Nvidia GeForce GTX Titan X 12 Go et GM200 en test: big Maxwell débarque !

Overclocking : GM200 et GTX Titan X

Avant d'observer les capacités d'overclocking directes de la GTX Titan X, nous avons voulu nous pencher de plus près sur l'influence de l'overclocking du GPU et de la mémoire sur les performances du GPU GM200. Est-il plutôt limité par sa puissance de calcul ou par sa bande passante mémoire ? Pour cela nous sommes partis de fréquences de 1100 MHz pour le GPU et de 1750 MHz pour la mémoire, ce qui correspond à peu près aux fréquences relevées dans les jeux avec notre échantillon de GTX Titan X. Nous avons ensuite poussé ces valeurs dans chaque cas de 18%, soit 1300 MHz et 2070 MHz :


[ % ] [ FPS ]

Dans le cas d'Anno 2070 par exemple, seule la fréquence GPU compte, les gains liés à l'overclocking de la mémoire étant minimes.

Etrangement par contre, dans les deux jeux très dépendants de la bande passante mémoire, Battlefield 4 avec MSAA 4x et surtout Hitman Absolution, l'overclocking seul de la mémoire n'apporte qu'un petit gain alors qu'il explose lorsque le GPU est également overclocké. Nous avons l'impression que le GM200, et peut être les autres GPU Maxwell, a besoin d'une fréquence GPU suffisante pour pouvoir exploiter de la GDDR5 hautement cadencée, mais plus de tests seront nécessaires pour nous en assurer.

Overclocking de la GTX Titan X

Comme toutes les cartes graphiques, la GeForce GTX Titan X peut être overclockée. Elle reprend pour cela les mêmes interfaces que pour les GeForce GTX 700 et 900. Il est donc possible de modifier manuellement :

- la fréquence GPU
- la fréquence mémoire
- la tension GPU maximale
- la limite de température
- la limite de consommation

La limite de température déjà relevée quelque peu par Nvidia à 83 °C, par rapport aux 80 °C des GTX 900, est un élément qui peut être relevé pour gagner quelques points de performances. En contrepartie cela augmente la vitesse de ventilation et donc les nuisances sonores. A noter que si la limite est poussée à 91 °C, une fois celle-ci atteinte, le ou les ventilateurs montent instantanément à 100% et reviennent à un niveau normal dès que la température GPU a chuté de quelques degrés. En pratique il est cependant difficile d'atteindre une telle température avec la courbe de ventilation utilisée par Nvidia qui accélère très vite au-delà de 83 °C. Même avec les charges les plus lourdes, elle ne dépasse pas 85 voire 86 °C.

La fonction d'overvoltage (OV) ou d'augmentation de la tension GPU reste similaire à ce que nous avons pu observer sur les GTX 700 si ce n'est que la plage semble être un peu plus élevée. Il ne s'agit pas d'une augmentation directe de la tension ni d'un offset comme sur les Radeon mais bien d'un allongement de la courbe des tensions/fréquences. Par défaut, la courbe ne peut aller au-delà de 1.174V, ce qui est plus faible que les 1.212V des autres GPU Maxwell mais l'OV la prolonge jusqu'à 1.237V, de quoi gagner 39 MHz sur notre échantillon quand les limites de consommation et de température ne sont pas atteintes. Lorsqu'elles le sont l'OV n'a aucun impact.

A noter que l'algorithme GPU Boost bloque l'accès aux derniers points de la courbe de tensions/fréquences lorsque certaines conditions sont rencontrées. Nous n'avons pas encore pu les déterminer précisément mais elles semblent liées à la charge et à la température GPU, même quand les limites à ce niveau ne sont pas atteintes. Voici ce que nous avons observé sur notre échantillon de GTX Titan X avec une charge relativement lourde, mais inférieure à la limite :

Sans OV :
Si tGPU < 63°C : 1190 MHz @ 1.174V
Si tGPU > 63°C : 1177 MHz @ 1.162V
Si tGPU > 73°C : 1164 MHz @ 1.149V
Si tGPU > 80°C : 1152 MHz @ 1.137V

Avec OV :
Si tGPU < 63°C : 1228 MHz @ 1.237V
Si tGPU > 63°C : 1215 MHz @ 1.218V
Si tGPU > 80°C : 1202 MHz @ 1.193V

Augmenter la fréquence GPU sur GTX 900, tout comme sur les GTX 600 et 700, revient à appliquer un offset. C'est-à-dire que la fréquence est relevée sur tous les points de la courbe utilisée par GPU Boost. Vu sous un autre angle, cet offset revient à réduire la tension GPU appliquée à chaque niveau de fréquence. Ainsi, même si votre carte se retrouve limitée par sa température ou sa consommation et n'atteint pas sa fréquence maximale, l'overclocking GPU reste utile ! A noter que nous testons la stabilité d'un overclocking à différents niveaux de charge de manière à vérifier cette stabilité à différents points de la courbe des fréquences/tensions.

Pour l'overclocking de la GTX Titan X, nous avons activé l'OV. Voici l'overclocking GPU que nous avons pu obtenir, en évoluant par pas de 26 MHz pour nous adapter aux étapes de 13 MHz de la courbe de fréquences mise en place par Nvidia : +208 MHz -> max 1436 MHz @ 1.237V.

Atteindre 1.5 GHz semble difficile pour le GPU GM200, mais 1.4 GHz est déjà un très bon résultat. Difficile par contre pour la carte de référence de maintenir cette fréquence maximale puisque la température GPU atteint rapidement des paliers qui la font chuter de quelques crans.

Au niveau de la mémoire, nous avons également cherché l'overclocking maximum en évoluant par pas de 25 MHz en fréquence réelle soit par pas de 50 MHz au niveau de la fréquence affichée par Afterburner : +"650" MHz -> 2075 MHz

Voici les gains de performances que nous avons pu observer en appliquant l'OV, l'overclocking et en poussant alors les limites de consommation / température à leur maximum. Nous avons également intégrés les gains obtenus dans ce que nous appelons le mode 'Uber', ce qui se consiste simplement à pousser les limites de consommation / température à leur maximum.


[ FPS ] [ % ]

Pousser les limites permet de gagner 11% dans Anno 2070, mais ne change presque rien dans Battlefield 4 qui est moins lourd et flirte avec la limite de température par défaut.

L'overclocking permet de gagner 12% de plus dans Anno 2070 et 18% de plus dans Battlefield 4 pour porter les gains totaux à 24% et 19%. Rappelons cependant, si cela était nécessaire, que l'overclocking est une loterie.

Quel impact sur la consommation ?

Nous avons mesuré la consommation sous Anno 2070 et Battlefield 4 avant et après overclocking. Attention, contrairement aux mesures de performances ci-dessus, notre protocole de mesure de la consommation se fait en 1080p, ce qui réduit légèrement la charge (~5%) compte tenu du haut niveau de fps atteint avec la GTX Titan X :


[ watts ] [ % ]

Repousser les limites de consommation et de températures fait grimper la consommation de 12% sous Anno 2070. En y ajoutant l'overclocking et l'OV, la hausse totale est de 25% sous Anno et de 28% sous Battlefield 4.