Обзор и тестирование видеокарты MSI GeForce RTX 3080 Gaming X Trio. Знакомство с новым поколением GeForce RTX

Компания NVIDIA сумела всех нас впечатлить анонсом новой серии видеокарт GeForce RTX, одновременно представив две топовые модели с выдающейся производительностью. Основные особенности архитектуры были рассмотрены нами в отдельном обзоре. Теперь настало время для знакомства с живым экземпляром GeForce RTX 3080. В наши руки сразу попала нереференсная модель линейки MSI Gaming X Trio. Изучим ее конструктивные особенности и сравним производительность с GeForce RTX 2080 Ti в разрешении 4K.

Архитектура Ampere

Вначале еще раз вернемся к архитектуре и отметим ключевые особенности нового графического процессора. Старшие игровые видеокарты GeForce RTX 3080 и GeForce RTX 3090 базируются на процессоре GA102. Он состоит из 7 кластеров по 12 мультипроцессоров SM в каждом.

Полноценный GA102 насчитывает 84 SM по 128 вычислительных ядра CUDA в каждом. Но полная конфигурация с 10752 потоковыми ядрами пока не задействована, и это привычная ситуация для игровых видеокарт. GeForce RTX 3090 использует 82 SM с 10496 потоковыми процессорами, а GeForce RTX 3080 задействует 68 SM с 8704 потоковыми процессорами.

Изменилась структура SM. Удвоено количество вычислительных ядер, половина из которых наряду с FP32 может работать с операциями INT32. В итоге один массив SM выполняет за такт 128 операций FP32 или 64 FP32 + 64 INT32. Изменилась структура кэш-памяти и ее пропускная способность. Ampere использует тензорные ядра третьего поколения для ускорения операций глубокого обучения, они поддерживают новые форматы вычислений для повышенной производительности и гибкости программирования. RT-ядра второго поколения ускоряют операции при просчете трассировки лучей, заявлено о двукратном росте быстродействия относительно первого поколения.

Один SM оперирует 4 тензорными ядрами и одним RT-ядром. В активе GeForce RTX 3090 328 тензорных ядер и 82 ядра RT, а у GeForce RTX 3080 это 272 и 68 ядра. Не сильно впечатляет на фоне 544 тензорных ядра и 68 RT-core у GeForce RTX 2080 Ti. Но благодаря более быстрым блокам общий вычислительный потенциал у новых видеокарт серьезно вырос. GeForce RTX 3080 обеспечивает до 238 TFLOPS в тензорных операциях вместо 108 TFLOPS у GeForce RTX 2080 Ti. Если сравнивать с прямым предшественником GeForce RTX 2080 Super, то разрыв колоссальный: пиковая производительность шейдерных блоков FP32 выросла в 3 раза, производительность RT-ядер выше в 1,7 раз, а тензорные блоки работают в 2,7 раз быстрее.

Среди новых возможностей заявлено ускорение Motion Blur в режиме с трассировкой лучей. Речь идет об эффекте размытия для движущейся геометрии, что усложняет просчет трассировки. Новые блоки RT смогут ускорить данный процесс на аппаратном уровне.

Тензорные ядра получили улучшения, которые реализованы в ускорителе вычислений NVIDIA A100. Они научились работать с новым типом данных TF32 и BF16. Поддерживается быстрый алгоритм работы с матричными данными во время обучения нейронной сети Fine-Grained Structured Sparsity.

Оптимизирована структура ROP. Они больше не привязаны к контроллерам памяти, а стали частью кластера GPC. Процессор GA102 насчитывает 112 ROP, у GeForce RTX 3090 активно 96 блоков, у GeForce RTX 3080 задействовано 88 блоков. Старший ускоритель обменивается данными по 384-битной шине, а GeForce RTX 3080 по 320-битной шине.

Специально для новых видеокарт NVIDIA и Micron Technology разработали новый тип графической памяти GDDR6X. В этой памяти реализован новый 4-уровненый метод амплитудно-импульсной модуляции, позволяющий удвоить ее пропускную способность. У GDDR6 передается два бита за цикл — по переднему и заднему фронту синхроимпульса. У GDDR6X передается два бита на фронт через кодирование разным уровнем напряжения, что дает в итоге четыре бита за такт.

Поддерживается механизм коррекции ошибок памяти, что ранее было доступно только в профессиональных ускорителях NVIDIA.

Полные характеристики новых видеокарт с сравнении со старыми моделями представлены в таблице.

