Schede GeForce GTX 970 e allocazione memoria: un possibile problema?

Da alcune settimane a questa parte, in vari forum online, è emerso un comportamento atipico delle schede video NVIDIA GeForce GTX 970 rispetto ai modelli GeForce GTX 980 con riferimento alla allocazione della memoria video. Entrambe queste schede integrano 4 Gbytes di memoria video: durante l'uso le schede GeForce GTX 970 tendono inizialmente ad allocare solo 3,5 Gbytes, utilizzando anche gli 0,5 Gbytes addizionali solo quando richiesto.

Nel momento in cui le schede GeForce GTX 970 sono spinte ad utilizzare tutta la memoria video a disposizione, attraverso test specifici che fanno questo, si ottiene un calo della bandwidth massima a disposizione della GPU. NVIDIA ha rilasciato una informazione ufficiale a riguardo che spiega il motivo per il quale le schede GeForce GTX 970 tendano ad allocare 3,5 Gbytes di memoria video nella maggior parte degli scenari di utilizzo e non tutti i 4 Gbytes complessivamente a disposizione

The GeForce GTX 970 is equipped with 4GB of dedicated graphics memory.   However the 970 has a different configuration of SMs than the 980, and fewer crossbar resources to the memory system. To optimally manage memory traffic in this configuration, we segment graphics memory into a 3.5GB section and a 0.5GB section.   The GPU has higher priority access to the 3.5GB section.  When a game needs less than 3.5GB of video memory per draw command then it will only access the first partition, and 3^rd party applications that measure memory usage will report 3.5GB of memory in use on GTX 970, but may report more for GTX 980 if there is more memory used by other commands.  When a game requires more than 3.5GB of memory then we use both segments.

We understand there have been some questions about how the GTX 970 will perform when it accesses the 0.5GB memory segment.  The best way to test that is to look at game performance.  Compare a GTX 980 to a 970 on a game that uses less than 3.5GB.  Then turn up the settings so the game needs more than 3.5GB and compare 980 and 970 performance again.

	GTX980	GTX970
Shadows of Mordor <3.5GB setting = 2688x1512 Very High	72fps	60fps
Shadows of Mordor >3.5GB setting = 3456x1944	55fps (-24%)	45fps (-25%)
Battlefield 4 <3.5GB setting = 3840x2160 2xMSAA	36fps	30fps
Battlefield 4 >3.5GB setting = 3840x2160 135% res	19fps (-47%)	15fps (-50%)
Call of Duty: Advanced Warfare <3.5GB setting = 3840x2160 FSMAA T2x, Supersampling off	82fps	71fps
Call of Duty: Advanced Warfare >3.5GB setting = 3840x2160 FSMAA T2x, Supersampling on	48fps (-41%)	40fps (-44%)

On GTX 980, Shadows of Mordor drops about 24% on GTX 980 and 25% on GTX 970, a 1% difference. On Battlefield 4, the drop is 47% on GTX 980 and 50% on GTX 970, a 3% difference. On CoD: AW, the drop is 41% on GTX 980 and 44% on GTX 970, a 3% difference. As you can see, there is very little change in the performance of the GTX 970 relative to GTX 980 on these games when it is using the 0.5GB segment.

La GPU GTX 970 è la stessa utilizzata nel modello GeForce GTX 980: si tratta del chip GM204, in una versione nel modello GeForce GTX 970 che prevede un numero inferiore di stream processors per via della disabilitazione di 3 delle 16 unità SMM a disposizione. Questa scelta tecnica ha portato quale implicazione ad una riduzione nel numero di risorse di elaborazione a disposizione con riferimento alla memoria video, che non sono più in rapporto ideale rispetto a quanto ottenibile con GeForce GTX 980. Nulla cambia però tra le due schede per quanto riguarda la memoria video: troviamo sempre 4 Gbytes GDDR5 a 7 GHz di clock effettivo, con bus da 256bit di ampiezza per entrambe.

A causa delle differenze in termini di stream processors NVIDIA ha scelto di gestire la memoria in GeForce GTX 970 in due distinte partizioni: la prima ha dimensione di 3,5 Gbytes ed ha un comportamento allineato a quello delle schede GeForce GTX 980. La seconda, gli 0,5 Gbytes restanti, entra in gioco quando le impostazioni video lo richiedono quindi tipicamente a risoluzione 4K con impostazioni qualitative particolarmente spinte. In questo caso si assiste ad un calo dei frames, passando da una impostazione che sfrutta meno di 3,5 Gbytes di memoria video, che è percentualmente superiore rispetto a quanto si registra con le schede GeForce GTX 980.

La penalizzazione prestazionale delle schede GeForce GTX 970, alla luce dei dati forniti da NVIDIA, è però complessivamente molto contenuta trattandosi di alcuni punti percentuali ma è ben spiegata da questa differente gestione della memoria video in due partizioni. Non sappiamo però se i dati forniti da NVIDIA siano indicativi di un comportamento medio o se in alcune particolari condizioni di utilizzo si registrino dei divari più sostenuti.

Tutto questo, è bene rimarcarlo, si verifica quando la memoria video è utilizzata oltre i 3,5 Gbytes di quantitativo pertanto quando la risoluzione video è molto spinta, tipicamente 4K o con configurazioni multimonitor ad elevata risoluzione, con impostazioni qualitative altrettanto spinte. Scenari di utilizzo che interessano un numero molto limitato di videogiocatori, che magari proprio per assicurarsi le migliori prestazioni hanno già adottato nella famiglia di prodotti NVIDIA una scheda GeForce GTX 980.

Le indicazioni fornite da NVIDIA aiutano a farsi una idea del differente comportamento di questa scheda quando si utilizzano più di 3,5 Gbytes di memoria video, ma non a spiegare del tutto fino in fondo. Si può ad esempio pensare che vi sia una relazione diretta tra il numero di SMM attivate nelle schede GeForce GTX 970, 13 sulle 16 totali disponibili, e il fatto che sia 1/8 della dotazione complessiva di memoria video a non venir allocata inizialmente ma non c'è rapporto lineare tra numero di SM e dimensioni della partizione memoria. E' ipotizzabile che nei prossimi giorni nuovi dettagli possano emergere; l'impressione iniziale è in ogni caso che questo comportamento anomalo si possa verificare solo quando la memoria video viene sfruttata oltre i 3,5 Gbytes, quindi con impostazioni qualitative e di risoluzione video estremamente spinte.