A GeForce GTX 970 chamou bastante atenção quando chegou ao mercado. Isso porque a GPU se mostrou mais interessante que a GTX 980 em termos de relação custo x benefício.

O modelo que testamos dessa vez é desenvolvido pela MSI. Como diferencial, ele vem com três modos de funcionamento pré-configurados e o sistema de refrigeração Twin Frozr V, que promete ser mais frio, mais silencioso e mais eficiente que os demais.

Especificações

Design e sistema de refrigeração

Essa placa de vídeo possui um visual arrojado. Os dois grandes ventiladores cobrem toda a superfície da placa, escondendo um dissipador quase tão grande quanto a PCB. A MSI batizou esse sistema como Twin Frozr V.

O diferencial dessa versão é o formato dos coolers que foram otimizados pelos engenheiros da empresa. São menores, mais potentes e mais silenciosos que antes. O segredo são os ventiladores no estilo torx, que mescla dois tipos de hélices diferentes para garantir um fluxo de ar mais eficiente.

A peça que envolve os ventiladores e prende tudo ao dissipador é bem detalhada. As cores vermelha e preta combinam em partes específicas, deixado a placa muito bonita. Na parte superior é possível ver os largos heatpipes que saem da região próxima à GPU. Eles são responsáveis por facilitar o transporte de calor entre as diferentes áreas do dissipador e melhorar a eficiência do sistema.

A parte superior traz um painel iluminado que acende quanto a placa está ativa — e que também pode ser controlado a partir do Windows.

As conexões da placa são bem tradicionais: dois slots SLI, duas saídas DVI, um DisplayPort e um HDMI. Para alimentação, são dois conectores: um com seis e outro com oito pinos.

Maxwell GM204

A primeira “aparição” do Maxwell nos desktops se deu no início deste ano com a chegada da GeForce GTX 750 Ti. A placa de vídeo veio mostrando do que a nova arquitetura era capaz. Em termos de desempenho, o modelo superou a GeForce GTX 480 (arquitetura Fermi), lançada em 2010. O mais impressionante é que ela fez isso com um quarto do consumo energético. Em relação ao Kepler (a geração anterior), a relação performance x watt é duas vezes maior.

A GPU que movimenta a GTX 970 é o GM204, que foi desenvolvido justamente para ser mais eficiente. Além disso, ele também é capaz de trabalhar com resolução 4K com mais facilidade que a arquitetura anterior (Kepler). De acordo com a NVIDIA, parte da pesquisa que resultou no Maxwell teve início com o desenvolvimento do Tegra K1, o chipset mobile da empresa que é, atualmente, um dos mais poderosos do mercado.

Maxwell GM204, em detalhes.

O GM204 é organizado da seguinte maneira: dentro dele existem quatro clusters de processamento gráfico, 16 processadores de stream e os controladores de memória, e o segredo da melhoria de desempenho do Maxwell está na melhor organização dos processadores de stream (SMM). Cada um dos clusters vem com um rasterizador dedicado, além de quatro SMM. Isso resulta em um total de 2.048 núcleos CUDA e 128 unidades de textura.

No caso da GTX 970, alguns componentes do núcleo são desativados por padrão, e é por isso que esse modelo vem com menos núcleos que a GTX 980.

No Maxwell, a memória é dividida em 4 controladores de 64 bits cada, o que totaliza os 256 bits oferecidos pela NVIDIA. Junto a eles estão 16 unidades ROP e um cache L2 de 512 K. Isso significa que o chip completo terá 64 ROPs e até 2.048 K de cache L2.

O segredo da eficiência do Maxwell está na lógica de processamento das informações. O número de redundâncias internas na transferência dos dados diminuiu consideravelmente, e isso, consequentemente, também reduziu o consumo energético e deixou tudo mais rápido.

A organização dos SMMs também mudou. Agora cada um deles é dividido em quatro blocos de processamento separados e conta com seu próprio buffer de instrução e 32 núcleos CUDA. Esse particionamento simplifica o desenho e a lógica de programação, economizando espaço físico e energia, além de reduzir a latência de processamento.

Os pares de blocos de processamento agora compartilham quatro unidades de textura e cache de textura. O cache L1 também foi combinado com a função de cache de textura. A memória é dividida em sete unidades e é compartilhada entre os quatro blocos.

No Kepler, um único controlador lógico era responsável por gerenciar e enviar instruções para blocos com 192 núcleos CUDA. No Maxwell, esse bloco foi dividido em quatro; desse modo, existem quatro conjuntos de 32 núcleos CUDA onde antes existia apenas um. Além disso, cada um deles possui o seu próprio controlador lógico.

