Экстремальный разгон видеокарт на базе NVIDIA GeForce3 Ti500 / Ti200

Введение

Прогресс, как известно, не стоит на месте, и вслед за чипом GeForce3 компания NVIDIA выпустила чипы GeForce3 Ti500 и GeForce3 Ti200. Новые чипы NVIDIA GeForce3 Ti500 / Ti200, по сути, являются теми же чипами GeForce3, отличия их от GeForce3 состоят лишь в тактовых частотах, всё остальное - "новые возможности" чипов - лишь маркетинговая игра, необходимая для создания впечатления новизны этих чипов.
GeForce3 Ti200 обязан своим появлением сугубо прагматичным соображениям, из которых следовало то, что "стандартный" GeForce3 можно удешевить и сделать более доступным, попутно обеспечив прочные позиции в конкурентной борьбе с компанией ATI и её новым чипом среднего уровня - RADEON 7500.
Используя потенциал, заложенный в архитектуру GeForce3, компания NVIDIA выпустила и более быструю версию чипа - GeForce3 Ti500, которую по полному праву можно называть "GeForce3 Ultra". Чип GeForce3 Ti500 был создан для того, чтобы перенять у GeForce3 лидерство до выхода загадочного NV25, а также в противовес RADEON 8500 от ATI.
До выхода NV25 остается уже сравнительно мало времени, и появление новых, еще более разогнанных версий чипа GeForce3 маловероятно. Но есть ли еще потенциал у архитектуры GeForce3, или с выходом GeForce3 Ti500 он был полностью исчерпан?

Мы подвергли модификации и экстремальному разгону платы на чипах NVIDIA GeForce3 Ti500 / Ti200, выполненные на наиболее распространенных вариантах PCB.
Посмотрим, что осталось на долю "разгонщика" после "официального разгона" GeForce3 со стороны NVIDIA и есть ли в плане разгона перспективы у "отбраковки" - GeForce3 Ti200.

Повышение напряжения ядра и видеопамяти

Объявив выход новых чипов, компания NVIDIA предоставила новый референс - дизайн для плат на базе GeForce3 Ti500 / Ti200. Однако так как новые чипы отличаются от GeForce3 лишь рабочими частотами, многие производители видеокарт, выпуская платы на базе GeForce3 Ti500 / Ti200, вероятно, в целях экономии, решили не переходить на новый дизайн плат, ограничившись лишь установкой новых чипов на стандартные платы GeForce3, которые они выпускали ранее. Разумеется, им пришлось сменить наклейки и надписи на коробках...
Одновременно с этим стали появляться и платы, честно выполненные по новому референс-дизайну от NVIDIA. В результате, сейчас подавляющее большинство видеокарт на базе NVIDIA GeForce3 Ti500 / Ti200 выполнено на основе трех вариаций дизайна: референс-дизайн GeForce3, референс-дизайн GeForce3 Ti500 и референс-дизайн GeForce3 Ti200.
Несмотря на то, что в целом разводка всех трех вариантов различается, интересующие нас схемы стабилизации питания ядра и видеопамяти практически одинаковы везде. Во всех трех вариантах используются одни и те же микросхемы, включенные по одинаковым схемам, и различия, по большому счету, состоят лишь в расположении элементов на плате.

Типовые схемы включения широтно-импульсных контроллеров SC1175CSW, использованных на этих платах, были подробно рассмотрены в обзоре "Экстремальный разгон GeForce3", поэтому здесь лишь будет повторяться написанное ранее.
Итак, для стабилизации напряжения ядра микросхема используется в режиме "разделения тока", и два ёё независимых канала работают на одну нагрузку - графическое ядро. Типовая схема включения микросхемы в этом режиме, согласно официальной документации с сайта SEMTECH, выглядит так:

Выходное напряжение задается по формуле Vout = 1.25x(1 + R12/R1) (на типовой схеме включения), и там же показано, как с помощью шунтирующего резистора R1' увеличить выходное напряжение.

Для питания видеопамяти применена такая же микросхема - SC1175CSW, но в этом случае два её канала работают независимо, обеспечивая микросхемы памяти напряжением 2.5В для питания буферов ввода-вывода и 3.3В – для питания внутренних цепей:

Выходные напряжения каналов задаются соотношением резисторов R15,R14 (на типовой схеме включения) для канала, обеспечивающего 3.3В, и R13,R11 – для 2.5В. Выходные напряжения каналов задаются по формулам Vout1 = 1.25x(1 + R15/R14) и Vout2 = 1.25x(1 + R13/R11) соответственно. Шунтированием R11 и R14 можно повысить напряжения питания видеопамяти.

