Nvidia GeForce GTX Titan Black review: incl. 2-way / 3-way / 4-way SLI

Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. GTX Titan Black
  3. 3. SLI, 3-way SLI en 4-way SLI
  4. 4. Benchmarks - 3DMark Vantage/11/Fire Strike
  5. 5. Benchmarks - Crysis 3, Far Cry 3, Metro LL
  6. 6. Benchmarks - Assassin's Creed 4, Battlefield 4
  7. 7. Benchmarks - CPU op 5 GHz
  8. 8. GPGPU benchmarks
  9. 9. GPGPU benchmarks - Double-precision FP
  10. 10. Overklokken
  11. 11. Conclusie
  12. 12. Besproken producten
  13. 13. Reacties

Inleiding

Dinsdag 18 februari 2014 staat voor Nvidia niet enkel in het teken van de introductie van de GeForce GTX 750 en GTX 750, maar ook van een nieuw vlaggenschip, de GeForce GTX Titan Black. Nvidia stuurde zelf geen samples van deze nieuwe high-end kaart uit, maar dankzij de helden van Tones.be konden we toch aan de slag met Nvidia's nieuwe topmodel. En dan hebben we het niet over benchmarks van een enkele kaart: Tones deponeerde voor zo'n 4000 euro aan Titan Blacks in het Hardware.Info Testlab, zodat we ook SLI, 3-way en 4-way SLI-benchmarks kunnen presenteren.

Nvidia GeForce GTX Titan Black SLI (4-way)

Het verhaal van Titan moge bekend zijn. Begin maart 2013 introduceerde Nvidia de GeForce GTX Titan, de eerste op consumenten en semi-professionele gebruikers gerichte videokaart die gebaseerd was op de meest high-end chip uit de Kepler generatie, de GK110. Met 2688 Cuda cores en 6 GB geheugen op een 384-bit brede bus brak deze Titan alle records. De prijs was daar ook naar: voor een Titan betaalde je zo'n 1000 euro. Dat maakte de kaart vooral in trek bij een zeer select gezelschap van gamers van de verwende soort en die-hard overkclockers van de gesponsorde soort. Daarnaast was er nog een andere doelgroep: aangezien de GTX Titan dezelfde onbeperkte double-precision floating point performance had als veel duurdere Tesla-kaarten, was de GTX Titan ondanks het 1000-euro prijskaartje een voordelig alternatief voor wie professionele Cuda-applicaties wilde gebruiken om van deze mogelijkheden te profiteren.

Eind mei kwam er voor gamers een betaalbaarder variant van de GK110 beschikbaar, in de vorm van de GeForce GTX 780. Het aantal cores werd gereduceerd tot 2304 stuks - nog altijd flink meer dan in op een op GK104 gebaseerd GTX 680! - en de klokfrequenties werden iets verhoogd. Met een initieel prijskaartje van rond de 650 euro was deze GTX 780 veel bereikbaarder dan de GTX Titan, maar professionele gebruikers die een nóg goedkoper Tesla-alternatief voor ogen hadden, werd de pas afgesneden: de double precision floating point rekensnelheid werd softwarematig teruggebracht tot 1/8ste van de ware snelheid.

Nvidia GeForce GTX Titan Black
De GK110 chip op de GTX Titan Black

De GTX 780 Ti heeft de glans van de originele Titan een beetje aangetast.

Toen AMD eind vorig jaar de Radeon R9 290X introduceerde, werd de GTX 780 kort van de troon gestoten als snelste gaming kaart, maar niet voor lang. Begin november kwam Nvidia met de GeForce GTX 780 Ti, dat als nieuw topmodel overtuigend de koppositie in vrijwel alle benchmarks heroverde. De truc? Een GK110 met álle beschikbare 2880 Cuda cores ingeschakeld en aanzienlijk hogere klokfrequenties dan bij de GTX 780 en GTX Titan, waarbij zeker het op 1750 MHz werkende GDDR5 geheugen opviel.

