NVIDIA GeForce GTX 480 - империя наносит ответный удар!
Конец слухам и домыслам! Новейшие видеокарты NVIDIA на базе архитектуры Fermi наконец-то официально анонсированы. Пришло время узнать, что они из себя представляют и какие бойцовские качества проявят в борьбе за корону мощнейшего ускорителя 3D-графики
⇣ Содержание
Есть мнение, что все события вокруг нас развиваются циклично и обязательно повторяются во времени с некоторыми изменениями. Глядя на развитие событий вокруг графической архитектуры Fermi и видеочипов на её основе, невольно убеждаешься в справедливости этого утверждения. Дело в том, что последствия проблем, с которыми сейчас столкнулась NVIDIA при выпуске на рынок видеокарт на основе GPU Fermi, очень сильно напоминают о ситуации, сложившейся вокруг флагманского решения AMD трёхлетней давности - видеокарты Radeon HD 2900 XT. Вот как было дело. В конце 2006 года компания NVIDIA выпустила на рынок восьмое поколение своих видеокарт семейства GeForce. Флагманом линейки стал могучий по тем временам ускоритель NVIDIA GeForce 8800 GTX, который значительно опережал по производительности и технологичности топ-модель AMD тех времён – Radeon X1900 XTX. Чтобы успешно конкурировать с NVIDIA, компании AMD необходимо было создать новый топовый ускоритель, однако из-за череды технологических проблем новинка - Radeon HD 2900 XT, вышла примерно на полгода позже положенного срока. Аналогичная ситуация в конце 2009 года произошла с NVIDIA. С выходом первого ускорителя семейства AMD Radeon HD 5xxx - Radeon HD 5870, компания NVIDIA потеряла "майку лидера" среди одночиповых Hi-End решений, а затем, по мере расширения линейки графических ускорителей AMD, и вовсе начала сдавать позиции практически во всех сегментах рынка настольной графики. И вот спустя полгода компания NVIDIA наконец-то смогла наладить выпуск достаточного количества графических чипов новой архитектуры. Сегодня, 26 марта 2010 года, анонсированы новейшие графические ускорители NVIDIA GeForce GTX 470 и GeForce GTX 480. Старшая из этих видеокарт и стала объектом нашего пристального внимания. Не так давно мы уже публиковали материал, посвящённый особенностям архитектуры Fermi , поэтому сейчас не будем повторять уже сказанное, а поговорим лишь о том, что изменилось с тех времён. Вопреки ожиданиям, старший ускоритель семейства - NVIDIA GeForce GTX 480, получил не 512 ядер CUDA, как было заявлено ранее, а всего 480. Кроме того, изменения коснулись текстурных блоков, их количество равно 60, вместо заявленных ранее 64. А вот все 48 блоков ROP и обещанная ширина шины памяти в 384 бита остались на месте. Для подробного ознакомления с характеристиками новых ускорителей NVIDIA GeForce GTX 470 и GTX 480 обратимся к таблице:
| GeForce GTX 285 | GeForce GTX 470 | GeForce GTX 480 | |
|---|---|---|---|
| Техпроцесс GPU, нм | 55 | 40 | 40 |
| Кластеры обработки графики, шт. | 4 | 4 | |
| Кол-во потоковых мультипроцессоров | 14 | 15 | |
| Кол-во ядер CUDA | 240 | 448 | 480 |
| Кол-во текстурных блоков | 80 | 56 | 60 |
| Кол-во блоков ROP | 32 | 40 | 48 |
| Частота GPU, МГц | 648 | 607 | 700 |
| Частота ядер CUDA, МГц | 1476 | 1215 | 1401 |
| Эффективная частота видеопамяти, МГц | 2484 | 3348 | 3696 |
| Объём видеопамяти, Мб | 1024 | 1280 | 1536 |
| Ширина шины памяти, бит | 512 | 320 | 384 |
| Пропускная способность видеопамяти, ГБ/с | 159 | 133.9 | 177.4 |
| Поддержка DirectX | 10 | 11 | 11 |
| Максимальный TDP, Вт | 183 | 215 | 250 |
| Рекомендованная мощность БП, Вт | 550 | 550 | 600 |
| Предельная температура GPU, °C | 105 | 105 | 105 |
| Рекомендованная розничная стоимость на момент анонса, долларов США | 399 | 349 | 499 |
Из таблицы видно, что GeForce GTX 480 в значительной степени превосходит предыдущую топ-модель - GeForce GTX 285, практически по всем характеристикам. Особенно стоит отметить вдвое большее количество ядер CUDA, что несомненно положительно скажется на скорости выполнения сложных шейдеров. Также новые ускорители NVIDIA получили долгожданную поддержку DirectX 11. Кроме того, в GeForce GTX 470/480 поддерживается технология под названием NVIDIA Surround, аналогичная ATI Eyefinity. NVIDIA Surround позволяет использовать три монитора одновременно как единое рабочее поле. Однако в реализации своей версии технологии полного погружения в виртуальный мир, калифорнийцы решили пойти ещё дальше и создали "технологический микс" из NVIDIA 3D Vision и NVIDIA Surround, который называется NVIDIA 3D Vision Surround. Суть этого "коктейля" в том, что можно одновременно использовать три монитора и очки 3D Vision для создания максимального эффекта присутствия. Но подробнее об этом мы расскажем в наших будущих материалах. Ну что же, пора познакомиться с новейшим ускорителем поближе, встречайте - NVIDIA GeForce GTX 480!
⇡ Внешний вид. Конструкция. Особенности
Ещё задолго до выхода GeForce GTX 480, на страницах различных интернет ресурсов появлялись фотографии видеокарт, похожих на GeForce GTX 480, однако лишь перед самым анонсом мы смогли увидеть настоящие фото нового флагмана NVIDIA. Итак, перед вами эталонный образец NVIDIA GeForce GTX 480. Пластиковый кожух выполнен в уже знакомом стиле, однако, в отличие от решений предыдущего поколения, у GTX 480 он закрывает лишь около половины лицевой поверхности видеокарты, а вторая занята металлическим радиатором с надписью GeForce. Из верхней части пластикового кожуха выступают четыре тепловые трубки (всего их пять), а ближе к панели выводов расположены вентиляцилнные щели для отвода части нагретого воздуха. Длина видеокарты GeForce GTX 480 составляет 27 см, в то время как длина Radeon HD 5870 примерно на 2 см больше за счёт выступающей за пределы печатной платы системы охлаждения. Для работы видеокарты GeForce GTX 480 требуется подключение двух разъемов питания PCI-Express. Один из них 6-контактный, другой - 8-контактный. На панели выводов GeForce GTX 480 расположены два разъёма DVI и один порт HDMI. Здесь же находятся вентиляционные отверстия для отвода горячего воздуха за пределы системного блока. Демонтируем систему охлаждения. Кулер GeForce GTX 480 крепится к печатной плате при помощи 13-ти винтов. Контакт радиатора с элементами подсистемы питания платы, а также с чипами видеопамяти, осуществляется через специальные термопрокладки. Графический чип контактирует с радиатором через тонкий слой термопасты. Металлическая пластина, с которой соприкасаются микросхемы памяти и элементы системы питания, крепится к кожуху системы охлаждения GeForce GTX 480 при помощи пластиковых защёлок. В “хвостовой” части пластины располагается турбина, нагнетающая поток воздуха, который проходит через ребра радиатора и выводится за пределы системного блока. Самый горячий элемент GeForce GTX 480 – графический процессор. Для его охлаждения используется радиатор с пятью тепловыми трубками, выполненный с применением технологии прямого контакта. Все пять трубок через тонкий слой термопасты соприкасаются с металлической крышкой, защищающей графическое ядро. Система питания GPU использует шесть фаз и основана на ШИМ контроллере CHL8266. К сожалению, на сайте производителя не удалось найти соответствующую документацию. В отличии от силовых элементов производства Volterra, которые собраны в одном корпусе, в подсистеме питания GeForce GTX 480 силовые элементы выполнены по дискретной схеме. На каждую фазу питания приходится по три транзистора (один в верхнем плече и два в нижнем). Такой подход позволяет лучше отводить тепло от элементов подсистемы питания. Система питания видеопамяти двухфазная. Маркировка ШИМ контроллера памяти uP6210AG .