Платы, выполненные по референс-дизайну GeForce3 / Ti500 / Ti200

На платах, выполненных по референс-дизайну GeForce3 / Ti500 / Ti200, стабилизаторы питания расположены на обратной стороне:

Цифрой "1" отмечен стабилизатор питания видеопамяти, а цифрой "2" – стабилизатор питания ядра.

Рассмотрим поочередно 3 варианта разводки плат:

Референс-дизайн плат NVIDIA GeForce3:


Референс-дизайн плат NVIDIA GeForce3 Ti200:


Референс-дизайн плат NVIDIA GeForce3 Ti500:

Так как схемы стабилизаторов практически одинаковы, а разводка стабилизаторов на этих трех вариантах плат различается, по сути, лишь расположением элементов, модификация во всех трех случаях будет одинаковой:

Повышение напряжения питания видеопамяти:

На платах, выполненных по референс-дизайну GeForce3 / Ti 500 / Ti 200, соотношения сопротивления резисторов, задающих напряжения питания видеопамяти, как правило, составляют 110Ом / 100Ом для одного канала, что дает на выходе 2.6В; и 170Ом / 110Ом для второго канала, что дает в результате 3.4В. При шунтировании каждого из делителей дополнительными резисторами сопротивлением 1кОм соотношения сопротивлений составляют 110Ом / 91Ом и 170Ом / 90Ом, и в результате выходные напряжения питания видеопамяти повышаются до 2.8В и 3.6В.
Для удобства шунтирующие резисторы подпаяны прямо к ножкам 3,10,18,20 микросхемы так, как показано на фотографии.

Повышение напряжения питания ядра:

Напряжение питания ядра на платах GeForce Ti500 и Ti200 различно.
Соотношение сопротивлений резисторов, определяющих напряжение питания ядра у плат на базе GeFoce3 Ti200, составляет 130Ом / 770Ом, при этом напряжение питания ядра составляет 1.46В.
На платах c GeForce3 Ti500 сопротивления резисторов в этом делителе равны 130Ом / 580Ом, выходное напряжение при этом составляет 1.53В.
Несмотря на различия в сопротивлении резисторов в делителях, повышение напряжения питания ядра можно осуществить одинаково для всех перечисленных случаев – шунтированием дополнительным резистором, который для удобства был подпаян к ножкам 18,20 микросхемы-контроллера, как показано на фото.
При использовании дополнительного резистора сопротивлением 1кОм новые сопротивления резисторов в делителях на платах GeForce3 Ti 200 / Ti 500 составляют 130Ом / 435Ом и 130Ом / 367Ом соответственно, и напряжение питания ядра повышается до 1.62В на GeForce3 Ti200 и 1.69В на GeForce3 Ti500.

О том, как изменяется разгонный потенциал плат при такой модификации, будет сказано чуть ниже, а сейчас – о продукции компании ASUS, которая, как всегда, стоит особняком.

Платы серии V8200 T2 / T5 от ASUS

Платы ASUS V8200 T2 / T5 на базе NVIDIA GeForce3 Ti200 / Ti500, как в своё время и V8200 на базе GeForce3, имеют собственный вариант разводки, отличный от референс-дизайна NVIDIA.
Рассмотрим оба варианта:

ASUS V8200 T5 (GeForce3 Ti500):

На платe ASUS V8200 T5 установлены 2 стабилизатора, причем, один из них такой же, как на платах, выполненных по референс-дизайну SC1175CSW (на фото обозначен "A1"), а второй - стандартный одноканальный стабилизатор AMS1505 от Advanced Monolitic Systems (на фото обозначен "A2").
Один из каналов микросхемы SC1175CSW обеспечивает питание ядра, а второй – 3.3В – служит для внутренних цепей микросхем видеопамяти. Микросхема AMS1505 обеспечивает питание 2.5В для буферов ввода-вывода микросхем видеопамяти. Это регулируемый стабилизатор, типовая схема включения которого, взятая из документации производителя, приведена ниже:

Выходное напряжение этого стабилизатора определяется формулой Vout = 1.25x(1 + R2/R1) + Iadj*R2. Увеличить выходное напряжение можно путем шунтирования R1 дополнительным резистором.

