ANÁLISE: NVIDIA GeForce GTX 1080

Enfim temos em mão a aguardada nova geração da Nvidia, a Pascal. De acordo com o CEO da Nvidia, Jen-Hsun Huang, a empresa investiu mais de dois bilhões de dólares na pesquisa e desenvolvimento dessa nova arquitetura, que fez sua estreia na placa voltada a computação de alta performance (HPC) Nvidia P100. Claro que, para nós gamers, a maior curiosidade está voltada ao primeiro modelo com essa arquitetura voltado aos jogos, e a placa dessa análise é a estreante da Pascal entre os produtos GeForce GTX.

A Nvidia GeForce GTX 1080 é a primeira GPU Pascal da Nvidia focada nos games. Além de outras melhorias, o grande destaque é a redução na litografia: enquanto a empresa utiliza os 28 nanômetros desde 2012 em produtos da série 600, a série 1000 irá enfim introduzir os novos transistores de 16nm FinFET fabricados pela TSMC. Com uma litografia menor e com uma arquitetura do transistor mais estável, é possível entregar chips gráficos com maior número de unidades de processamento gráfico, com menor consumo e com maior performance.

A arquitetura Pascal não é a única novidade importante. A GTX 1080 traz as memórias GDDR5X, uma evolução do GDDR5 tradicional capaz de entregar o dobro de largura de banda. Enquanto as memórias do tipo HBM vem sendo apresentadas como o futuro, com suas larguras de bandas e latência muito superiores, tudo com consumo de energia muito inferior, a Nvidia deve ter optado pelo padrão GDDR5X por conta de seu menor custo e maior disponibilidade, já que esse padrão traz muitas semelhanças com o já tradicional GDDR5 em termos de fabricação e criação de projetos das placas.

A GeForce GTX 1080 chegou com promessas impressionantes: de acordo com a apresentação da Nvidia, temos aqui uma placa que sozinha é capaz de superar uma combinação de duas GTX 980 em SLI. Comparado ao produto topo de linha da geração passada, a GeForce GTX Titan X, ela entrega 2x mais performance e 3x mais eficiência na relação entre performance e consumo (é bom destacar que isso é alcançado em casos específicos, como listaremos mais adiante). Mas, afinal, ela vai entregar tudo isso? Vamos dar uma conferida primeiro no que traz o novo chip, antes de partirmos para os resultados dos benchmarks (isso se você já não pulou o texto todo e foi olhar lá primeiro).

Antes de iniciarmos, é bom destacar que temos aqui o modelo referência, agora chamado pela Nvidia de “Founders Edition”. Esse é o primeiro projeto disponível da GTX 1080, enquanto parceiros preparam suas próprias versões de placas de vídeo equipadas com esse chip gráfico. Além das fabricantes parceiras, que poderão lançar placas baseadas nesse projeto padrão, a própria Nvidia irá comercializar a “Founders Edition”, mantendo esse modelo sempre disponível, já que a tendência é que fabricantes parceiras deixassem de lado esse projeto após implementarem suas soluções próprias. Para não canibalizar suas parceiras, essa placa chega com o preço salgado de US$ 699, enquanto o preço sugerido de placas de vídeo de parceiras equipadas com GTX 1080 será a partir de US$ 599.

Unboxing

A GPU GeForce GTX 1080

A GeForce GTX 1080 é equipada com o chip GP104, um chip gráfico baseado na arquitetura Pascal que conta com 7,2 milhões de transistores, 2560 núcleos CUDA e com clock referência de 1607 MHz, com Boost que pode levar a placa a 1734 MHz. No comparativo de especificações fica notável avanços consideráveis da nova arquitetura do chip sobre o GM204 da GTX 980, que possui “apenas” 5,2 milhões de transistores e opera em 1127 Mhz como clock referência. A litografia mais compacta possibilitou mais transistores, que somado a reestruturações da arquitetura se refletiu em mais núcleos CUDA, e a maior estabilidade dos chips e maior eficiência (que reflete em menor aquecimento) também possibilitaram esses clocks mais elevados.

A placa Founder Edition, como é chamado agora o modelo referência na Nvidia, tem uma temperatura limite de operação de 94ºC. Em nossos gameplays, aparentemente a configuração padrão da empresa tem como “target” de temperatura os 82ºC, uma temperatura que ficou relativamente constante ao longo de nossos gameplays com a placa em 4K e configurações Ultra. É bom lembrar que essa é a configuração padrão da placa de vídeo, logo é possível buscar novos ajustes que reduzam esse aquecimento (perdendo performance) ou mesmo aquecendo mais e se aproximando de seu limite térmico, em troca de mais desempenho.