Снимаем слой термопасты, и вот он - GPU NVIDIA GF100, закрытый защитной металлической крышкой, которая по совместительству выступает в качестве теплораспределителя. Судя по маркировке чипа (GF100-375-A3) массовое производство топовых ускорителей началось лишь с выходом третьей ревизии GPU на базе архитектуры Fermi.
Компания AMD уже очень давно устанавливает на свои графические карты видеопамять стандарта GDDR-5, в то время как основная масса решений NVIDIA работает с памятью GDDR-3. Новые ускорители GeForce GTX 470/480, наконец, тоже оснащаются памятью передового стандарта. На нашем экземпляре GeForce GTX 480 установлена видеопамять производства Samsung с маркировкой K4G10325FE-HC04 . Ее время выборки составляет 0,4 нс, а номинальная эффективная частота равна 5 ГГц QDR. Ну что же, внешний осмотр GeForce GTX 480 окончен, пора переходить к практическим испытаниям новинки.
Тестовый стенд
Тестирование всех видеокарт в данном обзоре проводилось на стенде следующей конфигурации:
| Центральный процессор | Intel Core i7 870 @ 4.0 ГГц (182x22) |
| Система охлаждения CPU | Glacialtech F101 + 2x120 мм вентилятора |
| Материнская плата | ASUS Maximus III Extreme |
| Оперативная память | Super Talent DDR3 @ 1890 |
| Жёсткий диск | Samsung SpinPoint 750 ГБ |
| Блок питания | IKONIK Vulcan 1200 Вт |
| Корпус | Основа для стенда Cooler Master test bench 1.0 |
| Операционная система | Microsoft Windows 7 x64 Ultimate |
| Версии драйверов: | Для видеокарт NVIDIA использовались драйверы ForceWare 197.17 Для видеокарт AMD использовались драйверы Catalyst 10.3a preview |
В тестировании участвовали следующие видеокарты:
- AMD Radeon HD 4890
- AMD Radeon HD 5870
- AMD Radeon HD 5970
- NVIDIA GeForce GTX 260
- NVIDIA GeForce GTX 285
- NVIDIA GeForce GTX 295
- NVIDIA GeForce GTX 480
Несколько слов о разгоне
В наших материалах для главного объекта тестирования мы обычно приводим как результаты, полученные на номинальных частотах, так и делаем замеры производительности после разгона. К сожалению, в этот раз тестов с повышенными относительно номинала частотами не будет, поскольку ни одна из существующих утилит не способна разогнать GeForce GTX 480. Ни NVIDIA System Tools, ни MSI Afterburner пока не могут повысить частоты этой видеокарты выше номинала. Более того, существующие публичные версии диагностических и оверклокерских утилит путаются в своих показаниях:
И только новая версия GPU-Z, которая на момент написания материала была недоступна для публичного скачивания, смогла правильно определить все характеристики нового ускорителя GeForce GTX 480.
Скриншот утилиты GPU-Z сделан на системе с двумя видеокартами GeForce GTX 480 в режиме SLI, работающих на номинальных частотах.
⇡ Тестовые приложения и режимы тестирования
Измерение температуры графического процессора NVIDIA GeForce GTX 480 и общего энергопотребления тестовой системы производилось в трёх режимах:Игровое тестирование проводилось при следующих настройках:
| Разрешение | Варианты настроек качества картинки | |
|---|---|---|
| 3DMark Vantage | Performance, High, Extreme | |
| STALKER: Call of Pripyat. Сцена Sun Shafts | 1680x1050, 1920x1200 | DX10/10.1, Max. Detail, 4xAA/16xAF, Real Shadows, DX 11, Max. Detail, No Tessellation, 4xAA/16xAF, Real Shadows |
| Colin MCRae DiRT 2 | 1680x1050, 1920x1200 | DX 9 Ultra Detail, 4xAA/16xAF; DX 11 Ultra Detail, 4xAA/16xAF |
| Unigine Heaven v 1.0 | 1680x1050, 1920x1200 | DX10, High Detail, 4xAA/16xAF; DX11, High Detail, Tessellation off, 4xAA/16xAF |
| FarCry2 DirectX 10 Benchmark | 1680x1050, 1920x1200 | DX10, Very High preset, 4xAA/16xAF |
| Resident Evil 5 DirectX 10 Benchmark | 1680x1050, 1920x1200 | DX10, High Detail, 4xAA/16xAF |
| Crysis v 1.2 x64 | 1680x1050, 1920x1200 | DX10, Very High, 4xAA/16xAF |
⇡ Тестирование
Температурные режимы
Прежде всего, давайте выясним, как обстоят дела с температурой GPU NVIDIA GF100 в различных режимах работы, и сравним эти показатели с результатами остальных участников тестирования. Все тестовые видеокарты охлаждались эталонными СО. Исключением была лишь плата NVIDIA GeForce GTX 260, которая представлена видеокартой ASUS ENGTX260 Matrix .
Несмотря на то, что при работе с офисными приложениями частота графического процессора и видеопамяти GeForce GTX 480 значительно снижается, температура GF100 довольно высока, выше, чем у Radeon HD 4890. При этом шума от турбины GeForce GTX 480 не слышно даже на открытом стенде.
Температура GPU GeForce GTX 480 в игре FarCry2 “впечатляет”. Впервые в нашей лаборатории неразогнанный GPU одночиповой видеокарты прогревается в игре настолько сильно. В таком режиме скорость турбины возрастает, и её шум уже чётко выделяется на фоне остальных компонентов.
Максимальная нагрузка на ускоритель GeForce GTX 480 поднимает температуру GPU ещё выше - до 97 градусов Цельсия! Надо сказать, что сразу по достижении такого значения температуры, турбина начинает работать на максимальной скорости, в результате графический процессор довольно быстро охлаждается. В нашем случае температура снизилась до 91 градуса и не поднималась выше в течение всего теста, при этом скорость турбины не снижалась. Надо сказать, что полученный результат нас несколько обескуражил, поскольку новый одночиповый флагман NVIDIA обошёл по нагреву GPU даже видеокарту GeForce GTX 295 - двухчиповую топ-модель NVIDIA предыдущего поколения. Да, по документам, предоставленным самой NVIDIA, допустимыми являются значения температуры GPU GeForce GTX 480 вплоть до 105 градусов Цельсия. Однако внутри системного блока кроме видеокарты находятся и другие компоненты системы, которые также требуют удержания внутри компьютера безопасных значений температуры. Будущим владельцам GeForce GTX 480 мы настоятельно рекомендуем серьёзно отнестись к организации качественной вентиляции внутри корпуса. Как говорится, дыма без огня не бывает. Посмотрим, сколько электроэнергии потребляет тестовый стенд с разными видеокартами NVIDIA и AMD.
Без нагрузки система с установленным ускорителем GeForce GTX 480 потребляет примерно столько же электроэнергии, сколько та же система с видеокартой NVIDIA GeForce GTX 295. Прямой конкурент из лагеря AMD оказывается более экономичным решением. Когда на тестовом стенде установлена видеокарта AMD Radeon HD 5870, система потребляет примерно на 30-35 Вт меньше, чем с GeForce GTX 480.
Во время игры в FarCry2 и в режиме максимальной нагрузки, созданной при помощи теста FurMark 1.8.0, система с установленной видеокартой GeForce GTX 480 обошла всех остальных участников, в том числе и GeForce GTX 295. Разница в энергопотреблении системы с установленной видеокартой AMD Radeon HD 5870 и системы с NVIDIA GeForce GTX 480 составляет около 110-130 Вт, причём не в пользу детища калифорнийцев. Надо сказать, что тесты энергопотребления системы и нагрева GPU говорят не в пользу GeForce GTX 480. Однако люди, покупающие топовые решения, далеко не всегда смотрят на эти параметры. Флагманские решения в первую очередь должны быть максимально технологичны и, что самое главное, производительны. С поддержкой современных технологий у NVIDIA GeForce GTX 480 всё в полном порядке, а вот производительность мы сейчас оценим. Вначале посмотрим на показатели производительности в синтетических тестах:
Тестирование GeForce GTX 480 в 3DMark Vantage с профилем Performance демонстрирует прирост производительности относительно GeForce GTX 285 на уровне 25%. При этом мы зафиксировали отставание нового флагмана NVIDIA от основного конкурента в лице AMD Radeon HD 5870, разница в результатах составляет примерно 6%.
