Análisis: Nvidia GeForce GTX 1060 Founders Edition

Nvidia tiene en el mercado uno de los chips gráficos más interesantes en torno a los 300 euros, la GTX 1060 de 6 GB, aunque es un precio que se escapa al presupuesto de muchos usuarios. La versión que analizo en este artículo es la de referencia de Nvidia, que en esta generación han pasado a ser conocidas con versión fundador.

Por eso esta GTX 1060 Founders Edition es el tradicional modelo de referencia, y que se puede comprar por 319 euros directamente en la web de Nvidia, con los gastos de envío incluidos. Es un modelo que no suele ser interesante de cara a los compradores, pero que suele ser un buen ejemplo de lo que se puede conseguir con una refrigeración mínimamente decente y con el chip más básico salido de las fábricas.

Inspección visual

Nvidia lleva unos cuantos años utilizando prácticamente el mismo diseño para sus tarjetas de referencia, con ligeros cambios en cuanto a estética. El sistema de refrigeración suele ser el de cámara de vapor utilizado en la GTX 1080, y en modelos más básicos una refrigeración de tipo turbina que empuja todo el calor generado al exterior por la parte trasera. Por tanto es un diseño cerrado, frente a los abiertos y que suelen recircular parte del calor al resto de componentes dentro de una caja.

El diseño de la GTX 1060 Founders Edition es ligeramente más corto que el de la GTX 1080, y la placa es bastante más pequeña. Una buena parte del extra de longitud de la tarjeta es para el ventilador. La placa tiene un diseño de 3+1 etapas de alimentación para realizar un overclocking sencillo, con memoria GDDR5 a 8 GHz y frecuencia base de 1506 MHz y turbo de 1709 MHz. Frecuencias similares a las de la GTX 1070.

Lo que más se le puede criticar a Nvidia en el diseño de esta tarjeta es la ausencia de un conector para SLI. Dos de estas tarjetas gráficas podrían competir directamente con la GTX 1080, lo cual sería muy malo para los intereses de la compañía. En última instancia no hay tanta gente que haga SLI en sus equipos, pero sí que corta las alas a los que pudieran querer en unos años añadir una segunda GTX 1060 de segunda mano para prolongar la vida de un PC. Afortunadamente, DirectX 12 y su implementación de la multi-GPU puede ser la solución en un par de años al problema que presenta la eliminación del conector SLI.

Arquitectura del chip GP106

Aunque en esencia la arquitectura Pascal no es muy diferente de la Maxwell, el mayor cambio introducido, y del que se derivan la mayoría de las mejoras, es la fabricación de los chips a 16 nm. El uso de transistores de tipo FinFET ha permitido a las compañías (no solo a Nvidia) gestionar de una manera más eficaz las curvas de voltaje de los chips, y con ello ganar en estabilidad y potencia.

El GP106 tiene un tamaño de 200 mm², frente a los 314 mm² del GP104, e incluye 4.400 millones de transistores frente a los 7.200 millones del GP104. Por tanto es un chip bastante más pequeño, pero que a su vez tiene un consumo notablemente inferior, situándose en torno a los 120 W según Nvidia.

En el análisis de la GTX 1080 hice un repaso rápido al funcionamiento de la arquitectura Pascal y a la generación de gráficos. La mayor diferencia entre el chip GP104 y el GP106 está en que este último incluye dos clústeres de procesamiento gráfico (GPC) compuestos por diez multiprocesadores de flujos de datos cada uno (SM).

Este chip incluye seis controladores de memoria de 32 bits, lo que proporciona esta gráfica un bus de memoria de 192 bits. Cada uno de los controladores contiene ocho unidades de rasterizado (ROP) dedicadas a labores de posprocesamiento entre otros, y dan soporte a memoria 6 GB de memoria GDDR5 de 8 Gbps.