Além da GPU, a evolução das memórias é um ponto importante. Além de possuir muito mais espaço, com 8GB comparado aos apenas 4GB da GTX 980, o uso da tecnologia GDDR5X também traz significantes avanços em largura de banda. A GTX 1080 conta com uma interface de memória de 256-bit e oferece uma largura de banda 43% superior a presente em sua antecessora. Além da nova tecnologia, a placa também conta com uma melhoria na arquitetura que torna o processo de gravação e leitura dos dados mais rápido, chegando a ser 1.7x mais rápida que as memórias presentes na GTX 980. Outra evolução implementada é uma compressão mais avançada dos dados, o que causa um consumo menos elevado da largura de banda disponível nas memórias. Com isso, mesmo sem implementar a mais veloz tecnologia HBM, a Nvidia pretende entregar memórias suficientes para atender as demandas do chip GP104.

Novas tecnologias Pascal

Além de uma litografia mais enxuta e memórias mais rápidas e com mais espaço, a placa Pascal da linha GeForce conta com novas tecnologias para alcançar mais ganho de performance. Na hora da combinação de placas de vídeo, a empresa introduziu a SLI HB Bridge, uma ponte SLI que promete o dobro de largura de banda na comunicação entre as duas GPUs, algo importante pois a ponte SLI anterior poderia se tornar em um gargalo em resoluções superiores a 1440p em 60FPS. O SLI HB chega como padrão para conectar apenas duas placas, sendo que a Nvidia parece menos inclinada a incentivar a combinação de mais de duas placas de vídeo.

Os arranjos 3-way e 4-way não serão impossíveis: bastará se cadastrar no site da Nvidia para receber uma versão do driver que libera o recurso. Porém, com mais esse passo, a empresa parece tentar deixar mais claro que combinar 3 ou 4 placas de vídeo não é algo interessante, sendo que com a exceção de quem busca pontuações em benchmarks, não há muito sentido na combinação de mais de duas placas. Com quase 3x mais largura de banda na nova ponte SLI e o foco no arranjo com duas placas, a Nvidia espera entregar melhores escalonamentos e resultados mais interessantes para os consumidores que decidirem adquirir uma segunda placa.

O SLI HB traz mais performance e foca na combinação de duas placas. 3-way e 4-way ficarão bastante restritos aos entusiastas

Uma tecnologia bastante interessante da nova geração é o Simlutaneous Multi-Projection (SMO), recurso que torna as placas Pascal mais eficientes na hora de renderizar múltiplas imagens com diferentes pontos de vista. Esse recurso possibilita a uma placa de vídeo baseada na nova arquitetura renderizar até 16 pontos de vista simultaneamente e de forma mais ágil que chips gráficos anteriores. Essa tecnologia tem duas aplicações muito interessantes: a realidade virtual e múltiplos monitores.

A Realidade Virtual (VR) tem como principal elemento a renderização de duas imagens, uma para cada olho, com as devidas correções de perspectiva necessárias para a criação da sensação de profundidade. Com um hardware capaz de acelerar esse processo, a GTX 1080 é capaz de entregar mais desempenho que um SLI de duas placas GTX 980 quando rodando uma aplicação em VR. Por conta desse novo recurso, games e softwares baseados em realidade virtual são os testes onde a GTX 1080 mostra os maiores saltos de performance quando comparada as placas da geração anterior.

Simultaneous Multi-Projection traz saltos de desempenho em VR

O SMP também torna viável correções em imagens de usuários que utilizam mais de um monitor. Em combinações de múlltipos monitores é comum distorção nos cantos da imagem, com resultados pouco interessantes especialmente nas telas das laterais, que costumam exibir uma imagem “bastante esticada” por conta da renderização dos games estar mais focada em apenas uma tela. O SMP possibilita correções de perspectiva através do driver da placa, melhorando a perspectiva da imagem baseado na quantidade de monitores em uso e seu posicionamento.