De introductie van de GTX 780 Ti heeft de glans van de originele Titan een beetje aangetast. Hoewel die oorspronkelijke Titan nog altijd de enige GeForce-kaart is met uncapped double precision FP prestaties en 6GB geheugen, is de GeForce GTX 780 Ti voor gaming veel sneller. Ofwel: met de GTX Titan enerzijds en GTX 780 Ti is er niet meer één topmodel in alle takken van sport het snelst is...

Bekijk onderstaande demo van een quad-SLI opstelling met 4 GeForce GTX Titans, of lees verder op de volgende pagina

GTX Titan Black

... en daar komt vandaag dus een eind aan met GTX Titan Black. Deze nieuwe kaart - die de originele Titan vervangt en eveneens zo'n € 1000 gaat kosten - is wat je zou kunnen noemen een combinatie van de GTX 780 en de GTX Titan en dan nóg iets sneller.

Net als de GTX 780 Ti heeft de GTX Titan Black alle 2880 Cuda cores van de GK110 ingeschakeld. De klokfrequenties zijn echter nóg iets hoger: 890 MHz base clock, 980 MHz Boost clock en opnieuw 1750 MHz voor het geheugen. Van de GTX Titan erft de Titan Black naast het prijskaartje de hoeveelheid van 6 GB GDDR5-geheugen en de uncapped double-precision floating point mogelijkheden.

Onderstaande tabel toont de specificaties van de verschillende GK110 gebaseerde kaarten nog eens overzichtelijk naast elkaar. Klik hier om deze tabel in een nieuw venster te openen. 

Algemeen
 
MerkNvidiaNvidiaNvidiaNvidia
ProductnaamGeForce GTX 780GeForce GTX 780 TiGeForce GTX TitanGeForce GTX Titan Black
ProductcodeGeForce GTX 780GeForce GTX 780 TiGeForce GTX TitanGeForce GTX Titan Black
DetailsProductinfoProductinfoProductinfoProductinfo
Chip
CodenaamGK110GK110GK110GK110
ArchitectuurKeplerKeplerKeplerKepler
Rekenkernen2304 cores2880 cores2688 cores2880 cores
Kloksnelheid863 MHz876 MHz837 MHz890 MHz
Kloksnelheid boost902 MHz928 MHz876 MHz980 MHz
Transistors7080 mln7080 mln7080 mln7100 mln
Die-grootte561 mm²561 mm²
Productieprocedé28 nm28 nm28 nm28 nm
Vertex Shader versie5.05.0
Pixel Shader versie5.05.0
Geheugen
Geheugengrootte3072 MB3072 MB6144 MB6144 MB
Type geheugenGDDR5GDDR5GDDR5GDDR5
Geheugensnelheid1502 MHz1750 MHz1500 MHz1750 MHz
Geheugencontroller384 bit384 bit384 bit384 bit
Bandbreedte288.4 GB/s336.5 GB/s
Functionaliteit
DirectX versieDirectX 12 fl 11_0DirectX 12 fl 11_0DirectX 12 fl 11_0DirectX 12 fl 11_0
SLI compatible
Crossfire compatible
Geïntegreerde H.264 videodecoder
Geïntegreerde VC-1 videodecoder
Kaartontwerp
InterfacePCI-Express 3.0 x16PCI-Express 3.0 x16PCI-Express 3.0 x16PCI-Express 3.0 x16
Extra power-connector
Type power connector(s)PEG6+PEG8PEG6+PEG8PEG6+PEG8PEG6+PEG8
Total board power250 W250 W250 W250 W
Lengte26.5 cm26.5 cm26.5 cm26.5 cm

Hardwarematig is de GTX Titan Black verder identiek aan de bestaande GTX Titan: zelfde PCB, zelfde koeler. Er zijn twee puur visuele verschillen waarmee je de kaarten uit elkaar kunt houden: het plexiglas boven het koelblok is bij de Titan Black zwart gekleurd en de letters "TITAN" op de koeler zijn ook zwart van kleur.

Nvidia GeForce GTX Titan Black

Qua aansluitingen biedt ook de nieuwe Titan dus tweel maal DVI, HDMI 1.4 en DisplayPort 1.2. Achterop vinden we een PEG6 en een PEG8 stroomconnector.