С ростом нагрузки видеокарта AMD Radeon HD 5870 начинает понемногу сдавать позиции. В режиме High отрыв от GeForce GTX 480 уже не так заметен, как в режиме Performance, а с переходом к профилю Extreme новый флагман NVIDIA вырывается вперёд, обгоняя ещё и GeForce GTX 295. При всём при этом, двухчиповый флагман AMD – Radeon HD 5970, вне конкуренции. Ещё один синтетический тестовый пакет, ставший популярным почти сразу после выхода – Unigine Heaven v 1.0.
Видеокарта NVIDIA GeForce GTX 480 обходит своего основного конкурента Radeon HD 5870. Перевес по очкам на стороне NVIDIA как в разрешении 1680x1050, так и 1920x1200. Расстановка сил внутри линейки NVIDIA такова: ускоритель GeForce GTX 480 по уровню производительности находится между GeForce GTX 295 и GeForce GTX 285, отставая от “295-ой” и опережая одночиповый топ предыдущего поколения примерно на 20%.
Тестирование в DirectX 11 без активации тесселляции показывает примерно те же результаты, что и тест в режиме DirectX 10. В обоих разрешениях по очкам выигрывает GeForce GTX 480. Вне конкуренции по-прежнему AMD Radeon HD 5970. Синтетические тесты позволяют представить лишь примерный уровень производительности видеокарты, поскольку почти всегда “синтетика” работает на движках, отличных от тех, что используются в реальных играх. Именно поэтому результатам таких тестов стоит доверять с осторожностью. Переходим к тестированию в реальных играх.
Глядя на результаты GeForce GTX 480, полученные в FarCry 2 DirectX 10 Benchmark, хочется воскликнуть “Вот этого мы и ждали!”. Новый флагман NVIDIA значительно оторвался от своего основного конкурента AMD Radeon HD 5870 и довольно близко подошёл к результатам Radeon HD 5970. Отрыв GeForce GTX 480 от Radeon HD 5870 как по минимальному, так и по среднему значению частоты смены кадров составляет порядка 25-30 fps. В сравнении с одночиповым флагманом предыдущего поколения GeForce GTX 285, новинка от NVIDIA оказалась быстрее почти вдвое! Что же до противостояния с NVIDIA GeForce GTX 295, то в FarCry 2 “старичку” также не поздоровилось, GeForce GTX 480 вырвался вперёд.
Пожилой, но от того не менее технологичный шутер Crysis v 1.2 x64 не выявляет явного лидера в схватке GeForce GTX 480 против AMD Radeon HD 5870. Эти ускорители идут фактически “ноздря в ноздрю”. А вот среди “братьев по оружию” GeForce GTX 480 вырывается вперёд. Особенно эта разница заметна в самом высоком разрешении. Надо сказать, что в этой схватке ускорители AMD Radeon HD 4890, GeForce GTX 260 и даже GeForce GTX 285 выглядят “бедными родственниками”, поскольку на фоне современных Hi-End решений они не могут показать адекватных результатов.
В игре Colin McRae DiRT 2 все решения NVIDIA показывают отличные результаты. Здесь AMD Radeon HD 5970 уже не является абсолютным лидером. В разрешении 1920x1200 видеокарта GeForce GTX 295 смогла слегка опередить старший ускоритель AMD, хотя разрыв составляет около 1-2 fps. Противостояние GeForce GTX 480 и AMD Radeon HD 5870 закончилось победой GeForce. Разница в производительности в разрешении 1680x1050 составляет около 20 fps как по среднему, так и по минимальному значению частоты смены кадров. С ростом разрешения AMD Radeon HD 5870 заметно сокращает разрыв, хотя новый флагман NVIDIA всё-таки впереди. Отставание GeForce GTX 285 от GeForce GTX 480 в DiRT 2 не так велико, как в ранее протестированных играх. Здесь флагман прошлого поколения демонстрирует хорошую производительность, достаточную для комфортной игры во всех разрешениях.
При переходе от DirectX 9 к DirectX 11 результаты всех протестированных нами ускорителей снизились. Тем не менее, даже при максимальном разрешении играть в Colin McRae DiRT 2 комфортно и на Radeon HD 5870, и на GeForce GTX 480. Последний, кстати, по прежнему лидирует, опережая своего основного конкурента Radeon HD 5870 как в разрешении 1680x1050, так и в разрешении 1920x1200. Чемпионом во всех разрешениях по-прежнему является Radeon HD 5970.
Пришло время демонстрации возможностей современных ускорителей в игре S.T.A.L.K.E.R.: Зов Припяти. Во-первых, хотелось бы отметить полное и безоговорочное лидерство топовых ускорителей AMD Radeon HD 5870 и AMD Radeon HD 5970. Разница в результатах между основными конкурентами AMD Radeon HD 5870 и NVIDIA GeForce GTX 480 фактически двукратная! Если честно, выглядит это очень странно. Ещё одна странность Сталкера, так это отношение движка игры к многочиповым тандемам. Обратите внимание на то, что GeForce GTX 295 по минимальному значению fps отстаёт от GeForce GTX 285, аналогично и Radeon HD 5970 отстаёт от Radeon HD 5870.
Если в разрешении 1680x1050 движок S.T.A.L.K.E.R. позволял комфортно играть на двух топовых ускорителях AMD, то повышение разрешения до 1920x1200 снизило минимальную и среднюю частоту смены кадров на Radeon HD 5870 до таких значений, при которых играть становится не очень комфортно. Ускоритель Radeon HD 5970 всё ещё держится на плаву, хотя просадки частоты смены кадров до 24 fps не приносят радости. Главный герой нашего обзора - GeForce GTX 480, при переходе к более высокому разрешению не потерял темп, а наоборот, прибавил, почти сравнявшись по минимальному значению fps с Radeon HD 5870.
Переход к DirectX 11 не сказался отрицательно на производительности участников тестирования. Ускоритель GeForce GTX 480 выступает практически наравне с Radeon HD 5870, незначительно отставая на символическую величину в 1 fps. В лидерах, как и прежде, AMD Radeon HD 5970.
Напоследок, проверим, на что способен GeForce GTX 480 в Resident Evil 5. Новинка от NVIDIA без труда опережает Radeon HD 5870, отрываясь от соперника на 15-20 fps в зависимости от разрешения. Показатели производительности GeForce GTX 480, в целом, оказываются даже лучше оных у GeForce GTX 295, не говоря уже о пожилом по меркам индустрии NVIDIA GeForce GTX 285.
⇡ Выводы
Подводя итоги, хотелось бы остановиться на нескольких моментах. Прежде всего, стоит отметить, что с точки зрения поддерживаемых технологий, паритет в Hi-End сегменте между видеокартами NVIDIA и AMD восстановлен. Более того, в некотором смысле небольшой технологический перевес теперь на стороне “зелёных”, поскольку все современные ускорители NVIDIA помимо DirectX 11, Direct Compute 5, OpenCL и др. поддерживают технологии PhysX и CUDA, используемые в ряде приложений, в том числе и компьютерных играх. Однако если смотреть шире, то компании NVIDIA необходимо проделать немалую работу, поскольку в остальных сегментах рынка у AMD доступна масса решений, превосходящих по технологичности аналоги NVIDIA. Нерешенным для Hi-End ускорителей NVIDIA остался вопрос энергопотребления и тепловыделения. Флагман линейки GeForce - видеокарта GeForce GTX 480, не только не может соперничать по показателям энергоэффективности с Radeon HD 5870, но проигрывает по этим показателям даже GeForce GTX 295! Если говорить о производительности, то, в целом, в базовых, если так можно выразиться, режимах ускоритель NVIDIA GeForce GTX 480 оказывается быстрее своего основного конкурента AMD Radeon HD 5870. Правда, глядя на скоростное преимущество GeForce GTX 480 в некоторых играх и режимах, хочется сказать, что мы ожидали большего превосходства. Тем не менее, окончательно ставить точку в вопросе производительности ещё рано. В скором времени появятся новые драйверы, которые поднимут производительность новинки от NVIDIA и решений от AMD. Кроме того, нам предстоит протестировать топовые ускорители обеих компаний в более тяжёлых графических режимах. Заранее предсказать итоги таких состязаний вряд ли возможно, всё будет зависеть от “запаса прочности” современных GPU. Именно в таких сражениях будет ясно, чья архитектура имеет больший задел на будущее.Подробный экскурс в архитектуру и технологические особенности GF100 мы делали в прошлой статье , здесь же остановимся только на 3D Vision. Соответствующий комплект существует уже больше года, и читатели нашей новостной ленты скорее всего знают о его основных особенностях. В таком случае можно спокойно перейти к следующему разделу. Однако на нашем сайте не выходил материал, посвященный данной технологии, и анонс новых видеокарт NVIDIA является отличным поводом рассказать о ней подробнее. Заодно в соответствующем разделе мы посмотрим, как изменилась производительность в стереоскопическом режиме при использовании Fermi.