Imagem Original


Imagem corrigida

Imagem corrigida através do Nvidia SMP

Outro recurso introduzido é o Ansel, uma tecnologia com um objetivo “artístico”: se tornar uma ferramenta de captura de imagens com muito mais possibilidades que o tradicional “print screen”. O Ansel é capaz de renderizar novos pontos de vista, fazer capturas em altíssima resolução e até mesmo capturar uma cena em 360º, tornando possível visualizar uma cena através de óculos de realidade virtual.

O Ansel é de fácil implementação em games, sendo que o SDK é aberto. Porém a Nvidia afirma que pode existir desenvolvedores que não irão implementar o recurso pois pode ser usado de forma indevida para ganhar vantagens em games competitivos, como ganhando maiores campos de visão ou perspectivas que possam ser exploradas. De acordo com a Nvidia, a tecnologia estará disponível em games como The Division, The Witness, No Man's Sky, Unreal Tournament e a próxima DLC de The Witcher 3.

Especificações das placas
Abaixo as principais especificações das placas:

 

Fotos

Sistema utilizado

Como de costume, utilizamos uma máquina topo de linha baseada em uma mainboard ASUS Rampage V Extreme, com processador Intel Core i7 5960X para os testes. A ideia é evitar que o sistema seja um limitador para o desempenho das placas de vídeo testadas. Abaixo algumas fotos da placa instalada em nosso gabinete tradicional de reviews.

Mais abaixo, detalhes da máquina, sistema operacional, drivers, configurações de drivers e softwares/games utilizados nos testes.

Máquina utilizada nos testes:
– Processador Intel Core i7 5960X 3.0GHz – Análise
– Placa-mãe Asus Rampage V Extreme – Análise
– Kit de memórias Kingston HyperX Predator DDR4 16GB 3000MHz (4x4GB) – Análise
– SSD Kingston HyperX 3k 240GB
– SSHD Seagate 4TB SATA3 – Análise (modelo de 2TB)
– Sistema de refrigeração liquida Cooler Master Nepton 120M
– Fonte de energia Cooler Master V1200 Platinum
– Gabinete Cooler Master HAF EVO XB
– Monitor Samsung U28E590D 4K

Sistema Operacional e Drivers:
– Windows 10 Pro 64 Bits
– NVIDIA GeForce 364.72
– AMD Crimson 16.4.1

Aplicativos/Games:
– 3DMark (DX11)
– Ashes of The Sigularity (DX11 e DX12)
– Far Cry Primal (D11)
– Grand Theft Auto 5 (DX11)
– Hitman (DX12)
– Rise of Tomb Raider (DX11 e DX12)
– The Division (DX11)
– The Witcher 3 (DX11)

GPU-Z
Abaixo a tela do aplicativo GPUZ mostrando as principais características técnicas da placa:

Overclock das placas
O processo de overclock da GTX 1080 (e a principio demais placas com mesma arquitetura) é diferente das gerações anteriores, sendo assim será necessário que os aplicativos utilizados para o overclock tenham suporte aos GPUs Pascal. Nós utilizamos uma versão beta do EVGA Precision liberado pela Nvidia. Como resultado final, não tivemos bons ganhos comparados as gerações anterior, em especial a série GeForce 900. Alguns sites conseguiram clocks bem mais altos, mas sem ganhos práticos de desempenho. Nós seguimos o processo de overclock sem interferir na tensão da placa, subindo o clock do GPU em 225MHz. Já as memórias subimos 500MHz no clock efetivo, sendo que o resultado final entregou ganho máximo de 10%, mas várias vezes abaixo disso dependendo o game. Todos os testes foram feitos com resolução em 4K, já que não tem sentido aumentar o desempenho em FullHD onde a placa já roda bem acima do necessário.

Pode ser que drives mais maduros e softwares com as devidas otimizações para as placas dessa arquitetura entreguem resultados melhores do que os iniciais, que estão abaixo da geração anterior.

Testes

Temperatura
Iniciamos nossa bateria de testes com um critério muito importante: a temperatura do chip, tanto em modo ocioso como em uso contínuo.

É importante destacar que algumas placas possuem um sistema que desliga os fans quando a GPU não está sendo exigida, como ao executar tarefas simples do Windows ou mesmo games mais simples. Por isso, exitem temperaturas consideravelmente acima de alguns modelos nessa situação, mas que na prática não comprometem a placa. De acordo com as fabricantes, esse recurso aumenta o tempo de vida útil além de consumir menos energia. Sendo assim, podem existir diferenças grandes na temperatura do modo ocioso, o que não caracteriza uma placa ruim caso a temperatura seja alta.