Cada SM incluye cuatro grupos de 32 núcleos CUDA, junto con su memoria caché, unidades de carga y almacenamiento, unidades de funciones especiales, gestor de urdimbres y búfer de instrucciones, además de ocho unidades de texturas (TMU). Por tanto, cada SM contiene 128 sombreadores y ocho TMU, y en total el chip GP106 contiene pora tanto 1280 sombreadores (diez SM), y 80 TMU, además de los 48 ROP procedentes de los controladores de memoria.

El ancho de banda de la GTX 1060 se sitúa en los 192 GB/s brutos, aunque eso no incluye la compresión de memoria y otros métodos de aprovechamiento de recursos, lo que pueden situar en ciertos momento el ancho de banda cerca de los 250 GB/s. Puede ser insuficiente para aprovechar totalmente la arquitectura Pascal, pero la solución pasaría por incluir memoria más cara, como GDDR5X o HBM, y añadir complejidad al chip, lo que aumentaría notablemente su coste. Aun así, la memoria GDDR5 suele permitir buenos niveles de overclock, dando un buen empujón de FPS en muchos juegos.

Las novedades de Pascal

Nvidia ha ido realizando pequeñas grandes modificaciones de la microarquitectura de sus tarjetas gráficas desde la presentación de Fermi, y en la generación Pascal la más importante ha sido la inclusión de una compresión de memoria. Esto permite que, al recuperar información de memoria, se tengan que mover menos bytes y por tanto se tarde menos en hacerlo y se aumente el ancho de banda efectivo de la tarjeta gráfica.

En Pascal se deja menos zonas sin comprimir. En la siguiente imagen, las zonas en magenta son las que son susceptibles de ser comprimidas, correspondiéndose la de la derecha de todo a la compresión en Pascal. Nvidia asegura que esto otorga un 70 % más de memoria efectiva que Maxwell.

La computación asíncrona es otro aspecto tocado por la compañía, que afecta a cosas como el posprocesamiento de los fotogramas renderizados, la generación de una urdimbre para RV (urdimbre temporal) o el procesamiento de audio o físicas de un juego. En estos casos puede ocurrir que no se puedan ejecutar las urdimbres completas (32 hilos) procedentes de una misma tarea, y se puedan enlazar dos o más tareas en una única urdimbre.

De esta forma se pueden aprovechar potenciales tiempos de inactividad de la tarjeta gráfica. En este apartado también entra la multitarea apropiativa, que se encarga de asignar tiempos determinados de ejecución al nivel de píxel, y no solo a nivel de hilo como hasta ahora. Esto permite que, en un momento dado, se pueda detener la generación de un píxel, guardando el contexto, para empezar a ejecutar una tarea más prioritaria, y posteriormente recuperar el contexto y continuar la generación de píxeles.

De otra forma, en el modelo de apropiación a nivel de hilo, se tendría que terminar la ejecución de las tareas sobre toda la urdimbre antes de poder intercalar la ejecución de una tarea más prioritaria. Por tanto, es una característica introducida con la realidad virtual en mente, ya que los márgenes de tiempo que se manejan para la generación de los fotogramas son menores. Nvidia también ha añadido la apropiación a nivel de hilo para las cargas de trabajo de computación no directamente relacionadas con la generación de gráficos.

Fijaros que, según lo explicado anteriormente, ahora encontraréis sentido al primer gráfico de los dos incluidos en la siguiente transparencia. La primera figura es el búfer de instrucciones de donde el GPC decide qué triángulos debe generar, y que posteriormente gracias al motor de rasterizado va creando los píxeles concretos, con su información de luz y color, que conforman los triángulos. En ese punto de generación de píxeles es donde la computación asíncrona puede ahora detener la generación para ganar rapidez en tareas prioritarias.

La multiproyección simultánea (SMP) es un nuevo bloque situado en el motor de polimorfismo, y se encarga de corregir la perspectiva en varias orientaciones de una imagen desde un mismo punto de vista. En el entorno de la realidad virtual, para cada una de las lentes (proyecciones) se generaría desde un único punto de vista las dos proyecciones de las lentes.