Hoewel de Titan Black door verschillende merken zal worden geleverd, zullen ze alle gewoon de standaard Nvidia-kaart in een doos stoppen, zoals ASUS ook heeft gedaan. We verwachten dus geen custom-uitvoeringen.

SLI, 3-way SLI en 4-way SLI

Voor zover we kunnen nagaan zijn er vandaag in totaal vijf GeForce GTX Titan Black kaarten in de Benelux, waarvan dankzij Tones.be dus vier in het Hardware.Info Testlab. Het gaf ons de mogelijkheid om de kaarten te testen in SLI, 3-way SLI en 4-way SLI configuraties. Niet dat we verwachten dat direct complete volksstammen van plan zijn een dergelijke monster-setup aan te gaan schaffen; het is toch op z'n minst interessant om te bekijken tot wat voor prestaties een dergelijke hoeveelheid GPU-power in staat is.

Om scores te produceren die vergelijkbaar zijn met onze bestaande GPU-benchmarks, maakten we zoals altijd gebruik van ons standaard videokaarten testsysteem, bestaand uit een Intel Core i7 3960X (Sandy Bridge-E) processor, een ASUS P7X79 Pro moederbord, 16 GB Corsair DDR3-1600 geheugen, een Samsung Spinpoint F1 harde schijf en een Cooler Master Silent Pro Gold 1200 watt voeding. Alle benchmarks zijn uitgevoerd onder Windows 7 x64.

We hebben onze standaard benchmarks getest in 1920x1080 (Full HD) met Ultra settings en 5760x1080 (3x Full HD) met Ultra settings. We hebben voor de benchmarks gebruikgemaakt van GeForce driver 334.69. Kijk op de productpagina's van andere kaarten (klik op de namen in de grafieken) om te bekijken met welke drivers die zijn getest. 

Zoals we verderop zullen zien is er - zoals te verwachten - een aardig CPU-bottleneck in de meeste benchmarks. Vandaar dat we verderop in deze review ook nog een aantal tests met de CPU ingesteld op 5 GHz hebben gedraaid, aangevuld met een aantal benchmarks waarbij we ook de Titan Blacks hebben overklokt.

Naast gaming-benchmarks hebben we ook verschillende professionele GPGPU-benchmarks op een enkele GTX Titan Black gedraaid en vergeleken met de originele Titan, de GeForce GTX 780 Ti en de Radeon R9 290X. Want laten we niet vergeten; dát is waar deze kaart natuurlijk primair voor bedoeld is.

Nvidia GeForce GTX Titan Black SLI (4-way)

Benchmarks - 3DMark Vantage/11/Fire Strike

In de verschillende 3DMarks zien we dat een enkele GTX Titan Black zoals te verwachten een fractie sneller is dan de GeForce GTX 780 Ti. 3DMark Vantage schaalt zoals te verwachten totaal niet meer bij 3-way en 4-way SLI; hier lopen we echt tegen een CPU-bottleneck aan. 3DMark11 en 3DMark Fire Strike schalen wél. Een score van ruim 21.000 Fire Strike punten met niet overklokte hardware is toch op z'n minst indrukwekkend te noemen.

Benchmarks - Crysis 3, Far Cry 3, Metro LL

In Crysis 3 zien we een aardige schaling naar SLI en 3-way SLI. In Full HD met Ultra-settings halen we met 4-way SLI een lagere score dan met 3-way SLI. In 5760x1080 schaalt de game wél door en blijkt dat je bij deze instellingen met 4000 euro aan videokaarten eindelijk in de buurt komt van 60 fps.

Bij Far Cry 3 is er een duidelijke CPU-bottleneck. In Full HD met Ultra-settings schaalt zelfs SLI al niet meer. In 5760x1080 met Ultra settings is SLI wel ruim 70% sneller dan een enkele kaart, maar voegt een derde en vierde kaart niets meer toe.