Процессоры Ampere изготавливаются по 8-нм техпроцессу Samsung, разработанного специально для новых GPU. Но значительно выросший транзисторный бюджет не позволил удержать энергопотребление и тепловыделение новых продуктов в привычных рамках 250 Вт. Аппетиты GeForce RTX 3090 обозначены на уровне 350 Вт, у GeForce RTX 3080 это 320 Вт.

Из-за этого выросли требования к системе охлаждения. Поэтому новое поколение «радует» нас трехслотовыми видеокартами, которые ранее были редкостью. Сама NVIDIA подошла весьма изобретательно к конструкции референсных продуктов серии Founders Edition. Они получили специфический кулер с двухсторонним расположением вентиляторов и плату с V-образным вырезом.

Среди особенностей новой серии нужно отметить наличие нового аппаратного декодера видео. Это NVDEC пятого поколения, который на аппаратном уровне обеспечивает ускорение декодирования видео MPEG-2, VC-1, H.264 (AVCHD), H.265 (HEVC), VP8, VP9 и AV1 с разрешением до 8K. Блок аппаратного кодирования NVENC седьмого поколения обеспечивает кодирование видео на лету не только в 4K, но и в 8K. То есть у нас будет возможность записывать игровой процесс в 8K и даже вести трансляции в таком формате.

Для вывода изображения предусмотрены порты DisplayPort 1.4a и HDMI 2.1. Эти интерфейсы поддерживают до 8K при 60 Гц или 4K при 240 Гц, включая режим HDR.

NVIDIA расширяет программные возможности своих продуктов. Представлена новая технология передачи данных напрямую в видеокарту NVIDIA RTX IO, специальный режим уменьшения системных задержек NVIDIA Reflex, улучшенный режим DLSS 2.1 и другое. Обо всем этом мы подробно писали в первом обзоре Ampere.

Завершить вступление хотелось бы демонстрацией графики в новых RTX-бенчмарках Bright Memory Infinite и Boundary. Это игры ближайшего будущего, которые по максимуму используют возможности трассировки лучей RTX.

MSI GeForce RTX 3080 Gaming X Trio 10G

Пора перейти от теории к практике. Рассмотрим модель от MSI. Поставляется она в крупной коробке с изображением видеокарты непосредственно на лицевой стороне.

В комплекте есть инструкция и много дополнительной полиграфии. Присутствует специальная подпорка для видеокарты.

Пример использования этой подпорки представлен ниже.

Перед нами массивный «монстр» длиной 32 см и высотой чуть менее 6 см, т.е. видеокарта занимает три слота.

У видеокарты новый оригинальный дизайн, хотя сохраняется определенная визуальная преемственность с прошлыми MSI Gaming. Используются три вентилятора с особой крыльчаткой.

Обратная сторона полностью накрыта пластиной.

В углу расположено три 8-контактных разъема питания.

На боковой грани присутствуют логотипы.

Подсветка у этой модели предусмотрена для светлой полосы вдоль боковой грани и для логотипа MSI.

На заднюю панель вынесено три DisplayPort и один HDMI.

Теперь разберем видеокарту и взглянем на систему охлаждения. Первый сюрприз ожидает при снятии бэкплейта. Это не металлическая пластина, но она явно задействована как радиатор, что видно по большому числу термопрокладок в горячих зонах платы.

Пластина выполнена из композитного материала с использованием графена, что обеспечивает высокую теплопроводность и прочность.

Под кожухом скрывается массивный радиатор с тепловыми трубками и плотным расположением пластин. В основании предусмотрены контактные площадки для всех горячих элементов. Кулер охлаждает GPU, микросхемы памяти и элементы питающих цепей.

Реализован прямой контакт тепловых трубок с поверхностью графического чипа. Всего трубок семь (в центре самая толстая), и они полностью перекрывают поверхность кристалла.

Трубки в основании имеют прямоугольную форму, что обеспечивает плотное прилегание друг к другу и полный контакт с чипом GA102.

Радиатор имеет конструктивные оптимизации для воздушного потока, чтобы улучшить продуваемость пластин при плотном их расположении.

Это волнистая поверхность пластин и специальные воздушные дефлекторы.

Сверху на радиатор установлена тонкая монтажная рама, которая несет на себе три крупных вентилятора.

Это новые вентиляторы TorX Fan 4.0 с уникальным дизайном крыльчатки — особый изгиб лопастей сочетается с прерывистым внешним кольцом. Похожую конструкцию используют видеокарты ASUS Strix. Такая форма усиливает воздушный поток и улучшает продуваемость радиатора.

Имеется дополнительное ребро жесткости.

Видеокарта использует крупную печатную плату, которая выполнена с использованием дополнительных медных слоев для лучшего рассеивания тепла. В сочетании с качественной элементной базой и охлаждением всех важных элементов на плате это обеспечивает повышенную надежность устройства.