ASUS V8200 T2 (GeForce3 Ti200):

На платe ASUS V8200 T2 отсутствует стабилизатор напряжения 2.5В для видеопамяти, и все цепи микроcхем памяти запитываются напряжением 3.3В, несмотря на спецификации производителя, в которых четко указано, что микросхемы памяти должны запитываться двумя напряжениями – 3.3 ±0.3В и 2.5 ± 0.2В.
Такое пренебрежение спецификациями в угоду копеечной экономии можно было бы ожидать от, скажем так, "малоизвестных" производителей, но уж никак не от ASUS, чья продукция позиционируется как самая надежная, стабильная, солидная и т.д. Если вдобавок учесть традиционно высокие цены на платы от ASUS, то такая экономия выглядит, мягко выражаясь, совсем несолидно.

Повышение напряжения питания ядра и видеопамяти

Соотношения сопротивлений в делителях, определяющих напряжение питания ядра на ASUS V8200 T2 и ASUS V8200 T5 равны 140Ом / 780Ом и 140Ом / 590Ом, соответственно, напряжения питания ядра равны 1.47В на ASUS V8200 T2 и 1.55В на ASUS V8200 T5.
Сопротивления в делителях, определяющих напряжение питания внутренних цепей микросхем видеопамяти, на ASUS V8200 T2 и ASUS V8200 T5 равны 220Ом / 120Ом, что дает в результате 3.54В.
При использовании шунтирующих резисторов сопротивлением 1кОм напряжение питания ядра на платах ASUS V8200 T2 и ASUS V8200 T5 становится равно 1.67В и 1.72В соответственно, а напряжение питания "3.3В" видеопамяти - 3.81В.

Из-за описанной выше ситуации с отсутствием на ASUS V8200 T2 стабилизатора напряжения 2.5В для буферов ввода-вывода микросхем видеопамяти, эти микросхемы запитываются тем же напряжением, то есть 3.81В. Пожалуй, 3.81В для цепей, рассчитанных на 2.5В – чересчур много. Хотя модифицированная видеокарта ASUS V8200 T2 прошла все тесты на стабильность без замечаний, это еще не означает, что не возникнет никаких проблем при более длительной работе микросхем видеопамяти в таком экстремальном режиме.

На ASUS V8200 T5 таких проблем нет, и при использовании шунтирующего резистора сопротивлением 1кОм выходное напряжение на стабилизаторе AMS1505 составило 2.76В.

Что ж, пора оценить, что дает разгонщику модификация плат.

Разгон

В тестах были использованы видеокарты Leadtek Winfast на базе чипов NVIDIA GeForce3 Ti500 / Ti 200. Такой выбор был обусловлен, во-первых, тем, что обе эти платы оснащены 3.8-нс чипами видеопамяти, а во-вторых, хорошей системой охлаждения, установленной на этих платах:

В Обзоре Leadtek WinFast серии Titanium мы уже рассмотрели разгонный потенциал этих плат. Максимальные частоты, на которых в прошлый раз заработали эти видеокарты, составили 260/590 МГц у Leadtek WinFast Titanium 500 TD и 230/580 МГц у Leadtek WinFast Titanium 200 TDH.
На сей раз, после модификации, эти платы заработали на частотах 270/610 МГц у Leadtek WinFast Titanium 500 TD и 240/590 МГц у Leadtek WinFast Titanium 200 TDH.
Как видно, после модификации разгонный потенциал увеличился очень слабо. Причин тому может быть много: во-первых, мы не стали изменять систему охлаждения видеокарт, ограничившись стандартной системой охлаждения от Leadtek. Во-вторых, технологические пределы повышения частоты существуют у любых чипов, и при приближении рабочих частот к этим пределам разгон становится всё более трудным занятием. В результате на частотах, близких к предельным, чипы работают неустойчиво, даже при отличной системе охлаждения и сильно повышенном рабочем напряжении. С другой стороны, при повышении рабочих частот устойчивость работы видеокарт может ухудшаться и из-за того, что дизайн плат рассчитывается для использования на стандартных, а не завышенных частотах.
В конечном итоге мы получили вполне предсказуемый результат: максимальные частоты, на которых заработали видеокарты на базе NVIDIA GeForce3 Ti500 при модификации и экстремальном разгоне, оказались ненамного выше, чем максимальные частоты стандартной видеокарты на базе NVIDIA GeForce3 при экстремальном разгоне.
Ядро на Leadtek WinFast Titanium 200 TDH при экстремальном разгоне заработало на 240 МГц, то есть, на стандартной частоте чипа GeForce3 Ti500, и это говорит о том, что чипы GeForce3 Ti500 / Ti200 серьезно различаются по разгонному потенциалу, и вполне может быть, что Ti200 - "отбраковка" от Ti500.
Видеопамять на Leadtek WinFast Titanium 200 TDH заработала на более низкой частоте по сравнению с Leadtek WinFast Titanium 500 TD, несмотря на одинаковое время цикла - 3.8нс. Причин тому может быть несколько: во-первых, на платы установлены микросхемы видеопамяти от разных производителей, во вторых, дизайн этих плат различается.