Pero también permite corregir los problemas de representación en configuraciones multimonitor, que no tienen en cuenta el ángulo que forma entre sí cada uno de los monitores (varias proyecciones desde un mismo punto de vista). También corrige en pantallas curvas, o incluso en potenciales pantallas esféricas y realidad aumentada.

Lo importante del asunto es que de esta forma la mayor parte del trabajo para ambos fotogramas se realiza de manera común, descargando de trabajo a la tarjeta gráfica. Se puede realizar utilizando una de dieciséis posibles proyecciones preconfiguradas en Pascal.

También hay una nueva característica denominada Fast Sync, con la que Nvidia quiere dar una solución a los problemas relacionados con la sincronización vertical (V-Sync). Al activar V-Sync se produce un aumento del retardo de entrada, lo que puede producir una sensación de que los juegos tardan más en reaccionar.

Al activar Fast Sync, se realiza un búfer adicional de los fotogramas recién generados para poder enviarlos nuevamente, eliminando procesamiento adicional y disminuyendo el retardo y el corte de fotogramas o tearing. Esta característica se puede activar en el panel de control de Nvidia.

Equipo de pruebas

Para la realización de las pruebas de rendimiento he utilizado diversos equipos debido a que quería comprobar a la vez que analizaba la tarjeta gráfica algunas cosas adicionales. Por ejemplo, cómo afecta el uso de un procesador de cuatro núcleos lógicos como un Core i5-6400 frente a un ocho núcleos lógicos como el Core i7-6700K.

Aun así, el equipo principal de pruebas utilizado para realizar todas las mediciones lo tenéis a continuación. En este caso el equipo estaba con la tapa lateral quitada, por aquello del verano y que la habitación donde he hecho las pruebas se pone a 28 ºC. Son condiciones similares a las pruebas anteriores, y no deberían afectar al funcionamiento normal de la tarjeta, aunque quizás sí al overclocking potencial.

Pruebas de rendimiento

Las pruebas de rendimiento de las nuevas tarjetas gráficas suelen centrarse en comprobar su potencia con respecto a otros modelos. Aunque ese tipo de pruebas también las encontraréis a continuación, me ha parecido más interesante analizar lo que sucede al utilizar la Nvidia GeForce GTX 1060 Founders Edition con una serie de procesadores para ver qué tipo de limitación imponen al rendimiento de la tarjeta.

Puesto que es una tarjeta gráfica para jugar potente, las pruebas que veréis a continuación también se han realizado a las resoluciones de 1080p, 1440p y 4K UHD. Como norma general, las pruebas se han realizado teniendo solo activo el antiescalonamiento FXAA, deshabilitando características específicas de gráficas como HBAO+ o PureHair, y poniendo todas las opciones a los valores máximos posibles. En este caso me interesa más comprobar la potencia en bruto en juegos de las tarjetas gráficas que las diferencias entre las arquitecturas de AMD y Nvidia.

Rise of the Tomb Raider

Este juego de Microsoft Studio es bastante exigente en cuanto a procesador, aunque sobre todo si se quiere jugar con las DirectX 11. Bajo las DX12 descarga de trabajo al procesador, con lo que incluso un i3-6100 puede ser suficiente como para aprovechar bastante bien las tarjetas gráficas más potentes, pero en los procesadores de cuatro y ocho núcleos es mejor jugarlo bajo DX11.

Comparativa por procesador

Comparativa de GPU

Ashes of the Singularity

Ashes of the Singularity es más una prueba de rendimiento que un juego, y hay que tomarlo como tal. Aun así resulta interesante probarlo debido a que es el más avanzado en cuanto a aprovechar las posibilidad de las DirectX 12 se refiere. Beneficia notablemente a las tarjetas gráficas de AMD, aunque las Pascal también se benefician algo de las DX12.