In Metro Last Light zien we hetzelfde: een CPU-bottleneck zorgt er voor dat in Full HD een tweede kaart al geen nut meer heeft. Met drie schermen wel, maar een derde kaart biedt daar geen voordeel meer en met een vierde kaart dalen de scores zelfs.

Benchmarks - Assassin's Creed 4, Battlefield 4

Assassin's Creed 4 is gecapped op circa 62,5 fps. Een enkele Titan haalt dat al bijna in Full HD op Ultra settings, dus SLI voegt weinig toe. In 5760x1080 zien we dat je met twee kaarten ook in de buurt van 60 fps komt. Drie en vier kaarten voegen weinig toe.

In Battlefield 4 met Ultra settings behalen we een dikke 75 fps in Full HD. Een tweede Titan verhoogt dat naar bijn 126 fps. Kaart drie en vier voegen weinig toe: opnieuw een CPU-bottleneck.

Bij 5760x1080 met Ultra settings schaalt Battlefield 4 netjes door en komen we uiteindelijk op bijna 90 fps uit.

Benchmarks - CPU op 5 GHz

Om te analyseren in hoeverre de SLI-setups last hebben van een CPU-bottleneck hebben we de 4-way SLI benchmarks nogmaals gedraaid met de 3960X geklokt op 5 GHz in plaats van de standaard 3,3 GHz. Onderstaande tabel toont de resultaten.

In Far Cry 3 zien we dat de snellere CPU duidelijk voor nog betere prestaties kan zorgen: in Full HD krijgen we er nog zo'n 25 fps bij, in 3xFull HD zo'n 10 fps. In Crysis 3, een game die überhaupt al goed schaalde, zien we iets vergelijkbaars.

Metro Last Light lijkt toch eerder een GPU- dan een CPU-bottleneck te hebben: de scores worden hoger met de CPU op 5 GHz, maar de stijging is beperkt. Battlefield 4 blijkt in 3x Full HD ook beperkt te worden door de grafische rekenkracht van de vier kaarten: de stijging van 84,5 fps naar 86,9 fps in zeer beperkt. Hoe anders is dat in Full HD, waar de score stijgt van gemiddeld 136,9 fps naar 173,3 fps.

Assassin's Creed 4 ten slotte is zoals geschreven gecapped op 62,5 fps. In Full HD haalden we dat al makkelijk op standaard CPU-snelheid, dus de hogere klokfrequentie voegt dan niets toe. In 3x Full HD kruipen we iets dichter tegen deze waarde aan.

GTX Titan Black3960X - Stock3960X @ 5 GHz
Far Cry 3 - 1920x1080 - Ultra 4xAA 70,2 fps 94,1 fps
Far Cry 3 - 5760x1080 - Ultra 4xAA 57,3 fps 67,8 fps
Crysis 3 - 1920x1080 - Very High 4x AA 64,1 fps 92,8 fps
Crysis 3 - 5760x1080 - Very High 4x AA 54,7 fps 64,2 fps
Metro Last Light - 1920x1080  - Very High 86,0 fps 92,0 fps
Metro Last Light - 5760x1080 - Very High 49,0 fps 53,0 fps
Battlefield 4 - 1920x1080 - Ultra 136,9 fps 173,3 fps
Battlefield 4 - 5760x1080 - Ultra 84,5 fps 86,9 fps
Assassin's Creed 4 - 1920x1080 - Ultra 62,5 fps 62,5 fps
Assassin's Creed 4 - 5760x1080 - Ultra 55,2 fps 59,4 fps

GPGPU benchmarks

De gaming-benchmarks zijn leuk, maar de GTX Titan is natuurlijk primair bedoeld voor (semi-)professioneel GPGPU-werk, als "goedkoop" alternatief voor Tesla kaarten. We hebben een aantal GPGPU benchmarks gedraaid op de nieuwe Titan Black, de oorspronkelijke Titan, de GTX 780 Ti en AMD's Radeon R9 290X.