Primeiro vamos ao teste das placas com o sistema em modo ocioso:

 

Para o teste da placa em uso, medimos o pico de temperatura durante os testes do 3DMark rodando em modo contínuo.

É importante destacar que ambos os modelos da AMD nesse comparativo utilizam um sistema de resfriamento líquido, que resulta em muito mais eficiência em reduzir o aquecimento do chip gráfico.

Consumo de Energia
Também fizemos testes de consumo de energia com todas as placas comparadas. Todos os testes foram feitos em cima da máquina utilizada na análise, o que dá a noção exata do que cada VGA consome. Vale destacar que o valor é o consumo total da máquina e não apenas da placa de vídeo. Dessa forma, comparações com testes de outros sites podem dar resultados bem diferentes.

Para o teste de carga, rodamos o 3DMark – aplicativo que exige um pouco mais do sistema e da placa de vídeo do que grande maioria dos games.

OBS #1.: No teste rodando o aplicativo 3DMark, consideramos 10w como margem de erro, devido a variação que acontece testando uma mesma placa.

Testes sintéticos
Começamos pelos testes sintéticos, utilizando aplicativos específicos para medir o desempenho das placas.

3DMark
Rodamos a versão mais recente do aplicativo da Futuremark com dois testes, ou melhor, um teste em duas situações, o Fire Strike em modo normal e também em modo 4K. Abaixo, os resultados em modo normal:

Agora o resultado em modo 4K: 

Testes em games

Agora vamos ao que realmente importa: os testes de desempenho em alguns dos principais games do mercado.

Para ajudar a entender os gráficos a seguir: acima de 60FPS é o ideal. Quanto mais próximo dos 30FPS, pior vai ficando a fluidez e, abaixo dos 30, o jogo começa a ficar “injogável”

Ashes of the Singularity
O primeiro game a trazer suporte ao DirectX 12 é um dos mais adiantados no que diz respeito a otimizado da nova API, sendo assim, vamos aos testes com ele:

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Far Cry Primal
O quinto game da série “Far Cry” leva o jogador a outra época, sendo um dos títulos atuais com destaque na boa qualidade gráfica e cenários muito bonitos.

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Grand Theft Auto V
O game “GTA V” para PC está entre os maiores sucessos dos últimos anos, trazendo entre seus destaques ótima qualidade gráfica. Confiram abaixo o comportamento das placas rodando o game:

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Hitman
A franquia clássica ganhou mais um episódio em 2016, com desenvolvimento por conta da I/O Interactive e distribuição da Square Enix. Entre os destaques do game está o uso da API DirectX 12 já em seu lançamento, sendo um dos primeiros jogos a já contar com essa tecnologia. Com fases complexas, com até 300 personagens em cada cenário, o game é um interessante desafio para o hardware.

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Rise of Tomb Raider
O mais recente game da franquia de Lara Croft, “Rise of Tomb Raider” trouxe um grande salto na qualidade sobre a versão anterior, prometendo exigir muito das placas de vídeo, mesmo os modelos de alta performance. O game também tem suporte a DirectX 12, mas ainda não consegue tirar proveito dessa API de forma que justifique seu uso, mesma situação de “Hitman”, sendo assim os testes são em DirectX 11.

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Tom Clancy's: The Division
O game da Ubisoft é uma proposta bastante ambiciosa de criar uma Nova Iorque “viva” em partidas com multiplayer totalmente online. The Division usa um motor gráfico próprio desenvolvido pela Ubisoft Massive, e precisa lidar com cenários complexos e grandes quantidades de partículas na tela, com destaque para a neve que ocasionalmente cai em alguns momentos.

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The Witcher 3: Wild Hunt
“The Witcher 3” chegou como nova referência em qualidade gráfica para PC, sendo um dos games mais interessantes da atualidade para medir desempenho de placas de vídeo.

A estreante da arquitetura Pascal já mostra o valor da nova tecnologia. A redução da litografia para os 16 nm FinFET possibilitaram um maior grau de estabilidade e um aquecimento menor, recursos que viabilizaram esse salto na frequência base da GPU para 1607MHz e, nas demonstrações da Nvidia, pode ser “acelerada” a 2.11GHz mantendo temperaturas sob controle com resfriamento a ar. Com transistores menores, também é possível colocar mais deles na mesma área, e por consequência a GTX 1080 chega com mais transistores e mais núcleos CUDA que a GTX 980, outra razão para o seu aumento de desempenho.