В целом MSI GeForce RTX 3080 Gaming X Trio 10G насчитывает 16 фаз питания.

Полная маркировка графического чипа: GA102-200-KD-A1. Десять гигабайт памяти набрано таким же количеством микросхем Micron с маркировкой OOT77 D8BGW.

Стандартная частотная формула ядра — 1440 МГц по базовому уровню и 1710 МГц Boost Clock. У MSI рабочие частоты повышены до 1440/1815 МГц. Частоты памяти соответствуют эталонным значениям.

Тестирование проводилось внутри открытого корпуса Antec NX800 при температуре в помещении 25 °C. В таких условиях во многих тяжелых играх частоты Boost держались в диапазоне 1900–1980 МГц. Ниже это проиллюстрировано на скриншотах мониторинга во время нагрузки бенчмарка Bright Memory: Infinite RTX и Horizon Zero Dawn в 4K.

Хотя The Division 2 в 4K легко просаживает частоту до 1800 МГц и ниже.

Температура GPU не превышала 75 °C при скорости вентиляторов до 1400 об/мин. Это великолепный результат для столь горячего процессора.

Обычно мы пытаемся оценить не только производительность ускоренных версий, но и рядовых моделей, немного снижая частоты. В данном случае не был известен точный частотный режим Founders Edition. Но согласно первым обзорам референсные видеокарты GeForce RTX 3080 тоже демонстрируют частоты выше заявленного Boost Clock, и работают где-то в диапазоне 1800–1900 МГц, что примерно на 100 МГц ниже MSI Gaming X.

Теперь поговорим о разгоне. На данный момент у нереференсных GeForce RTX 3080 заблокирован лимит мощности. Разгон памяти нужно производить с контролем производительности. После превышения определенного уровня результаты начинают падать. В нашем случае частоту ядра удалось поднять на 60 МГц, а памяти на 540 (1080) МГц.

В RTX-бенчмарке Bright Memory: Infinite средний уровень частот вырос до 1980–2025 МГц, в The Division 2 нижняя планка частот поднялась до 1900 МГц. Редкие пиковые значения Boost достигли 2100–2115 МГц.

Для сохранения стабильности при таком небольшом разгоне пришлось серьезно повышать скорость вентиляторов. При низких температурах GPU можно предположить, что наиболее критично к охлаждению относится память, чья итоговая частота достигла значения в 20084 МГц.

Каков реальный прирост быстродействия от такого разгона, определим по итогам тестирования.

Характеристики тестируемых видеокарт

Протестируем видеокарту MSI при заводских частотах и в разгоне, сравним ее с GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition.

Тестовый стенд

Конфигурация тестового стенда следующая:

• процессор: Intel Core i9-9900K;
• система охлаждения: be quiet! Silent Loop 280mm;
• материнская плата: ASUS ROG Maximus XI Formula;
• память: Kingston HyperX HX434C16FB3K2/32 (DDR4-3466@3600);
• системный диск: Kingston SSDNow UV400 480GB;
• дополнительный диск №1: Kingston A2000 NVMe PCIe 1000GB;
• дополнительный диск №2: Kingston KC2000 NVMe PCIe 1000GB;
• корпус: Antec NX800;
• блок питания: Antec HCG850 Gold;
• монитор: ASUS PB278Q (2560х1440, 27″);
• операционная система: Windows 10 Pro x64;
• драйвер GeForce: NVIDIA GeForce 452.06.

Методика тестирования

Тестирование проведено в разрешении 3840x2160.

Battlefield V

Начало миссии «Тиральер». Выполнялась пробежка по начальной локации со стрельбой по определенным точкам. Растительность, взрывы и лужи создают весьма заметную нагрузку в данной сцене. Семь повторов.

Максимальное качество графики Ultra под DirectX 12. Два тестовых режима:

• DXR Medium;
• DXR Ultra, DLSS.

Borderlands 3

Задействован встроенный игровой бенчмарк, для мониторинга минимального fps использовалась утилита MSI Afterburner.

Выбран профиль качества Ultra под DirectX 11.

Bright Memory Infinite

Специальный бенчмарк, несколько повторов. Выбран режим RTX High и DLSS Balanced.

Control

Повторялась пробежка с разрушением окружения на уровне исследовательской зоны.

Два тестовых режима:

• наивысшее качество графики, RTX Medium, MSAA 2x, DirectX 12;
• наивысшее качество графики, RTX High, DLSS, DirectX 12.

Death Stranding

Выполнялась тестовая пробежка по первой локации под дождем. Тяжелые погодные условия создают повышенную нагрузку.