Essa nova concepção garante que cada SMM seja significativamente menor, mesmo sendo capaz de entregar até 90% do desempenho de uma unidade SM presente na arquitetura Kepler. Essa área menor permite que mais SMMs sejam implementados dentro de uma única GPU. Isso garante 25% a mais de pico de textura, 1,7 vez mais núcleos CUDA e cerca de 2,3 vezes mais desempenho de shader.

GeForce GTX 970 e a memória

A MSI trabalhou na arquitetura da placa para garantir clocks mais elevados que o padrão de fábrica. Isso garante mais desempenho nos jogos, mas não necessariamente faz com que a placa de vídeo esquente muito, em parte graças à arquitetura Maxwell e em parte graças ao sistema Twin Frozr V.

A memória é uma questão polêmica nessa placa de vídeo. Isso porque a NVIDIA optou por dividir os 4 GB em duas partes: a primeira com 3,5 GB e a segunda com 500 MB. A primeira é de alta prioridade e funciona com velocidade total. Já a segunda é mais lenta. Isso faz com que o desempenho geral da placa de vídeo fique abaixo do esperado, mas apenas se toda a memória gráfica for utilizada.

Por dentro da GTX 970.

Apesar de isso ser possível de acontecer, não é tão comum quanto parece. No geral, o usuário comum não perceberá esse impacto no desempenho, já que os 3,5 GB devem ser suficientes para a maioria das aplicações. Nós realizamos uma série de testes com essa placa e pudemos comprovar que a situação é real, mas não chega a ser tão grave quanto alguns imaginaram.

VXGI – Voxel Global Illumination

A iluminação é um dos recursos mais fundamentais na hora de garantir o realismo nas cenas. A NVIDIA sabe disso e lançou junto com os novos modelos Maxwell o VXGI, sigla para Voxel Global Illumination. A nova tecnologia pode aumentar a capacidade da GPU na hora de processar efeitos de iluminação global.

Para compreender como o sistema trabalha, antes é preciso entender como os voxels funcionam: enquanto um pixel representa um ponto 2D no espaço, um voxel representa um pequeno cubo do espaço 3D. Para realizar a iluminação global, é preciso calcular a luz que é emitida por todos os objetos na cena, e não apenas as luzes diretas.

Para que isso seja feito, toda a cena é preenchida com pequenos cubos chamados voxels. Esse processo é chamado voxelização, que é o ato de determinar o conteúdo da cena em cada voxel. Ele é análogo ao processo de rasterização, que é a determinação do valor de uma cena em dadas coordenadas 2D.

Veja na ilustração a seguir como esse processo acontece:

No VXGI, são armazenadas duas informações em cada voxel: a) a fração de voxel que contém um objeto real; e b) por qualquer voxel que contém um objeto, as propriedades da luz que vêm do objeto (ou seja, saltando para fora dele a partir das fontes de luz primária), incluindo direção e intensidade.

Assim que a fase de cobertura dos voxels termina, são armazenadas informações em cada voxel que descrevem como a geometria física responde à luz. Isso inclui a codificação de opacidade da matéria e propriedades emissivas e reflexivas.

Em seguida, a cena é checada novamente, desta vez verificando-se a iluminação direta em cada voxel não vazio. A cena é renderizada várias vezes a partir de pontos de vista de diferentes pontos de iluminação, capturando a luz que atinge cada voxel. O processo de voxelização fornece dados sobre toda a informação de luz presente na cena.

O último passo é a rasterização da cena, como ela é feita tradicionalmente. A diferença agora é que existe muito mais dados para serem utilizados nos cálculos juntamente com outras estruturas, como mapa de sombras.

De acordo com a NVIDIA, essa tecnologia pode ser escalonada para trabalhar em diferentes tipos de hardware, incluindo GPUs Kepler e até mesmo consoles de jogos. A vantagem do Maxwell é que ele já foi feito pensando nesse recurso, podendo aproveitar muito mais as novas funções.

O VXGI já está presente na Unreal Engine 4 e, em breve, deve estar nos principais motores gráficos disponíveis no mercado.

DSR – Dynamic Super Resolution

A super-resolução dinâmica não é exatamente uma novidade. Existem diversas ferramentas não oficiais que podem fazer downsampling nas imagens, mas nada se iguala ao suporte oficial por parte do fabricante.

O que o DSR pode fazer é aumentar significativamente a qualidade das imagens. Para entender como ele funciona, pense em um monitor Full HD. Agora, imagine uma imagem em resolução inferior ao do monitor. Para preencher toda a tela, a imagem precisa ser esticada, deixando as imperfeições mais aparentes.