A eficiência da nova litografia também fica evidente no menor consumo e maior eficiência por watt consumido. Com um TDP de 180W e operando com apenas um conector de 8 pinos, praticamente o mesmo que a GTX 980, porém há um abismo de aproximadamente 50% ao longo dos testes separando esses dois modelos, e que em alguns testes pode chegar a 84%.

Consumindo o mesmo que a 980, a GTX 1080 entrega na média 50% mais performance, com saltos que podem chegar a 84%

Tudo isso fez com que a placa trouxesse desempenho o suficiente para assumir a coroa de “a mais poderosa placa de vídeo single chip do mundo”, superando todos os modelos da geração anterior da própria Nvidia e os modelos Fiji da AMD. Esse patamar de desempenho torna realista considerar essa placa para jogar em 4K e em alta qualidade, ainda incapaz de cravar 60FPS/4K/Ultra, mas com o devido balanço de filtros é possível alcançar boa fluidez e qualidade gráfica em todas as franquias que testamos.

A GTX 1080 é a GPU mais poderosa do mundo, capaz de encarar resolução 4K em alta qualidade e boa fluidez

Porém, colocando em perspectiva, não temos apenas avanços. Há um aumento significativo no preço, mesmo se considerarmos as placas das parceiras, que virão com preço sugerido a partir de US$ 599. Como é praxe, os projetos desenvolvidos por outras empresas chegam ao mercado com um incremento de preço de ao menos US$ 20 sobre o preço referência da Nvidia, o que significa que devemos ver modelos a partir de US$ 619 e apenas no futuro, afinal apenas o modelo “Founders Edition” estará disponível no lançamento, daqui a 10 dias.

A GPU GeForce GTX 1080 é a mais potente disponível

Falando da própria “Founders Edition”, é difícil recomendar esse modelo. Por mais que ele possua diversas qualidades e todas as vantagens da nova arquitetura Pascal, parece muito mais sensato esperar pelos modelos das parceiras, que costumam entregar sistemas de resfriamento mais eficientes que a do projeto padrão da Nvidia e agora contam com mais essa vantagem: serão mais baratos que os salgados US$ 699 cobrados nesse modelo referência. A “Founders Edition” cumpre seu papel como modelo base para testes em sites como o próprio Adrenaline, porém pensando no consumidor, sua única vantagem é ser a primeira disponível, e seu alto valor parece ao mesmo tempo dar margem para as parceiras criarem seus projetos com preços mais atraentes e também capitalizar em cima desses usuários mais apressadinhos.

Outro ponto polêmico é a escolha por bloquear no driver as combinações de mais de duas placas, e a necessidade de se cadastrar no site para receber um software que destrava essa possibilidade. Por mais que já saibamos (e todos que acompanham séries com o PC da Ostentação já viram também) a combinação com 3 ou 4 placas não costumam representar um ganho interessante ao gamer, fazendo sentido apenas para os entusiastas de hardware em busca de recordes em benchmarks. Ainda assim, não há uma vantagem para o consumidor nesse processo de burocratizar e criar mais etapas para esse nicho que busca usar essa tecnologia, mesmo sendo tão ineficiente. Porém, não deixa de ser interessante ver a própria Nvidia buscando desincentivar seus consumidores a partir para uma solução pouco eficiente de 3-way ou 4-way, e buscando focar na combinação de no máximo duas placas, que de longe traz os melhores efeitos.

A Geforce GTX 1080 Founders Edition é um placa excelente, mas coisas melhores (e mais baratas) com esse GPU devem sair das parceiras, então esperar compensa

Agora ficam duas curiosidades para o futuro: 1) o desempenho da GeForce GTX 1070, pois na geração anterior a GTX 970 conseguiu uma performance tão próxima da GTX 980 que se tornou um dos produtos mais adquiridos pelos consumidores que buscam um balanço ideal entre preço e desempenho e; 2) como será a resposta da AMD. A rival vem em desvantagem quando o assunto é eficiência energética, mas também conta com a redução da litografia em seus próximos produtos, passando a utilizar a 14nm FinFET em suas placas de vídeo baseadas na arquitetura Polaris. Mal podemos esperar por novidades nessa disputa.

Conclusão

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