100 a svými parametry odpovídala zhruba 2/3 hi-endové GTX 480. Aktivních měla pouze 352 CUDA cores, rovněž ROP a texturovacích jednotek bylo v poměru 2 ku 3 méně. Frekvence čipu byla stanovena na 607 MHz, CUDA cores běžely na 1215 MHz. I paměťová sběrnice se svou šířkou 256bit odpovídala 2/3 hi-endu a nesla GDDR5 grafické paměti o velikosti 1 GB a frekvenci 3206 MHz.

Osazení výstupů bylo standardní - 2x DVI a HDMI, samozřejmostí byla i přítomnost konektorů pro SLI. Spotřeba ve výši kolem 200 W si vyžádala přítomnost dvou 6pinových konektorů přídavného PCIe napájení.

Model byl směřován do vyššího mainstreamu (minimálně svou cenou), výkonově se postavil zhruba mezi Radeony HD 5830 a HD 5850.


V polovině července 2010 byla řada GTX 4XX rozšířena o mainstreamový model GeForce GTX 460, na jehož PCB se objevil nový grafický čip GF104. Architektura samozřejmě vycházela z hi-endového GF100, čip byl ale patřičně zmenšen. Vyroben je 40nm výrobním procesem, při ploše kolem 350 mm2 je složen z 1960 miliónů tranzistorů a nese celkem 336 CUDA cores, přičemž celkový počet je 384 (jeden výpočetní blok je tedy vypnutý. S grafickou videopamětí komunikuje pomocí 256bitové paměťové sběrnice.

Pokud se o jeho architektuře a technických parametrech chcete dozvědět více, pročtěte si naši recenzi GeForce GTX 460: Fermi jinak a lépe 1/2. Jak si vede po výkonové stránce zjistíte v druhé části recenze.

Model GF GTX 460 se na trhu objevil hned ve dvou variantách, kde jediným rozdílem je velikost osazené videopaměti a s tím spojená šířka paměťové sběrnice. Zatímco model s 1 GB paměti má 256bitovou, model s 768 MB se logicky musí spokojit se 192bitovou paměťovou sběrnicí.

Grafické čipy GF104 osazené na obou modelech nesou tedy 336 CUDA cores, jejichž frekvence je 1350 MHz. Samotný čip je v obou případech taktován na poměrně konzervativní hodnotu 675 MHz. Rovněž frekvence GDDR5 pamětí je shodná a dosahuje 3600 MHz. GeForce GTX 460 přinesla architekturu Fermi mezi běžné uživatele a díky tomu jsou oba mainstreamové modely poměrně úspěšné.


Nižší třídu v polovině září 2010 obohatil model GeForce GTS 450, v němž se usadil grafický čip GF106. Ten je složen z přibližně 1150 miliónů tranzistorů a nese celkem 192 CUDA cores, to vše na ploše přibližně 230 mm2. V útrobách čipu dále nalezneme 32 texturovacích a 16 renderovacích jednotek.

Model GeForce GTS 450 je taktován na 783 MHz a přes poměrně úzkou 128bitovou paměťovou sběrnici komunikuje s osazenou GDDR5 grafickou pamětí taktovanou na 3600 MHz. Frekvence CUDA cores pak dosahuje 1566 MHz. GTS 450 je díky svým technickým parametrům a prodejní ceně postaven zhruba proti Radeonu HD 5770. O tom, jak dopadlo jejich přímé srovnání, se můžete přesvědčit v naší recenzi.


V říjnu se dočkala i nejnižší třída, do které byl z OEM nabídky přesunut model GeForce GT 430. Ten nese grafický čip GF108, který je v podstatě polovinou GF106. Tranzistorů má tedy pouze 585 miliónů a CUDA cores 96, frekvence byla stanovena na 700 MHz. 128bitová paměťová sběrnice nese GDDR3 paměti taktované na 1600 MHz. TDP činí pouze 49 W. Je jasné, že nejde o výkonnou herní kartu, její uplatnění bude hlavně v multimediálních sestavách při přehrávání videa.