O downsampling funciona de forma parecida, só que ao contrário. Em vez de esticar uma imagem pequena para preencher a tela, ele espreme uma imagem grande para que ela possa ser exibida em um monitor com resolução menor que a da imagem gerada, eliminando quase que completamente as imperfeições. Isso é especialmente útil para quem pretende rodar jogos com qualidade 4K em monitores Full HD.

Para completar, uma série de filtros especiais são aplicados às imagens com o objetivo de remover quaisquer possíveis serrilhados e/ou artefatos que restarem nas imagens. A Nokia usa um processo semelhante em alguns celulares que utilizam a tecnologia PureView, como o Lumia 930. Lá, as fotos são batidas com qualidade 20 MP e depois reduzidas para 5 MP, por exemplo.

A compatibilidade é garantida pelo GeForce Experience, que configura os jogos e todos os detalhes para que você não precise se preocupar com nada. Basta selecionar o game desejado e mudar a resolução.

Apesar de a NVIDIA focar o seu marketing no 4K, é possível utilizar resoluções menores, como o 2K ou outros valores compatíveis com a sua tela, pois o sistema oferece opções diferentes de configuração para que você possa encontrar o perfeito equilíbrio entre desempenho e qualidade visual. E isso é bastante importante, pois rodar jogos nessas resoluções exige muito do hardware.

MFAA

O MSAA, ou Multi Sampling Antialiasing, é o método antisserrilhados mais comum hoje em dia. Essa técnica oferece um ótimo resultado visual, mas pode pesar um pouco em resoluções mais altas — principalmente em um hardware menos potente.

Para tentar resolver um pouco essa situação, a NVIDIA está trazendo o MFAA, que pode oferecer a mesma qualidade visual do MSAA, mas não pesa tanto na hora do processamento. Para fazer isso, o sistema aplica dois tipos diferentes de AA na imagem. Em seguida, as duas são mescladas para garantir um efeito próximo ao do MSAA, mas com uma penalidade menor no desempenho.

Outros recursos NVIDIA

Essa placa de vídeo também possui todos os recursos exclusivos desenvolvidos pela NVIDIA. Entre eles está o PhysX, um sistema que realiza os cálculos de física para trazer aos jogos efeitos mais realistas. Roupas, partículas e iluminação podem ficar muito mais detalhadas com o PhysX ativado.

Junto dele estão recursos avançados de antialiasing como o FXAA e o TXAA, capazes de garantir uma ótima qualidade visual sem comprometer muito o desempenho do sistema como um todo. O Adaptive V-Sync sincroniza as imagens com a frequência da tela para garantir a fluidez nas animações sempre que a placa tem poder de sobra. O efeito é ativado e desativado em tempo real para garantir um bom equilíbrio entre desempenho e qualidade visual.

O GPU Boost é uma tecnologia que pode aumentar o clock do processador gráfico em tempo real, oferecendo mais poder de fogo enquanto a temperatura máxima do chip não for atingida.

Testes de desempenho

Todos os produtos testados no TecMundo são mantidos em suas configurações originais, ou seja, com os padrões de fábrica. Algumas placas de vídeo possuem chaves físicas e, ou configurações especiais para aumentar o desempenho, mas sempre que utilizamos esses recursos, identificamos nos testes.

No caso das placas de vídeo com arquitetura Maxwell em que a alteração do Power Limit pode trazer um razoável ganho de desempenho, esse recurso não é alterado durante os testes a não ser em condições especiais e, ou, se o fabricante já enviar o produto com esse parâmetro alterado.

Os drivers utilizados durante os testes sempre são a última versão estável disponível. A única alteração feita é a desativação do V-Sync para não limitar a taxa de quadros por segundo.

Máquina de testes

  • CPU: Intel Core i7-3930K @ 3.800 MHz;
  • Placa-mãe: EVGA X79 SLI;
  • Memória: 16 GB RAM quad-channel G. Skill Sniper DDR3 2133;
  • SSD: Kingston HyperX 3K 480 GB;
  • HD: 3 TB Seagate ST3000M001;
  • Fonte: Corsair AX1500i.

Jogos

Batman: Arkham Origins

Batman: Arkham Origins utiliza uma versão modificada da Unreal Engine 3 e DirectX 11 aliados a diversos efeitos especiais para garantir o visual. O game também aproveita o PhysX da NVIDIA para trazer recursos de física mais realistas.

Battlefield 4

Battlefield 4 utiliza a nova engine Frostbite 3 para trazer efeitos especiais e ambientes maiores e mais detalhados, incluindo muitas partículas, texturas de alta resolução e tessellation. Tudo isso através do DirectX 11.

BioShock Infinite

O terceiro BioShock utiliza uma versão altamente modificada da Unreal Engine 3 e foi refeito completamente do zero para garantir uma ótima experiência visual. O mundo do jogo é grande e repleto de efeitos visuais.