Глаза человека видят предметы под разными углами. Именно формирующееся в мозгу сочетание двух различных картинок и создает ощущение объема. Конечно, если смотреть одним глазом, то «объем» этот чаще всего никуда не девается, потому как обычно не только стереоскопическое зрение дает нам данные об удаленности того или иного объекта. Однако в непривычной обстановке именно оно может оказаться единственным источником информации о глубине.
С помощью некоторых ухищрений можно заставить человека видеть объем там, где его нет. Для этого нужно показать каждому глазу предназначающееся для него изображение. Тот же предмет, но под разными углами, как в жизни. Самый очевидный способ сделать это – поставить напротив обоих глаз по небольшому дисплею. Именно это делается в различных «шлемах виртуальной реальности». Несмотря на очевидные плюсы, они обладают и недостатками. Эти шлемы дорогие и не очень удобные в использовании. Гораздо привычнее человеку смотреть издалека на экран или монитор. Однако тут тоже надо как-то заставить глаза видеть различные изображения.
Существует метод, не требующий никаких дополнительных приспособлений, кроме специально подготовленного изображения (стереопары). Если, рассматривая их, пытаться сфокусироваться на более близком/далеком предмете, то изображение на мониторе будет раздваиваться. При наличии определенного навыка, можно «совместить» два различных изображения в одной точке, и тогда картинка неожиданно получит объем. Конечно, долго так скрещивать взгляд затруднительно. С середины позапрошлого века существуют специальные устройства, стереоскопы, которые позволяют видеть в стереопаре объемное изображение без таких ухищрений.
Наиболее простым в реализации является метод анаглифов. Предназначенные для различных глаз картинки располагаются на плоскости с небольшим смещением друг относительно друга. При этом их выполняют в контрастирующих цветах (красный и зеленый, например). Если рассматривать эти изображения через очки со стеклами соответствующих цветов, то каждый глаз не будет видеть контрастирующий цвет. Однако этот метод тоже очень утомителен для глаз и не позволяет хоть сколько-нибудь адекватно передать исходные цвета изображения.
В последнее время начали активно внедряться автостереоскопические методы, не требующие никаких очков для просмотра трёхмерного изображения. Они обеспечивают разделение картинки за счет физического/оптического заслонения определенных участков для каждого глаза. Эта технология очень чувствительна к углу, с которого рассматривается изображение. Поэтому основной областью использования автостереоскопических дисплеев на данный момент являются рекламные панели. В ближайшем будущем, возможно, она получит распространение на мобильных устройствах.
Сильнее всего сейчас распространены поляризационные системы. Именно они используются в кинотеатрах RealD, SuperD и IMAX 3D. Изображения, предназначенные для каждого глаза, формируются с помощью по-разному поляризованного света (используется как линейная, так и круговая поляризация). Ну а фильтры, установленные в очках, пропускают только поляризованный определенным образом свет. Оборудование для поляризационных систем довольно дорогое, а вот очки стоят копейки, что и обуславливает высокую популярность этих систем в кинотеатрах. Применяются поляризационные системы и дома, однако домашние варианты обладают значительными недостатками. Обычно для формирования изображения используются мониторы с чересстрочной поляризацией, так что физическое разрешение монитора уменьшается вдвое. К тому же в двухмерном режиме возникают неприятные визуальные артефакты.
Существует также затворная технология. Этот простой и логичный метод был придуман еще в позапрошлом веке, когда не было никаких адекватных способов его реализовать. Идея заключается в том, чтобы демонстрировать на экране изображения, предназначенные для различных глаз попеременно, синхронно с этим перекрывая видимость для другого глаза. При обеспечении должной частоты обновления кадров это дает желанный стереоэффект.
Однако вплоть до появления жидкокристаллических дисплеев применение затворной технологии было очень затруднено. Затем появилась возможность установить эти дисплеи в очки и затемнять с нужной частотой. Но со внедрением затворных очков произошла небольшая задержка. Дело в том, что после появления первых коммерчески доступных образцов ЭЛТ-мониторы очень быстро начали заменяться жидкокристаллическими, которые не могли на тот момент обновлять изображение с частотой 120 Гц. Со временем эта проблема была решена. 120 Гц дисплеи ничуть не хуже подходят для просмотра двухмерных изображений, и даже обычно обеспечивают лучшее время отклика по сравнению с традиционными моделями. Возможно, в будущем они вытеснят на рынке обычные мониторы, и тогда для просмотра стереоскопических изображений достаточно будет купить затворные очки.
Продолжительное время компания NVIDIA была лидером рынка графических ускорителей, всегда оставаясь первой в сфере инноваций и внедрения новых технологий. Но судьба нового поколения видеокарт оказалась не столь радужна, ведь уже полгода как на рынке доступны видеоадаптеры семейства Radeon с поддержкой нового DirectX 11, а соответствующие модели GeForce только появились. И дело тут не только в том, что калифорнийская компания проиграла AMD в гонке освоения нового 40-нм технологического процесса производства, но и в высокой планке, которую изначально поставили себе инженеры NVIDIA, принявшиеся за разработку качественно новой архитектуры Fermi, оптимизированной под будущие 3D-приложения. И насколько им это удалось, мы уже можем оценить на практике.
Архитектура GF100
Если последние решения AMD на базе Cypress являются развитием предыдущего поколения видеокарт, то NVIDIA подошла к процессу создания новой архитектуры более радикально, исходя из требований последнего API и его возможностей. Новый GPU получил название GF100. Аббревиатура GF указывает, что графический (Graphics) чип базируется на архитектуре Fermi.
Аналогично предшественникам на базе G80 и GT200 в основе нового GPU лежат несколько кластеров GPC (Graphics Processing Cluster), состоящих из группы потоковых мультипроцессоров (Streaming Multiprocessors). Полноценный чип включает четыре кластера по четыре мультипроцессора, каждый из которых в свою очередь содержит 32 CUDA-ядра. В итоге мы имеем 512 вычислительных блоков (CUDA cores). Но не случайно мы использовали слово «полноценный», ведь итоговый вариант GF100, на котором базируется топовый нынче графический ускоритель GeForce GTX 480, содержит лишь 480 активных CUDA-ядер, лишившись целого мультипроцессорного блока. А младшему GeForce GTX 470 достались уже 448 потоковых процессоров.
Кроме 32 CUDA-ядер мультипроцессор содержит блок целочисленных вычислений и блок для вычислений с плавающей запятой. Сложные операции выполняются блоками специальных фукций SFU (Special Function Units). Еще 16 блоков LD/ST служат для загрузки и хранения данных.
SM-блок имеет общую кэш-память первого уровня объемом 64 КБ и четыре текстурных блока. Всего в GF100 получается 64 текстурных модуля, но с учетом того, что вместо 16 мультипроцессоров у старшей карты осталось активных 15, то и число соответствующих блоков уменьшилось до 60. На фоне GT200 это немного, так как у предшественника их было 80. Но производительность новых текстурных блоков значительно возрасла. Согласно данным NVIDIA выборка текстур осуществляется чуть ли не в 1,5 раза быстрее чем у GT200.
Управляет потоками данных в GF100 специальный диспетчер GigaThread, распределяя потоки (варпы) по мультипроцессорам, внутри которых управление осуществляется соответствующими планировщиками Warp Scheduler и диспетчерами Instruction Dispatch. Каждый мультипроцессор имеет по два таких блока, благодаря чему может выполнять два варпа (32 потока) за такт.
Каждый мультипроцессор имеет 64 килобайт памяти, которая в зависимости от задач (графические или неграфические расчеты) может быть сконфигурирована в двух режимах: 48 КБ общей памяти и 16 КБ кэш-памяти первого уровня, или 16 КБ общей памяти и 48 КБ L1-кэша. Общая кэш-память второго уровня объемом 768 килобайт обеспечивает обмен данными между всеми блоками GPU. Унифицированная структура L2-кэша более гибкая, чем применявшаяся ранее «раздельная», и позволяет эффективнее использовать общий объем памяти в зависимости от потребностей конкретных задач и вычислительных блоков.