V listopadu 2010 na trh vstoupil nový grafický čip GF110, aby odstranil chyby předchozího hi-endového GF100, který byl sice nejvýkonnějším, ale za cenu obrovské spotřeby a s tím spojených teplot modelů GTX 4XX. GF110 sice mnoho změn nepřinesl, přesto se konečně na trh dostal zástupce Fermi s plným počtem 512 CUDA cores, navíc pracující na vyšších frekvencích. Další malá vylepšení se týkají například Z-Cullingu nebo FP-16 filtrování textur.

Jako první model s tímto čipem byl uveden GeForce GTX 580. Ten dostal plnohodnotný čip taktovaný na 772 MHz, CUDA cores tak tikají na 1544 MHz. Zrychlení se dostalo i osazené GDDR5 grafické paměti, jejíž frekvence je 4008 MHz. I nadále se k jejímu připojení využívá 384bitová paměťová sběrnice, velikost paměti dosahuje 1536 MB. Další informace o tomto modelu včetně výkonnostního srovnání s konkurencí naleznete v naší recenzi.

O měsíc později vyšel model GeForce GTX 570, který byl v duchu číselné řady v několika parametrech "osekán". Stejný grafický čip GF110 má tedy aktivních pouze 480 CUDA cores, ve stejném poměru jsou nižší i počty ROP (40 ze 48) a texturovacích jednotek (60 ze 64). Rovněž základní frekvence čipu je snížena na 732 MHz. Užší 320bitová paměťová sběrnice nese čipy GDDR5 o celkové kapacitě 1280 MB, jejich frekvence je 3800 MHz. I v případě tohoto modelu můžete využít naší recenzi, kde kromě srovnání s ostatními grafickými kartami naleznete i další zajímavé informace.


I leden 2011 byl u Nvidie poměrně bohatý a uvedeny byly v krátké době hned dva modely směřované do střední třídy. Jako první vyšla odlehčená verze GeForce GTX 460 SE, pravděpodobně hlavně z důvodu prodejnosti ne úplně povedených čipů GF104. Oproti GTX 460 má tak tento model vypnutý jeden blok (48 CUDA cores), aktivních je tedy pouze 288. Změnil se i poměr výpočetních jednotek. Zatímco texturovacích jednotek ubylo ve stejném poměru jako CUDA cores, ROP byly naopak navýšeny na 32, což je maximální počet, jaký čip GF104 nabízí. Frekvence byla stanovena na 650 MHz pro čip a 3400 MHz pro 1 GB GDDR5 grafické paměti, která využívá 256bitovou šířku paměťové sběrnice.

O týden později jsme se dočkali opravdového nástupce GTX 460 (a soupeře Radeonů HD 6800), který již přinesl plný počet aktivních 384 CUDA cores. Na trh totiž vstoupil čip GF114 a s ním i nový model GeForce GTX 560 Ti. Již podle názvu je pamětníkům jasné, jak sama Nvidia tento model vidí. Zkratka Ti (Titanium) byla již v dobách GeForce 2, 3 a 4 známkou výkonu atakujícího mnohem silnější soupeře. Přirovnání se mu také dostalo k legendární 8800 GT (G92), která svého času přinesla výkon 8800 GTX (G80) za poloviční peníze.

Model GTX 560 Ti staví svůj výkon hlavně na vysokých taktech, kdy čip dosahuje (na poměry GeForce dosud nevídaných) 822 MHz. Ani GDDR5 grafické paměti nezůstávají pozadu, 4008 MHz na 256bitové paměťové sběrnici znamená teoretickou propustnost přesahující 128 GB/s. Jak je vidět i z přiložené fotky, někteří výrobci sáhli po alternativním a účinnějším chlazení. O výkonu a srovnání s konkurenčními Radeony si můžete přečíst v naší recenzi.


Začátek února 2011 opět patřil čipu GF108, tentokrát v podání GeForce GT 440. I tento model, stejně jako je to u GT 430, pochází z OEM. Z označení je patrné, že se svými parametry a výkonem řadí nad GT 430, pořád se ale jedná o low-end. Zajímavostí je, že GT 440 určený pro OEM nese 144 CUDA cores, jejichž počet ale NVIDIA pro běžný trh snížila na pouhých 96. Texturovacích jednotek je 28, ROP 16. Frekvence čipu je 810 MHz. Model vychází ve dvou variantách, které se liší v typu osazené grafické paměti GDDR3 a GDDR5 a samozřejmě také v jejích taktech. Obě varianty pak využívají 128bitovou paměťovou sběrnici.