BasemarkCL is een OpenCL benchmark die een maat geeft voor de GPGPU-prestaties van een systeem voor professionele toepassingen. De Physics tests behelzen onder meer algoritmes voor 3D soft body simulaties, vloeistofsimulaties en golfsimulaties. De Fractal tests bevatten algoritmes om verschillende fractals door te rekenen. Bij de Image tests wordt de GPU gebruikt voor algoritmes als kleurcorrectie, ruisonderdrukking en verscherping. De Video tests bevatten vergelijkbare algoritmes voor video. We zien dat de nieuwe Titan vergelijkbaar scoort met z'n voorloper en de 780 Ti. AMD's Radeon R9 290X zet in deze benchmark duidelijk hogere scores neer.

Luxmark is een op OpenCL gebaseerde professionele 3D-rendering benchmark. Hier zien we dat de Titan Black zoals te verwachten iets sneller is dan de GTX 780 Ti. Opnieuw presteert de AMD Radeon R9 290X aanzienlijk beter.

SiSoft Sandra 2014 bevat verschillende GPGPU-benchmarks die gebaseerd zijn op algoritmes die daadwerkelijk in diverse bedrijfstakken worden toegepast. Allereerst bevat Sandra 2014 een drietal benchmarks die financiële analyses uitvoeren volgens de veel gebruikte Black-ScholesMonte Carlo en Binominal algoritmes. Let wel: al deze benchmarks zijn gebaseerd op single-precision (32-bit) floating point getallen, double-precision benchmarks (FP64) tonen we op de volgende pagina.

In Black Scholes is de Titan Black nipt sneller dan AMD's Radeon R9 290X. De Monte Carlo en Binominal algoritmes voert AMD echter aanzienlijk sneller uit.

Vervolgens test Sandra 2014 een drietal algoritmes die veel in wetenschappelijke analyses gebruikt worden: matrix multiply, fast fourrier transformaties (FFT's) en N-body simulaties. Ook deze tests zijn ofwel op integer ofwel op FP32 getallen gebaseerd. Opnieuw zien we dat de Titan Black wat sneller is dan z'n voorloper, maar meestal in de R9 290X z'n meerdere moet erkennen.

Ten slotte heeft Sandra 2014 nog een tweetal cryptografie benchmarks waarvoor de GPU kan worden toepast: allereerst het uitvoeren van AES256 encryptie en daarnaast het berekenen van SHA2-256 hashes. Dat laatste is tot op zeker hoogte vergelijkbaar met het type werk dat gebeurt bij Bitcoin mining en zoals we zien is AMD daarin duidelijk sterker dan Nvidia:

GPGPU benchmarks - Double-precision FP

Waar de Titan het natuurlijk van moet hebben zijn de hoge prestaties bij het verwerken van double-precision ofwel 64-bit floating point getallen. De GK110 architectuur kan dat in principe op 1/3-de van de snelheid van single-precision (32-bit), wat bij de GTX 780 en GTX 780 Ti nog eens softwarematig tot 1/8-ste gereduceerd.

Van de financiële analyse benchmarks profiteren de Black-Scholes en Monte Carlo tests in FP64 modus. Bij Black-Scholes zien we dan duidelijk een gigantisch prestatieverschil tussen de Titan en de GTX 780 Ti en gaat de Titan ook de R9 290X voorbij. Bij Monte Carlo zien we dat ook en is het verschil tussen de Titan en de 290X nog wat groter. Bij Biominal biedt de FP64-optie geen prestatiewinst en scoort de Titan Black vrijwel identiek aan de 780 Ti.

Bij de Scientific Analysis benchmarks is het enkel de N-body Simulation test die veel profiteert van de FP64 mogelijkheden van de GTX Titan en ook in die test gaat de kaart de R9 290X dan ook ruim voorbij.

Overklokken

Ten slotte zijn we nog aan de slag gegaan om zo hoog mogelijke 3DMark scores uit de Titan-kaarten te halen. Daarvoor gebruikten we opnieuw onze Core i7 3970X ingesteld op 5 GHz en overklokten we de Titan Black kaarten zelf ook. Let wel: we hebben de kaarten niet van andere koeling kunnen voorzien, dus het is puur een maximale overklok met de standaard koelers. 