Кроме того, кластеры GPC дополнительно к четырем мультипроцессорным массивам имеют свои движки растеризации — Raster Engine, позволяющие параллельно с четырьмя специальными блоками PolyMorph Engine, отвечающими за тесселяцию и выборку вершин, поднять скорость обработки геометрии.
Претерпели изменения и блоки ROP, увеличена производительность при сглаживании методом мультисемплинга MSAA 8x. В качестве конкретных цифр приводится в пример игра H.A.W.X., в которой разница между режимом 4x MSAA и 8x MSAA на GeForce GTX 480 составляет не более 10%, в то время как на GeForce GTX 285 это около 50%. Также появился новый режим сглаживания 32x CSAA (Coverage Sampling Antialiasing), который обеспечивает сглаживание и полупрозрачных текстур, причем производительность при 32x CSAA почти не отличается от таковой в 8x MSAA.
Шина доступа к памяти, равная 384 битам, реализована за счет шести 64-битных контроллеров. У младшего GeForce GTX 470 отключен один контроллер. В качестве памяти используются чипы стандарта GDDR5. У старшей модели GeForce GTX 480 ее рабочая частота 3696 (QDR) МГц, у младшей — 3348 МГц. Топовый видеоадаптер оснащается объемом в 1536 МБ, а GeForce GTX 470 — 1280 МБ.
| Видеоадаптер | Radeon HD 5870 | GeForce GTX 480 | GeForce GTX 470 | GeForce GTX 295 | GeForce GTX 285 | GeForce GTX 275 |
| Ядро | RV870 | GF100 | GF100 | GT200b х 2 | GT200b | GT200b |
| Количество транзисторов, млн. шт | 2154 | 3200 | 3200 | 1400 x 2 | 1400 | 1400 |
| Техпроцесс, нм | 40 | 40 | 40 | 55 | 55 | 55 |
| Площадь ядра, кв. мм | 334 | 530 | 530 | 487 x 2 | 487 | 487 |
| Количество потоковых процессоров | 1600 | 480 | 448 | 240 x 2 | 240 | 240 |
| Количество текстурных блоков | 80 | 60 | 56 | 80 x 2 | 80 | 80 |
| Количество блоков рендеринга | 32 | 48 | 40 | 28 x 2 | 32 | 28 |
| Частота ядра, МГц | 850 | 701 | 607 | 576 | 648 | 633 |
| Частота шейдерного домена, МГц | 850 | 1401 | 1215 | 1242 | 1476 | 1404 |
| Шина памяти, бит | 256 | 384 | 320 | 448 x 2 | 512 | 448 |
| Тип памяти | GDDR5 | GDDR5 | GDDR5 | GDDR3 | GDDR3 | GDDR3 |
| Частота памяти, МГц | 4800 | 3696 | 3348 | 1998 | 2484 | 2268 |
| Объём памяти, МБ | 1024 | 1536 | 1280 | 896 x 2 | 1024 | 896 |
| Поддерживаемая версия DirectX | 11 | 11 | 11 | 10 | 10 | 10 |
| Интерфейс | PCIe 2.1 | PCIe 2.0 | PCIe 2.0 | PCIe 2.0 | PCIe 2.0 | PCIe 2.0 |
| Заявленная максимальная потребляемая мощность, Вт | 188 | 250 | 215 | 289 | 183 | 219 |
Все более актуальными становятся в последнее время неграфические расчеты на GPU. Использование таких API, как CUDA и DirectCompute, расширяют функционал и возможности видеоадаптеров. Причем, подобного рода задачи становятся все более востребованными и для игровых приложений. Недавно вышедший проект Just Cause 2 использует для более реалистичной симуляции водной поверхности CUDA (что является эксклюзивным бонусом для владельцев видеокарт GeForce), в «Метро 2033 » для реалистичных эффектов постобработки под DirectX 11 используется DirectCompute. Мы уж не говорим о физическом движке NVIDIA PhysX, на базе которого реализуются реалистичная физика тканей, жидкости и дыма. Справедливости ради, надо отметить, что выдающихся проектов в числе использующих технологию PhysX немного, а тех, где подобные эффекты выглядят впечатляюще — еще меньше. Архитектура нового чипа изначально проектировалась под возможности выполнения неграфических расчетов с быстрым переключением задач. В частности, благодаря упоминавшемуся выше разделению общей памяти мультипроцессорных блоков под такие задачи выделяется 48 КБ в качестве кэша первого уровня.
Что же касается тех улучшений, которые несет игрокам DirectX 11, то GF100 готов к ним во всеоружии. Неслучайно большой акцент инженеры NVIDIA сделали на увеличении производительности при обработке геометрии. Одним из главных преимуществ нового API с точки зрения повышения конечного качества картинки является поддержка тесселяции. С помощью этого метода обработки увеличивается число полигонов на конечной модели. Фактически, таким способом модель просто сглаживается, избавляясь от «угловатости». Добиться более высокой детализации позволяет дополнительное наложение карт смещения (displacement maps). Использование этих двух методов позволяет работать с простыми начальными геометрическими моделями, а уже после применения тесселяции, т.е. разбиения на дополнительные треугольники, и смещения координат их вершин можно получить модель со сложной геометрией. Кстати, благодаря displacement maps возможно будет реализовать изменения геометрии объектов в режиме реального времени, например, получить настоящие дырки от пуль на поверхностях.
Именно с учетом всех этих новых возможностей DirectX 11 и проектировался GF100, что должно дать значительное преимущество над конкурентами в новых игровых проектах. В частности, NVIDIA говорит о восьмикратном преимуществе в специализированном тесте Microsoft subd11 tessellation test над Radeon HD 5870. В более приближенном к жизни Stone Giant Benchmark разница уже менее 90%, а в Unigine Heaven DX11 benchmark — это еще более скромные цифры. Результаты в синтетических тестах впечатляют, но в жизни все не так радужно, тем более, что проектов, где бы использовалась качественная тесселяция, пока не так уж и много.
Кроме традиционной растеризации Fermi предлагает использование метода трассировки лучей для построения изображения. На данный момент GF100 самый производительный чип, способный выполнять построение 3D-изображения с помощью алгоритмов трассировки лучей, поскольку его архитектура изначально оптимизировалась под такие возможности. Впрочем, производительности новых видеоадаптеров все равно не хватит для полноценного рендеринга в режиме реального времени. В NVIDIA это отлично понимают и предлагают комбинированный метод рендеринга с использованием стандартной растеризации и ray tracing. О какой-то практической реализации пока что говорить не приходится, и примеры такого подхода можно увидеть лишь на скриншотах, демонстрирующих работу такого метода с использованием специальной технологии NVIDIA OptiX.
Последние видеоадаптеры AMD могут выводить изображение сразу на три монитора, а специальные Eyefinity Edition-версии на шесть. Своеобразным ответом на это со стороны калифорнийской компании стала возможностей создания мультимониторной конфигурации (на базе трех дисплеев) для 3D-режима. Реализовать новую технологию 3D Vision Surround возможно лишь на SLI системе из двух или трех видеокарт новой серии. Учитывая рост системных требований при включении 3D-режима, такой подход вполне понятен — одна карта просто не в состоянии обеспечить нормальную производительность в современных играх на трех мониторах с разрешением до 1920х1080.
Подытоживая все вышесказанное, можно отметить, что чип GF100 получился прогрессивным и явно нацеленным на новые приложения под DirectX 11. NVIDIA привыкла быть лидером в разработке одночиповых видеоадаптеров, и новое поколение GeForce теоретически должно было повторить судьбу успешной серии GeForce 8800, но вышло совсем по-другому. Возникшие проблемы с реализацией в кремнии чрезвычайно сложного чипа, состоящего из более чем трех миллиардов транзисторов, привели к неслыханному доселе событию, когда в серийное производство пошла топовая видеокарта с отключенными вычислительными блоками. Изначальный вариант GF100 c 512 потоковыми процессорами так и не увидел свет. Собственно, это и не очень удивительно, если вспомнить, что у TSMC (производящей чипы для обоих графических гигантов) были некоторые проблемы и с более простым RV870 (2,15 млрд. транзисторов). Да и новый 40-нм техпроцесс у NVIDIA не задался даже в бюджетном сегменте. Не случайно же GeForce GT 220 и GeForce GT 240 обладали невысокими рабочими частотами на фоне предшественников, что вызывало некоторые опасения и в отношении будущих high-end видеокарт. При этом еще и сам выпуск новых моделей припозднился на полгода, когда AMD уже успела выпустить новые решения под DirectX 11 во всех ценовых сегментах. А огромный уровень энергопотребления и тепловыделения GeForce GTX 480 успел стать хорошей темой для шуток, что на самом деле не очень то и смешно, ведь потребление старшей карты достигает 250 Вт, в то время как ее основной конкурент Radeon HD 5870 ограничивается пиковым значением в 188 Вт. В такой ситуации основным преимуществом GeForce GTX 480 может стать высокий уровень производительности. И оправдает ли новый флагман NVIDIA возложенные на него надежды, мы как раз и постараемся выяснить в нашем тестировании.