Comparativa por procesador

Comparativa de GPU

Hitman

Hitman ha sido actualizado recientemente, con importantes mejoras de rendimiento según el número de núcleos del procesador. Ahora le afecta bastante menos, pero sigue siendo un juego claramente pro-AMD, aunque ahora sí cuenta con soporte a DX12 bajo las tarjetas gráficas de Nvidia. En el caso de las tarjetas Pascal, consiguen una mejora de rendimiento en torno al 5 %, en vez de una reducción al activarlos como pasaba hasta ahora.

Comparativa por procesador

Comparativa de GPU

Los resultados de las anteriores tarjetas gráficas son previas al parche introducido por Eidos, que no afectan al rendimiento de DX11, si no al DX12 en las tarjetas Nvidia.

Total War: Warhammer

Total War: Warhammer recibió el parche que activaba las DirectX 12 y la computación asíncrona tiempo después de su puesta a la venta. Pero fue bastante bien recibido por los usuarios de AMD, porque ha aumentado notablemente el rendimiento del juego en estas tarjetas gráficas.

Pero a su vez, es dependiente de la potencia del procesador, pero sobre todo en DX11, ya que en DX12 descarga bastante trabajo del procesador y permite obtener bastante más rendimiento adicional al combinarlo con otros procesadores de cuatro y ocho núcleos.

Comparativa por procesador

Comparativa por GPU

Grand Theft Auto V

Uno de los títulos más jugados actualmente sigue siendo GTA V gracias a su modo en línea, y no puede faltar a la hora de valorar una tarjeta gráfica nueva. Rockstar está haciendo una gran labor a la hora de añadir continuamente nuevo contenido al juego, y eso se ve recompensado por la comunidad de jugones.

Comparativa de GPU

The Division

The Division es uno de los juegos en línea que más éxito han tenido este año, pero que la falta de contenido de alto nivel lastra la fidelidad de los jugadores. El banco de pruebas incluido es muy completo en el sentido del recorrido que hace la cámara, que pone a prueba diversas características de calidad de imagen, explosiones y muñecos en movimiento.

Comparativa por procesador

Comparativa por GPU

The Witcher 3

The Witcher 3: Wild Hunt es un juego que, una vez desactivado Nvidia Hairworks, no tiene una especial preferencia por ninguna compañía de tarjetas. La calidad gráfica se pone a la máxima posible, desactivando las características específicas de Nvidia, y se contabilizan los FPS de varios cortes del juego.

Comparativa por procesador

Comparativa por GPU

Crysis 3

Crysis 3 sigue siendo un juego bastante exigente a nivel gráfico, y una buena prueba para comprobar la potencia de una tarjeta gráfica. En su tiempo fue un juego patrocinado por AMD, pero actualmente rinde mejor en las tarjetas de Nvidia. La configuración gráfica para las pruebas se sitúa en muy alta, y se toman medidas de tiempos de circuitos preestablecidos que se repiten varias veces para intentar ajustar al máximo la fiabilidad del rendimiento, ya que el juego carece de banco de pruebas integrado.

Comparativa por procesador

Comparativa por GPU

Dirt Rally

DiRT Rally es un ejemplo de juego de carreras en el que el escenario está muy cuidado, pero tampoco es especialmente exigente en el apartado gráfico. El juego incluye una prueba enlatada, que consiste en cuatro etapas, y va cambiando entre vista exterior e interior. La calidad se pone a ultra, con antiescalonamiento 2x MSAA.

Comparativa por procesador

Comparativa por GPU

Temperaturas, ruido y overclocking

La arquitectura Maxwell era generosa con las subidas de frecuencia, y Pascal está en la misma línea. Las mejoras obtenidas con el proceso de fabricación de 16 nm FinFET de la taiwanesa TSMC ha permitido a Nvidia subir mucho las frecuencias del sustituto de la GTX 960, pero manteniendo su mismo consumo de 120 W.