Два тестовых режима:

• графика Very High;
• графика Very High, DLSS.

Deliver Us The Moon

Повторялась прогулка на начальной локации с определенной последовательностью действий. Максимальное качество графики.

Все основные параметры в значении Epic. Два тестовы режима RTX:

• RTX High, DLSS высокого качества;
• RTX Epic, DLSS высокого качества.

DOOM Eternal

Переигрывался небольшой эпизод из начальной миссии. Серия повторов для уменьшения погрешности.

Графика максимального уровня Ultra Nightmare.

Far Cry 5

Задействован встроенный игровой бенчмарк, который прогонялся по шесть раз.

Максимальное качество графики, активны HD-текстуры.

Horizon Zero Dawn

Встроенный бенчмарк прогонялся не менее трех раз.

Выбрано максимальное качество графики.

Red Dead Redemption 2

Задействован встроенный бенчмарк, измерения проводились в последней тестовой сцене.

Выбран стандартный профиль Ultra-качества без дополнительных правок.

Resident Evil 3 Remake

Пробежка по улице в сочетании с небольшой постановочной сценой. Насыщенная деталями локация и эффекты плотного света создают высокую нагрузку.

Максимальные настройки графики в DirectX 11.

Star Wars Jedi Fallen Order

Повторялась короткая пробежка по планете Богано. Максимальные настройки графики Epic.

The Outer Worlds

Тестирование проводилось путем повторения пробежки по начальной локации. Последовательность действий отражена ниже.

Максимальное качество графики Ultra.

The Witcher 3: Wild Hunt

Тестирование проводилось во время поездки по дороге в селение Белый Сад.

Запредельное качество, все основные параметры в максимальном значении, активно затенение HBAO+ и эффекты HairWorks.

Tom Clancy’s The Division 2

Задействован встроенный игровой бечнмарк и MSI Afterburner в качестве дополнительного средства контроля минимального fps.

Максимальное качество графики под DirectX 12.

Tom Clancy’s Ghost Recon Breakpoint

Задействован встроенный бенчмарк, но наблюдения за производительностью велись только по ходу первой тестовой сцены.

Выбран режим «Наилучшего» качества графики.

Total War Saga: Troy

Задействован бенчмарк, который воссоздает локальное сражение. Несколько повторов.

Выбран профиль Ultra-качества с понижением сглаживания до FXAA. Дополнительно проведены тесты при установке всех параметров в максимально возможное значение (тени, размер отряда и т.п.), но при сохранении сглаживания FXAA.

Wolfenstein: Youngblood

Задействована демо-версия игры со встроенным бенчмарком. Несколько раз прогонялась тестовая сцена на локации «Променад».

Выбран профиль графики Mein Leben!, который предусматривает автоматические настройки RTX и DLSS с и ручным переключением DLSS в качественный режим работы.

3DMark

Тестирование в Time Spy и Port Royal при стандартных установках качества.

Энергопотребление

Приведены результаты по итогам измерений в девяти приложениях:

• Borderlands 3;
• Bright Memory Infinite;
• Far Cry 5;
• Horizon Zero Dawn;
• Red Dead Redemption 2;
• Tom Clancy’s The Division 2;
• Tom Clancy’s Ghost Recon Breakpoint;
• Total War Saga: Troy;
• Wolfenstein: Youngblood.

Для каждого отдельного приложения высчитывалось среднее значение с учетом пиковых показателей в каждом прогоне. Далее вычислялось среднее арифметическое для всей группы приложений.

Результаты тестирования

Battlefield V

При начальных частотах MSI GeForce RTX 3080 быстрее старого флагмана примерно на 40%.

В режиме с DLSS разница между видеокартами снижается до 26–27%.

Borderlands 3

MSI GeForce RTX 3080 обходит GeForce RTX 2080 Ti на 37–44%.

Bright Memory Infinite

Колоссальная разница в бенчмарке с активным использованием RTX и DLSS. По средней частоте новичок быстрее на 52%, по минимальным показателям разница более 70%.

Control

В Control преимущество над старым флагманом 37–40%.

При максимальном качестве эффектов RTX и активном DLSS разница достигает 43%. Разгон GeForce RTX 2080 Ti частично уменьшает разрыв, но догнать GeForce RTX 3080 старому видеоадаптеру не по силам.

Death Stranding

При сравнении участников с заводскими частотами разница около 30%, при сравнении в разгоне разница менее 23%.

Оба видеоадаптера получают хорошее ускорение от DLSS. Общее соотношение между ними не меняется.