Zotac GeForce GTX 480 (ZT-40101-10P)
Перейдем, наконец-то, к практическому изучению конкретного экземпляра GeForce GTX 480. В руки нам попала карта от компании Zotac, которая поставляется в довольно компактной упаковке с окошком на лицевой стороне, через которое частично видно сам видеоадаптер.
Поставляется данный экземпляр вместе со следующим набором аксессуаров:
- переходник DVI/D-Sub;
- переходник mini-HDMI/HDMI;
- мостик SLI
- диск с драйверами;
- диск с дополнительным ПО;
- инструкция по установке.
Очень забавная наклейка с предупреждением о необходимости дать видеокарте остыть перед ее извлечением из системы находится внутри коробки. Похоже, тепловыделение GeForce GTX 480 действительно нешуточное, иначе бы обошлось без таких памяток пользователю.
Новый флагманский видеоадаптер по размерам вышел не больше старых моделей. Длина платы 27 см, что немного короче чем у Radeon HD 5870 . Если ранее старшие адаптеры NVIDIA были с двух сторон «облачены» радиаторами, то новая система охлаждения не предусматривает дополнительной пластины-радиатора с обратной стороны платы, да и микросхемы памяти на заднюю сторону платы уже не вынесены. Сам же кулер выполнен по типу турбины, бросаются в глаза четыре толстые тепловые трубки выглядывающие сбоку.
Видеокарта оснащена двумя выходами DVI и одним разъёмом HDMI с позолоченными контактами. В верхней части платы находятся шести- и восьмиконтактные гнезда для подключения дополнительного питания и два разъема MIO, позволяющие объединять видеокарты в режимах SLI или 3-Way SLI.
Система охлаждения состоит из большого радиатора графического чипа и пластины-радиатора для силовых элементов и микросхем памяти, к которой крепится радиальный вентилятор (довольно скромных размеров, кстати). Верхний кожух фиксируется на защелках и легко снимается.
В основе радиатора GPU пять толстых тепловых трубок диаметром 6 мм. Основание выполнено по технологии прямого контакта, т.е. сами трубки и являются основанием теплосъемника. Они приплюснуты и уложены подогнанные под их форму желобки. В избытке нанесен серый клейкий термоинтерфейс, что исключает возможность появления завоздушин.
Ребристая металлическая пластина, занимающая значительную часть внешней части конструкции, не относится к кожуху, а является частью системы охлаждения — к ней крепятся пластины радиатора. Соответственно, и нагрев ее будет довольно высокий, что лишний раз оправдывает памятку NVIDIA о необходимости быть осторожным перед извлечением видеокарты. Зато такой конструктивный элемент помогает увеличить общую площадь рассеивания.
Взглянем на плату, которая скрывается под системой охлаждения.
Схема питания ядра реализована по шестифазной схеме, памяти GDDR5 — по двухфазной.
Как и в предыдущих продуктах NVIDIA, кристалл закрыт теплораспределительной крышкой, чтобы предотвратить его повреждение и увеличить площадь контакта с теплосъемником системы охлаждения. На GeForce GTX 480 устанавливается чип с маркировкой GF100-375-A3.
Объем видеопамяти в 1,5 ГБ набран 12 микросхемами Samsung K4G10325FE-HC04. Эти GDDR5 чипы, согласно их спецификациям, рассчитаны на частоту в 5 ГГц, так что теоретически имеется еще довольно большой «запас» для разгона с учетом номинальной частоты памяти 3,7 ГГц у GeForce GTX 480. На деле все вышло совсем иначе, но об этом чуть ниже.
Рабочие частоты модели Zotac полностью соответствуют эталонным: ядро работает на 701 МГц, шейдерные блоки на 1401 МГц, а память GDDR5 на 3696 (924x4) МГц.
При отсутствии нагрузки частоты снижаются до 51/101/270 МГц (ядро/шейдерный домен/память) или до промежуточных значений. Регулируется и напряжение на GPU, поднимаясь до уровня 1,0 В только в 3D-приложениях.
Таким образом, достигается существенное снижение энергопотребления и тепловыделения чипа. И хотя пользователя уже не раз стращали пугающими цифрами температур и уровнем шума, но в 2D-режиме все не так плохо. Температура чипа держится в пределах 50 °С при довольно невысоком уровне шума. Но все резко меняется, как только запускается мощное 3D-приложение.
После 12-минутного прогона стресс-теста Fur Rendering Benchmark в разрешении 1680х1050 графический чип достиг температуры 96 °С, а вентилятор системы охлаждения в автоматическом режиме управления раскрутился до 92% от своего максимума (это чуть менее 4000 об/мин), создавая нестерпимый гул.
Ну а как же дело обстоит в реальных играх? После пятикратного прогона демки Ambush из Crysis Warhead Benchmarking Tool в разрешении 1920х1200 при максимальных настройках качества со сглаживанием AA4x чип достиг температуры в 92 °С. Но, что более важно, обороты вентилятора не превысили уже 75%. Нельзя сказать, что и такой режим комфортен для слуха, но вполне терпим, и, чисто субъективно, не намного больше чем у Radeon HD 5870 в автоматическом режиме управления кулером.
Температуры довольно высокие, но NVIDIA уже не раз рапортовала, что плата спроектирована из расчета на работу в таких высоких температурных режимах и что все компоненты рассчитаны на подобные условия. И если за долговечность видеокарты (по крайней мере в течение гарантийного срока) пользователь может не волноваться, то вопрос охлаждения других компонентов внутри системного блока встает очень остро. И хотя 90 °С на ядре для нас не новинка, старые продукты и конкуренты легко достигают таких значений в стресс-тестах, но с ролью «обогревателя» именно новый видеоадаптер справляется на ура, выделяя тепла больше всех. Карта отлично прогревает воздух внутри корпуса, а после нескольких часов интенсивной работы в помещении появляется и специфичный запах. Данный продукт явно не для тех, кто озабочен вопросами глобального потепления. И тем, кто нацелен на покупку данного продукта, мы бы рекомендовали присмотреться к корпусам с большим вентилятором на боковой стенке, например к Cooler Master HAF 932. Вот только от шума родной СО видеокарты это вас все равно не избавит… Честно говоря, лучше бы сделали плату на пару сантиметров больше, чтобы на эти же пару сантиметров увеличить сам радиатор.
И немного слов о разгоне. Для данной цели можно использовать последнюю версию утилиты MSI Afterburner, которая позволяет даже управлять напряжением на ядре, но с учетом его тепловыделения о вольтмоде с воздушным охлаждением и думать не стоит. Кстати, в новых видеокартах основной является теперь частота шейдерного домена, а остальные блоки работают на пониженном множителе относительно частоты шейдеров. Так что для управления доступна частота шейдерных блоков, равная в номинале 1401 МГц, а значение в 701 МГц для ядра повышается соответственно изменению первого параметра без возможности раздельной регулировки. Говоря о частотных особенностях надо упомянуть, что мультипроцессорные блоки в GPU не полностью работают на частоте «шейдерного домена», PolyMorph Engine вместе с Raster Engine функционируют на вдвое меньшей частоте.
Установив максимальные обороты турбины, мы достигли частот ядра в 775/1550 МГц. Относительно номинала это почти +11%. При дальнейшем повышении частот, родной системы охлаждения катастрофически не хватало, но потенциал у GF100 еще был. Хотя и наши частоты оказались полностью стабильными лишь первые шесть часов. После того, как пару раз зависло одно приложение, мы дали карте время немного остыть, и без проблем закончили все тесты. Как видим, именно охлаждение является сдерживающим фактором в деле раскрытия потенциала такого огнедышащего монстра, как GF100. Разгон памяти оказался на удивление низким, не смотря на ее номинал. Все чего удалось достичь — 3800 МГц (950 МГц), более высокие значения приводили к крайней нестабильности.