Crysis 3

O motor de Crysis 3 é o CryEngine 3, que desta vez apresenta uma série de novos recursos gráficos, incluindo fumaça e luz volumétricas e vegetação e tecidos dinâmicos, além de texturas em altíssima resolução. Para que tudo isso seja possível, o game roda exclusivamente com o DirectX 11.

GRID 2

GRID 2 utiliza a engine EGO 3.0, desenvolvida pela Codemasters e presente em diversos games de corrida da desenvolvedora. O jogo apresenta efeitos visuais impressionantes, incluindo batidas, efeitos de fumaça, luz e sombras.

Metro: Last Light

Metro: Last Light aproveita o poder das GPUs modernas para trazer gráficos excelentes, texturas em alta definição e muita destruição com efeitos especiais incríveis. O game é construído com a engine 4A e também é compatível com o PhysX, da NVIDIA.

Total War: Rome 2

Total War: Rome 2 é um game de estratégia que coloca centenas de personagens simultaneamente no mesmo campo de batalha: cenários enormes e repletos de detalhes, como rios, pedras e vegetação, precisam de uma máquina potente para serem renderizados com perfeição.

Tomb Raider

O reboot chegou com diversas novidades em relação aos games anteriores da série. O mundo aberto possui muitos lugares para serem explorados, e o título trabalha com texturas em alta definição e o recurso TressFX, que garante à protagonista do jogo cabelos incrivelmente detalhados.

Sintéticos

3DMark

O 3D Mark é, talvez, o mais conhecido software de benchmark do mercado. No mundo todo, pessoas utilizam essa ferramenta para medir o desempenho de suas máquinas. A versão que usamos é dividida em três categorias, e cada uma delas apresenta um nível de complexidade diferente.

Valley Benchmark

O Valley Benchmark utiliza a Unigine para testar os limites do hardware. O software mostra uma região montanhosa com uma enorme quantidade de árvores e plantas de variadas espécies em um terreno de 64 milhões de metros quadrados. O Valley também exibe efeitos de luz e variações climáticas, colocando o poder das placas de vídeo à prova.

Heaven Benchmark

O Heaven Benchmark foi desenvolvido para explorar todos os recursos das placas de vídeo, testando os limites do hardware em situações específicas. O teste é baseado no motor gráfico Unigine e utiliza o que há de mais moderno em sistema de iluminação, física e tessellation para determinar o poder da placa de vídeo.

Computacional

Civilization 5

Civilization 5 oferece uma ferramenta de benchmarks que utiliza o DirectCompute para calcular a taxa de descompressão das texturas do jogo. Quanto mais quadros por segundo o teste apresentar, melhor é a GPU.

Folding @ Home

O FAHBench é um benchmark que simula os cálculos do Folding @ Home, a iniciativa de pesquisa em conjunto via internet que tem o objetivo de auxiliar na descoberta de cura para doenças como Alzheimer e Parkinson. O aplicativo utiliza o OpenCL para calcular os dados.

Luxmark 2.0

O Luxmark pertence à suíte gráfica LuxRender. O que esse teste faz é simular uma série de efeitos de ray tracing através da linguagem OpenCL.

Temperatura

Essa placa de vídeo manteve-se bastante estável em relação à temperatura, pelo menos durante nossos testes. O limite máximo atingido pela GPU foi 70 °C, enquanto o mínimo foi de pouco menos de 50 °C. O sistema Twin Frozr V conseguiu se sair bem durante os testes e provou que consegue dar conta do recado sem fazer muito barulho.

Vale a pena?

Se você estava pensando em adquirir uma GTX 970 e estava preocupado por causa da polêmica envolvendo a memória, não precisa ficar preocupado, pois essa GPU continua sendo um ótimo negócio, principalmente se a compararmos com a GTX 980.

O sistema construído pela MSI também é robusto: o Twin Frozr V é eficiente para manter a temperatura sob controle e não faz muito barulho, mesmo que a placa trabalhe com frequências maiores que aquelas determinadas pela NVIDIA como padrão.

Os modos de funcionamento oferecidos pela MSI são interessantes, mas não são muito práticos para o usuário no dia a dia, já que poucos vão se preocupar em alternar os modos de “jogo” ou “overclock”. Mesmo que seja feito no início, é bastante provável que isso acabe sendo deixado de lado com o tempo.

Quem quiser investir nesse modelo precisará desembolsar cerca de 1,6 mil reais. É um valor alto se comparado com o da GTX 960, mas fica bem interessante se comparado com o preço da GTX 980. Entre essas duas, a diferença de desempenho não é tão grande, mas a diferença de valor é enorme.

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