Puesto que es la tarjeta de referencia de Nvidia, esta tarjeta carece de overclocking de fábrica, y viene con las frecuencias de referencia. Según juego, la GTX 1060 Founders Edition permite obtener al menos un 8 a 10 % de rendimiento adicional. Se pueden subir las frecuencias otros +210 MHz sin tocar voltajes (para un total de 210 MHz sobre la frec. base de referencia), y la memoria se puede subir 1360 MHz, para situar la velocidad de la GDDR5 en los 9.360 MHz en el modo OC de la gráfica.

La arquitectura Pascal está demostrando estar parcialmente restringida por el ancho de banda de la memoria en algunos juegos, y solo con subir los 1360 MHz a la memoria, la ganancia de rendimiento se sitúa en torno a un 4 %. También se ha probado el OC por separado entre memoria y GPU, en el mismo equipo de prueba usado en el resto del análisis.

Debido a que es un chip bastante eficiente, y con el sistema de refrigeración de la tarjeta de tipo turbina, la temperatura sin OC se sitúa en torno a los 73 ºC, mientras que al hacerle el OC anteriormente indicado se sitúa en los 83 ºC. El nivel de ruido alcanza los 32 dB en repso, los 36 dB sin OC, y en torno a los 39 o 40 dB con las frecuencias subidas. El equipo de pruebas está pensado para poder medir bien el ruido con un sonómetro, por lo que en un equipo normal el ruido podría situarse más hacia los 42 ó 43 dB con OC.

El consumo del equipo de pruebas con la gráfica en modo OC y en carga se sitúa por debajo de los 200 W (180 a 190 W generalmente), y con el overclocking adicional se sitúa en torno a los 210 W. La ganancia total de rendimiento con las frecuencias subidas se sitúa en torno al 12 %. Es una ganancia normal de rendimiento, manteniendo un bajo consumo, unas temperaturas moderadas y un ruido normal. En general la GTX 1060 Founders Edition es buena, pero el diseño de referencia de Nvidia sigue sin ser lo mejor que se puede encontrar en el mercado.

Conclusión

Nvidia tiene uno de los chips gráficos de gama media más potentes, pero también está en la parte alta de esa gama media. Las tarjetas gráficas basadas en él tienen un comportamiento similar a la GTX 980 de la anterior generación, pero con 6 GB de GDDR5 en vez de 4 GB. Es un punto a favor de cara al futuro, teniendo en cuenta que, salvo honrosas excepciones de juegos bien optimizados (como The Witcher 3), los juegos cada vez consumen más y más memoria RAM y VRAM, sin ninguna justificación evidente.

El precio de lanzamiento de 279 euros o 249 dólares como precio de referencia solo está actualmente en algunos modelos de unos pocos fabricantes, por lo que el precio de compra se sitúa más bien hacia los 300 euros. Es un buen margen que se sale de lo que suelo recomendar, si se juega a 1080p, de ir a por tarjetas que cuesten sobre los 200 euros e irlas cambiando cada dos o tres años por el motivo de siempre: las tarjetas gráficas dan pasos de gigante trascurrido ese tiempo.

Gastarse 600 o 700 euros en una tarjeta gráfica para que en tres años te saquen una el doble de potente y a mitad de precio no tiene mucho sentido desde el punto de vista de aquel que juegue a 1080p. Sin embargo, la GTX 1060, que se sitúa en un precio alto para jugar a esa resolución, es bastante capaz a la hora de mover juegos a 1440p de los que están actualmente en el mercado y a buenos FPS.

Sea como sea, la GTX 1060 debería ser la primera opción a mirar junto a la RX 480 de 8 GB para aquellos que quieran una tarjeta algo más duradera y a prueba de los requisitos de VRAM de los juegos que están por llegar. Los compradores más sensibles al precio tendrán suficiente por ahora con la RX 470 de 4 GB y la GTX 1060 de 3 GB, a la espera de que Nvidia o AMD lancen nuevos modelos para cubrir el mercado de las tarjetas de los 150 a 200 euros, generalmente más apetecibles para los que juegan a 1080p y no necesitan jugar a ultra y 60 FPS en todos los juegos.