Deliver Us The Moon

В первом режиме разница между участниками менее 40%. С повышением качества RTX разница до 42%. При сравнении разогнанных видеоадаптеров отставание старичка снижается до 30%.

DOOM Eternal

Впечатляющие результаты в новом DOOM при разнице с GeForce RTX 2080 Ti до 35%.

Far Cry 5

В данной игре преимущество новичка на уровне 30–33%.

Horizon Zero Dawn

Требовательная игра, в которой GeForce RTX 3080 демонстрирует средний результат в 75 кадров. Показатели GeForce RTX 2080 Ti ниже на 30%.

Red Dead Redemption 2

В тестовой сцене показатель редких событий оказался выше мгновенного минимального fps, который мы решили не приводить на графике. Общие показатели отличные. Еще одна игра, которая ставила на коленки существующие видеокарты, и снова средний результат под 70 кадров. GeForce RTX 2080 Ti слабее на 25–30%.

Resident Evil 3 Remake

Внушительный разрыв 42–50% между соперниками при начальных частота в Resident Evil 3. После разгона разница около 30% за счет большего ускорения старого флагмана. Подробнее о производительности других видеокарт в отдельном обзоре.

Star Wars Jedi Fallen Order

В Fallen Order разница между участниками 30–37%.

The Outer Worlds

В данной игре преимущество новичка достигает 40%.

The Witcher 3: Wild Hunt

Смело выкручиваем все настройки на максимум и получаем внушительные 80 кадров в «Ведьмаке». Разгон ускоряет MSI GeForce RTX 3080 на 3%, GeForce RTX 2080 Ti наращивает результаты на 14–15%.

Tom Clancy’s The Division 2

GeForce RTX 3080 уверенно превосходит старого флагмана на 30–37% по минимальному и среднему показателю. Но 1% low у новинки чрезвычайно низкий, что коррелируется с рваной частотой, которую мы наблюдали при мониторинге.

Tom Clancy’s Ghost Recon Breakpoint

Герой обзора на 36–37% быстрее GeForce RTX 2080 Ti.

Total War Saga: Troy

В новом Total War разница между видеокартами около 30%, в разгоне ниже.

При экстремальных настройках производительность упирается в процессор, итогом чего является одинаковые минимальные показатели.

Wolfenstein: Youngblood

Разница между видеоадаптерами при начальных частотах 35%.

3DMark

GeForce RTX 3080 быстрее GeForce RTX 2080 Ti на 31%.

В тесте с трассировкой лучей разница достигает 35%.

Энергопотребление

Система с GeForce RTX 3080 потребляет на 100 Вт больше. Разница с разогнанной GeForce RTX 2080 Ti заметно ниже.

Выводы

Видеокарта GeForce RTX 3080 не оставляет ни единого шанса GeForce RTX 2080 Ti. По итогам тестов в 4K разница между участниками достигает 30–40%, а в RTX-тесте Bright Memory Infinite больше 50%. Надо учитывать, что тестировалась нереференсная ускоренная версия от MSI, и для простых вариантов GeForce RTX 3080 преимущество может быть немного ниже. GeForce RTX 3080 — мощнейшая игровая видеокарта, которая оставляет позади топовые решения прошлого поколения и позволяет полноценно играть в 4K. Конечно, всегда можно включить какой-то сверхтяжелый режим сглаживания или максимальное качество RTX, но если говорить о практическом применении 4K c теми настройками, что обеспечивают максимальный визуальный комфорт без излишеств, то GeForce RTX 3080 легко справится с самыми тяжелыми играми.

Внушительная производительность сочетается с высоким энергопотреблением. Охладить видеокарту на 320 Вт — непростая задача. У потенциального покупателя сразу возникают опасения относительно нагрева и шума конечного устройства. Все это решено в MSI GeForce RTX 3080 Gaming X Trio 10G. Видеокарта обладает мощнейшим воздушным охлаждением, которое поддерживает невысокие рабочие температуры при низком уровне шума. При этом графический адаптер еще ускорен на 100 МГц, что обеспечит несколько дополнительных процентов производительности. Идеальное решение для тех, кто хочет максимальную производительность при максимальном комфорте в эксплуатации.

С каждым поколением видеокарт мы видим, как уменьшается запас для последующего разгона GPU. В случае GeForce RTX 3080 мы столкнулись с фиксированным лимитом мощности, что характерно для всех нереференсных версий. Потенциал памяти тоже мал. В итоге общий прирост быстродействия от разгона на уровне 2–5%. Оптимальным решением в такой ситуации будет покупка изначально разогнанной видеокарты с максимально эффективным охлаждением (например, MSI GeForce RTX 3080 Gaming X Trio 10G) или установка системы водяного охлаждения.