De beste schaling zien we bij 3DMark Fire Strike Extreme. Voor deze test kregen we de kaarten overklokt tot 1089 MHz base clock, 1180 MHz Boost clock en 1800 voor het geheugen. Samen met de 5 GHz CPU kwamen we uit op 15.892 punten.

Nvidia GeForce GTX Titan Black SLI (4-way)

Met dezelfde settings leverde de normale Fire Strike test een score van 26.544 punten op.

Nvidia GeForce GTX Titan Black SLI (4-way)

3DMark11 met deze klokfrequenties levert een score van 33.723 punten op:

Nvidia GeForce GTX Titan Black SLI (4-way)

Conclusie

De nieuwe Titan Black is in feite een kleine verbetering ten opzichte van de eerste Titan, vandaar ook dat Nvidia aan de launch weinig aandacht schenkt. Wat men in feite heeft gedaan is de unieke aspecten van Titan in stand houden (uncapped double-precision floating-point en 6GB geheugen) maar de prestaties opkrikken naar GeForce GTX 780 Ti niveau. Lang verhaal kort: wie een Titan wilde aanschaffen krijgt nu voor hetzelfde geld iets betere prestaties.

Een Titan koop je echt voor het GPGPU-werk: ofwel omdat je specifieke professionele Cuda applicaties wil/moet draaien ofwel voor specifieke FP64 algoritmes. Titan blijft dan een goedkoop alternatief voor dure Tesla kaarten. Wel moeten we bekennen dat voor wat we maar noemen "normale" GPGPU-applicaties AMD's Radeon R9 290X in de regel betere prestaties neerzet. Dat hebben we de laatste tijd ook wel gezien aan het feit dat op deze kaarten echt een run is ontstaan door Litecoin-miners en aanverwanten.

Onze SLI- en overklok-benchmarks laten maar weer eens zien tot wat Nvidia in staat is. Zeker bij de 3x Full HD benchmarks zien we dat een tweede Titan Black en soms ook een derde wel degelijk nut kan hebben. En vergeet niet: het aantal pixels van een 4K-scherm is nóg hoger. Tegelijkertijd moeten we ook eerlijk zijn: als je gaat gamen kun je je heel wat geld besparen door voor GTX 780 Ti's te gaan. 

Hoe dan ook: we zien niet dagelijks een 3DMark Fire Strike Extreme score van ruim 15000 punten op het scherm in het Hardware.Info testlab zonder gebruik te maken van LN2. En dat blijft toch leuk.


Met dank aan Tones.be voor het beschikbaar stellen van de videokaarten


Besproken producten

Vergelijk alle producten

Vergelijk  

Product

Prijs

Nvidia GeForce GTX Titan Black

Nvidia GeForce GTX Titan Black

  • GK110
  • 2880 cores
  • 890 MHz
  • 6144 MB
  • 384 bit
  • DirectX 12 fl 11_0
  • PCI-Express 3.0 x16
Niet verkrijgbaar
Nvidia GeForce GTX Titan Black SLI

Nvidia GeForce GTX Titan Black SLI

  • GK110
  • 2880 cores
  • 890 MHz
  • 6144 MB
  • 384 bit
  • DirectX 12 fl 11_0
  • PCI-Express 3.0 x16
Niet verkrijgbaar
Nvidia GeForce GTX Titan Black SLI (3-way)

Nvidia GeForce GTX Titan Black SLI (3-way)

  • GK110
  • 2880 cores
  • 890 MHz
  • 6144 MB
  • 384 bit
  • DirectX 12 fl 11_0
  • PCI-Express 3.0 x16
Niet verkrijgbaar
Nvidia GeForce GTX Titan Black SLI (4-way)

Nvidia GeForce GTX Titan Black SLI (4-way)

  • GK110
  • 2880 cores
  • 890 MHz
  • 6144 MB
  • 384 bit
  • DirectX 12 fl 11_0
  • PCI-Express 3.0 x16
Niet verkrijgbaar
0