Тестовая система, методика тестирования

Для тестирования плат была использована система:

Процессор - AMD Athlon XP 1500+;
Материнская плата - Gigabyte GA-7VTX (VIA KT266A);
Память - 256 МБ DDR SDRAM PC 2100 Apacer CL2;
Жесткий диск - IBM DTLA 307020 20Гб.

Программное обеспечение:

Драйвер Detonator версии 22.80 под Windows XP;
3DMark 2001;
Windows XP.

Производительность видеокарт при экстремальном разгоне мы рассматривали только в 3DMark 2001, так как подробный анализ производительности плат на базе NVIDIA GeForce3 в Quake3 Arena и 3DMark 2001 при экстремальном разгоне был уже произведен в обзоре "Экстремальный разгон GeForce3".

Тестирование в 3DMark 2001

Учитывая класс видеокарт, тестирование мы провели только в режимах "High detail" игровых тестов, и только в 32-битном цвете:

Как видно по диаграммам, результаты GeForce3 Ti500 при экстремальном разгоне повышаются совсем незначительно, и это неудивительно – стандартные рабочие частоты ядра и видеопамяти на GeForce3 Ti500 находятся довольно близко к пределу, поэтому при разгоне, даже экстремальном, частоты увеличиваются незначительно, так же незначительно увеличивается и производительность. Разумеется, речь не идет о низких разрешениях, где результат определяется не скоростью видеокарты, а производительностью процессора и системы в целом.
GeForce3 Ti200 при экстремальном разгоне немного опережает GeForce3 Ti500 на стандартных частотах, но только за счет высокой частоты видеопамяти. Однако относительно номинального режима GeForce3 Ti200 показывает существенный прирост производительности, который в высоких разрешениях достигает примерно 50%.

Заключение

Итак, однозначно можно сказать, что модификация и экстремальный разгон плат на базе NVIDIA GeForce3 Ti500 не имеет практического смысла – прирост производительности не оправдывает все хлопоты, связанные с модификацией плат. Можно, конечно, еще сильнее повысить напряжение на ядре и видеопамяти, и установить мощный кулер на ядро, например, что-нибудь из серии Dragon Orb 3 или Volcano 6, можно даже установить элементы Пельтье, но это уже совсем экстремальные варианты. И опять же затраты на превращение видеокарты в такого «монстра» не оправдаются производительностью этого «монстра».
С платами на базе NVIDIA GeForce3 Ti200 ситуация иная. С одной стороны, предельные частоты чипов NVIDIA GeForce3 Ti200 при разгоне составляют 220-230 МГц, а при экстремальном разгоне – 240-250 МГц, то есть ниже, чем предельные частоты GeForce3 Ti500. Но, с другой стороны, экстремальный разгон GeForce3 Ti200 обеспечивает большее увеличение частоты ядра относительно начального уровня – 175 МГц, обеспечивая больший прирост производительности по сравнению с GeForce3 Ti500.
Что касается разгона видеопамяти на платах с GeForce3 Ti200, то здесь всё зависит от качества микросхем, установленных производителем на плату. Соответственно, чем меньше будет время цикла микросхем видеопамяти по сравнению со стандартным вариантом – 5нс, тем больший прирост частоты видеопамяти обеспечит разгон. Поэтому при покупке видеокарты всегда стоит обращать внимание на тип установленной видеопамяти, причем даже в тех случаях, когда разгон в планы не входит.

Замечание в заключение:

Данный материал – своего рода эксперимент, он отнюдь не является призывом к экстремальному разгону или перепайке видеокарт.
Подобная модификация платы сокращает срок ее службы.
При любой модификации платы пользователь автоматически лишается гарантии.
В случае выхода из строя видеокарты или других комплектующих в результате её модификации вся ответственность лежит на пользователе.