При таком разгоне сохранялась полная стабильность в Fur Rendering Benchmark (до момента возникновения описанных выше проблем спустя шесть часов интенсивной работы).
За 12-минут такого стресс-теста ядро прогрелось до 99 °С при максимальных оборотах вентилятора системы охлаждения. В реальных игровых приложениях, температура была заметно ниже и не достигала и 90 °С.
В качестве конкурента для рассматриваемого GeForce GTX 480 мы взяли самую мощную одночиповую видеокарту компании AMD — Radeon HD 5870. Модель от Gigabyte является полной копией референса, поэтому подробно останавливаться на ней мы не будем, тем более что данный продукт в деталях был рассмотрен ранее на страницах нашего сайта.
Комплект поставки включает:
- переходник DVI/D-Sub;
- два переходника питания molex-PCI-E;
- мостик CrossFire;
- диск с драйверами;
- инструкции по установке.
Рабочие частота стандартны — 850/4800 МГц для ядра и памяти. В 2D частоты снижаются до 157/1200 МГц.
В стресс-тесте Fur Rendering Benchmark ядро прогрелось до 87 °С. Обороты вентилятора достигли 40%, но, несмотря на низкое значение, это уже означает довольно высокий уровень шума. Турбины у видеокарт AMD громче аналогичных систем охлаждения у NVIDIA, просто они никогда не работают на максимальных значениях, поэтому и оказываются на деле тише.
После прогона пятикратного теста Ambush из Crysis Warhead Benchmarking Tool в разрешении 1920х1200 температура не поднялась выше 79 °С.
С помощью утилиты MSI Afterburner ядро удалось разогнать до стабильных 960 МГц при поднятии напряжения с номинальных 1,15 В до 1,3 В. Память GDDR5 заработала на 5452 МГц (1363 МГц), что тоже отличный результат. С учетом вольтмода для стабильной работы пришлось зафиксировать обороты кулера на максимуме.
Рев турбины при этом нестерпимый, и в повседневной жизни такой разгон можно будет использовать лишь при более мощной системе охлаждения, но и в случае с GeForce GTX 480 мы тоже говорим о возможности использования разгона только с более мощным охлаждением. Зато мы получаем возможность сравнить потенциал обеих видеокарт при повышенных частотах.Тестовый стенд
Конфигурация тестового стенда следующая:
- процессор: Core 2 Quad Q9550 (2,83@3,95 ГГц, 465 МГц FSB);
- кулер: Thermalright Ultra-120 eXtreme;
- материнская плата: ASUS Rampage Formula (Intel X48 Express);
- память: OCZ OCZ2FXE12004GK (2x2GB, DDR2-1200@1162 МГц при таймингах 5-5-5-15);
- звуковая карта: Creative Audigy 4 (SB0610);
- жесткий диск: WD3200AAKS (320 ГБ, SATA II);
- блок питания: Seasonic SS-850HT (850 Вт);
- операционная система: Windows 7 Ultimate x64;
- драйверы видеокарт: ATI Catalyst 10.3, NVIDIA ForceWare 197.41.
В игровых приложениях тестирование проводилось в разрешениях 1680x1050 и 1920x1200 при максимальных настройках качества. Дополнительные тесты при активации сглаживания проводились только в тех приложениях, которые изначально его поддерживают, без принудительного форсирования через драйверы. Методика тестирования описана в одной из прошлых статей. Дублировать мы ее не будем, отметим лишь, что в число прогонов встроенного теста производительности в Colin McRae: DiRT 2 увеличено до 4 раз во всех режимах. Добавлена игра Метро 2033 , нюансы тестирования в ней описаны непосредственно перед результатами.
По среднему fps новичок GTX 480 немного уступает Radeon HD 5870, удерживая позицию лидера по минимальному fps. Впрочем, разница между обоими соперниками минимальна.
В более тяжелых режимах и высоких разрешениях GeForce GTX 480 немного сдает позиции, и отставание от конкурента достигает 7% в 1920х1200. Довольно неплохо масштабируется производительность GF100 даже несмотря на крошечный разгон памяти. Прирост от разгона достигает почти 11 % — столько же, насколько увеличена частота ядра.
The Chronicles of Riddick: Assault on Dark Athena
Снова в номинальных режимах ситуация неоднозначна. Radeon HD 5870 демонстрирует более высокий средний fps, но минимальный показатель лучше у GeForce GTX 480. С разгоном карта AMD уже обходит соперника по обоим параметрам, что с учетом большего разгонного потенциала вполне ожидаемо.
Call of Juarez: Bound in Blood
В обоих разрешениях результаты почти не отличаются. В данном случае производительность уперлась в процессор, что и стало причиной таких однообразных графиков. Но все равно заметно явное преимущество Radeon над соперником — минимальный fps выше почти на 6%.
Batman: Arkham Asylum
Для начала рассмотрим результаты тестирования в этом приложении без использования NVIDIA PhysX.
Минимальная частота кадров во всех режимах равна примерно 90 кадрам в секунду, в данном случае, возможно, снова производительность «уперлась» в вычислительные возможности процессора. По среднеигровому показателю лидером является GeForce GTX 480. Больший разгонный потенциал помогает Radeon HD 5870 выйти на первое место с разгоном.
При активации физического движка система с видеокартами Radeon демонстрирует очень низкую производительность и мощность самого видеоадаптера тут уже ничего не решает, fps зависит больше от CPU. GeForce GTX 480 демонстрирует высокую частоту кадров, достаточную для комфортной игры даже в самом высоком разрешении. Конечно, в таком режиме более актуально было бы сравнить новичка с предшественниками на базе GT200, и подобное сравнение на нашем сайте еще будет, но в будущих материалах.
Call of Duty: Modern Warfare 2
Вот наконец-то первое приложение, где преимущество GeForce GTX 480 над конкурентом весьма очевидное и без использования каких-либо PhysX. В простом режиме разница между видеоадаптерами небольшая и отставание карты AMD порядка 5%. Но стоит включить сглаживание, как производительность Radeon HD 5870 значительно падает, особенно снижается минимальный fps, и по этому параметру новичок обходит соперника на внушительные 40-45%.
Borderlands
Прежде чем переходить к результатам, отметим, что в родном тесте производительности Borderlands у всех карт GeForce имеется довольно большой разброс по минимальной частоте кадров, которая может колебаться от 25 до 32 кадров во всех 7 прогонах. Среднее значение составляет около 29 fps на всех моделях, начиная от GeForce GTX 260. У Radeon результаты тоже разнятся, но диапазон этого «разброса» значительно меньше, что дает среднее значение выше — 31 кадр. Но с учетом такой особенности этого теста, когда минимальный fps остается неизменным и не зависит от потенциала видеокарты, не стоит обращать большое внимание на данный параметр, хотя мы его и приводим. Довольно точное впечатление об уровне производительности в этой игре дает именно средний показатель.
Игра предпочитает GeForce, в чем мы уже имели возможность убедиться в тестировании видеокарт серии Radeon HD 5700 , так что преимущество GeForce GTX 480 не является неожиданностью. Отметим минимальное изменение средней частоты кадров по достижении рубежа в 80 fps. Прирост от разгона в разрешении 1680х1050 для GeForce менее 1%, в то время как в 1920х1200 мы выигрываем от повышения частот уже 3% (что тоже немного). Да и для Radeon прирост от повышения частот тоже небольшой. В этом приложении вновь общая производительность явно сдерживается потенциалом нашего процессора.
Divinity 2: Ego Draconis (Кровь драконов)
Очень внушительное преимущество GeForce GTX 480 над соперником — 10% по среднему fps и более 20% по минимальному показателю. И снова память не сильно сдерживает потенциал новичка при разгоне. Несмотря на крошечное изменение частоты GDDR5 на 2,7% (при разгоне GPU на 10,6 %), выигрыш в производительности от разгона составляет 9%.
На поле боя 3DMark Vantage новый GeForce GTX 480 терпит поражение в низком разрешении, а 1680х1050 уже не уступает Radeon HD 5870. Разгон помогает карте AMD быть лидером во всех режимах.
Игра известна совей процессорозависимостью, и даже в разрешении 1680х1050 на таких мощных видеокартах «ограничителем» вновь стал CPU, хотя в номинальном режиме небольшое отставание Radeon от новичка все же заметно.