Pro OEM lowend dala Nvidia vzniknout kartě s označením GeForce GT 520. Ta je založena na jádře GF119 a o orientaci na nejnižší cenovou hladinu svědčí pouhých 48 CUDA jednotek a použití DDR3 pamětí komunikujících přes 64bit paměťovou sběrnici. Důležitou roli zde hraje spotřeba, která je 29 Wattů, takže mnoho výrobců sáhlo po pasivním chladiči. Jádro podporuje výpočty pomocí CUDA procesorů a Nvidia 3D Vision.

Později 14. května 2011 Nvidia doplnila low-endovou nabídku dvojicí karet pro OEM trh, GeForce GT 545 a GT 530. První zmíněná je založena na jádře GF106, které už známe z GeForce GTS 450. Oproti ní je ořezána na 144 CUDA jednotek, 24 TMU a 16 ROP. Existují verze s DDR3 nebo GDDR5 pamětmi, které se od sebe liší i šířkou paměťové sběrnice (192 vs. 128bit), taktem jádra a pamětí, (720 vs. 870 MHz, 1800 vs. 4000 MHz) a pochopitelně i spotřebou (70 resp. 105 W). Druhá zmíněná GT 530 nese jádro GF118, které je taktováno na 700 MHz. Karta dostala do vínku 96 CUDA procesorů a 128bit paměťovou sběrnici pro spolupráci s GDDR5 pamětmi.

Jako konkurenci pro mainstreamový AMD Radeon HD 6790 Nvidia uvedla GeForce GTX 550 Ti (jádro s označením GF116). Ta sází na relativně malý počet CUDA procesorů v kombinaci s jádrem na nadstandardně vysokých taktech (900 MHz). K dispozici má kromě zmíněných 192 CUDA procesorů i 32 TMU a 24 renderovacích jednotek. Z hlediska použitých pamětí se žádné překvapení nekoná a na kartách najdeme GDDR5 moduly, které s jádrem komunikují pomocí 192bit paměťové sběrnice.

Zda to stačí na výkon konkurence, si můžete přečíst ve srovnání dvou karet se stejným jádrem Duel: GeForce GTX 550Ti: Gigabyte vs. Palit. Zajímavostí je, že navzdory relativně vysokým taktům karta dobře snáší další přetaktování, a tak dokáže zamotat hlavu nejednomu zákazníkovi.

Koncem jara 2011 do už tak dost plného segmentu přišla GeForce GTX 560, která je založena na stejném jádře jako názvem velmi podobná GeForce GTX 560 Ti, tedy GF114. Rozdíl je v počtu aktivovaných CUDA procesorů, kterých je pouze 336, a samotné jádro běží na frekvenci o 12 MHz nižší, tedy 810 MHz. Ostatní parametry jsou velmi podobné, tedy 256bitová paměťová sběrnice a GDDR5 paměti na skoro totožných taktech, teoretická propustnost pamětí je tak nezměněna.

Útok na výkonového krále se ze stáje zelených dal čekat velmi brzy, a tak po několika týdnech od uvedení Radeonu HD 6990 představuje Nvidia konkurenční dvoučipovou kartu s názvem GeForce GTX 590. Ta má dvojnásobné parametry v porovnaní s GeForce GTX 580, pouze takty jádra a pamětí jsou o poznání nižší. Nízké takty měly za následek dvě věci. První, že se Nvidii nepodařilo převzít korunu krále výkonu, pouze dorovnala na velmi blízkou úroveň. Druhou, že se jí podařilo vyrobit relativně tichou a velmi výkonnou kartu.

Spotřeba GTX 590 je velmi podobná konkurenci, v číslech 365 W, po přetaktování ale společně s teplotou roste do vysokých hodnot. Zajímavou vlastností je možnost v ovladačích vypnout SLI ve hrách, kde podává horší výsledky.

U GDDR3 pamětí je jejich skutečná frekvence poloviční oproti té v tabulce.
U GDDR5 pamětí je jejich skutečná frekvence čtvrtinová oproti té v tabulce.