При включении сглаживания разница между видеоадаптерами становится более явной, достигая 17% по среднему показателю. И Radeon HD 5870 не может догнать соперника даже с разгоном.
В самом высоком разрешении разница между тестируемыми видеоадаптерами еще больше. При включении AA4x преимущество GeForce GTX 480 достигает 19% и по минимальному и по среднему fps. Компенсировать такой разрыв сопернику AMD разгон не помогает.
Far Cry 2
Еще одна уверенная победа GeForce GTX 480. Преимущество над соперником в обоих разрешениях без сглаживания равно 10-13%, а при включении AA4x достигает уже внушительных 30% по среднему показателю и 60% по минимальному. Повышение частот Radeon HD 5870 до 960/5452 МГц помогает достичь уровня новичка на номинальных частотах только лишь в простых режимах, компенсировать огромнейшее отставание при активном сглаживании никакой разгон не поможет.
Tom Clancy"s H.A.W.X.
В этой игре обычно имеет место небольшое преимущество решений AMD, и наше тестирование это в очередной раз подтверждает. Но отставание GeForce GTX 480 от соперника минимально, а в разрешении 1920х1200 со сглаживанием лидерство внезапно оказывается на стороне модели NVIDIA.
Resident Evil 5
GeForce GTX 480 удерживает позиции лидера в номинале и в разгоне. Преимущество над соперником от 2 до 6% в простом режиме и от 11 до 13% при включении мультисемплинга.
James Cameron"s Avatar: The Game
Чуть большую производительность демонстрирует GeForce GTX 480. Но Radeon HD 5870 отстает от соперника на 3-4%. С разгоном обе карты демонстрируют примерно идентичные результаты, по минимальному fps совсем крошечное преимущество остается за представителем AMD.
Battlefield: Bad Company 2
В простом режиме при настройках High (Gamer) у новой карты NVIDIA преимущество в 10% над Radeon HD 5870.
С повышением настроек разница между картами уменьшается, но лидерство GeForce GTX 480 сохраняет. Наиболее значимым становится отставание конкурента при включении сглаживания — в таких случаях разница в минимальном fps может достигать 15%. Впрочем, Radeon HD 5870 компенсирует это лучшим разгоном, и в простых режимах даже умудряется немного обогнать разогнанный представитель Fermi.
В DirectX 11 преимущество GeForce GTX 480 становится еще больше. Отрыв от конкурента в номинальных режимах составляет около 11 % по минимальному fps и до 16% по среднему показателю. С разгоном Radeon HD 5870 удается достичь показателей конкурента по минимальному fps, но не по среднему показателю.
Metro 2033
Тестирование проводилось на локации «Аллея». Специально был выбран надземный уровень, поскольку именно на открытых пространствах fps ниже чем в туннелях и закрытых помещениях. Выбранный эпизод примечателен и тем, что можно обойтись без масштабных перестрелок и выполнить одну и ту же последовательность действий при каждом прогоне. Совершалась короткая 40 секундная прогулка по определенному маршруту. Для каждого режима тест повторялся по три раза. К сожалению, из-за дефицита времени мы успели протестировать GeForce GTX 480 только лишь под DirectX 11, но именно этот режим наиболее актуален для видеоадаптеров нового поколения. В последующих материалах (и по GeForce GTX 470 в том числе) будут присутствовать результаты в DirectX 10.
Преимущество GeForce GTX 480 над Radeon HD 5870 в простых режимах на уровне 13-15% по среднему fps, но разница по минимальному не более 4%. При включении сглаживания отставание карты AMD составялет 30-38% (возможно, и за счет большего объема видеопамяти у GeForce). Но обеспечить приемлемую производительность в таком режиме новичок NVIDIA все равно не в состоянии, так что практической пользы от такого огромного преимущества мало. И даже в разрешении 1680х1050 на Fermi минимальный fps не удовлетворительный, хотя на самом деле общая производительность близка именно к среднему показателю, а на закрытых локациях (которых в игре значительно больше) она еще выше, так что получить удовольствие от игры в DirectX 11 можно и в таком разрешении. Самым требовательным пользователям придется довольствоваться более низкими разрешениями даже с видеокартой GeForce GTX 480.
Выводы
Итак, что же получается по итогам нашего тестирования? Ситуация не совсем однозначная и не всегда GeForce GTX 480 оказывается производительнее Radeon HD 5870. В подавляющей части приложений новый видеоадаптер NVIDIA все же обходит своего конкурента, но зачастую разница между ними бывает совсем минимальной (Batman: Arkham Asylum, Avatar), и конкурент легко компенсирует это разгоном. В некоторых случаях новичок проигрывает по средней частоте кадров, но демонстрирует лучший минимальный fps (The Chronicles of Riddick: Assault on Dark Athena). Но есть и приложения, где верх уверенно берет Radeon HD 5870. Наиболее существенное отставание GeForce GTX 480 в недавно выпущенной игре Battlefield: Bad Company 2 и в S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat (под DirectX 10.1). Однако в том же Battlefield сразу проявляется и одна из положительных особенностей GeForce GTX 480, который сводит преимущество Radeon к нулю в высоком разрешении со сглаживанием. Именно в таких режимах мы видим максимальное преимущество новинки над конкурентом (исключение составляет лишь Battlestations: Pacific). С учетом того, что мощности рассматриваемого видеоадаптера для Battlefield: Bad Company 2 и многих других игр вполне хватает для подобных режимов, данное преимущество будет очень актуальным для владельцев больших мониторов.
В ряде приложений GeForce GTX 480 вообще демонстрирует уровень производительности недостижимый для своего основного конкурента, даже с разгоном (Divinity 2, Borderlands, World in Conflict, Far Cry 2). Особенно веским является превосходство в последних приложениях, поддерживающих DirectX 11. Яркий тому пример — ситуация в S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat, когда в DirectX 10.1 карта NVIDIA уступает конкуренту, но уже в DirectX 11 показывает более высокий минимальный fps и становится безоговорочным лидером при включении сглаживания. Не сдает лидерских позиций данный видеоадаптер также в Colin McRae: DiRT 2 и «Метро 2033».
GeForce GTX 480 может смело называться самым производительным одночиповым видеоадаптером. Прогрессивная архитектура Fermi действительно имеет преимущества относительно решений AMD, и, возможно, в будущем по мере выхода новых игр, использующих тесселяцию, превосходство флагмана NVIDIA станет еще большим. Но позволит ли все это стать данной видеокарте популярной? Сомнительно, уж сильно припозднился GeForce GTX 480. Fermi, возможно, и является более прогрессивным вариантом, но на данный момент никакой революции в производительности новый графический ускоритель пока не совершил. Пользователи, приобретшие в свое время Radeon HD 5870, могут спать спокойно — в большинстве случаев хороший разгон помогает компенсировать отставание от флагмана NVIDIA. При этом тепловыделение, уровень шума и цена топовой одночиповой модели AMD ниже, благодаря чему она не теряет своей актуальности и поныне.
К сожалению, новый чип NVIDIA вышел не только прогрессивным, но и очень сложным для конечной реализации. Как следствие, по пути от стадии разработки до воплощения в кремнии, GF100 был «облегчен» на 32 CUDA ядра, и даже это не помогло достичь нормального теплового режима конечного продукта. High-end продукты — это всегда удел энтузиастов, но и в их глазах GeForce GTX 480 из-за своего горячего нрава немного теряет привлекательность. Вряд ли кто-то будет мириться с такими высоким температурами внутри системного блока и шумом родной СО. Альтернативных кулеров для этой модели (в отличие от Radeon HD 5870) пока еще нет, да и появление воздушных систем охлаждения, способных поддерживать низкую температуру GF100, под вопросом. Потенциальному покупателю GeForce GTX 480 стоит задуматься о СВО, потому как это единственный на данный момент вариант, который позволит не только поддерживать низкую температуру чипа и компонентов платы, но и раскрыть весь потенциал видеокарты с помощью разгона. А он, потенциал, у нее имеется и весьма неплохой. Мы в этом отлично убедились на примере нашего экземпляра Zotac, который показал хороший прирост от повышения частоты GPU, даже несмотря на почти что полное отсутствие разгона памяти. Кстати, неприятная ситуация с низким разгоном GDDR5 оказалось характерной и для видеоадаптера Zotac GeForce GTX 470, которому будет посвящена следующая наша статья. Будем надеяться, что это всего лишь следствие «сырого» BIOS, а не каких-то конструктивных особенностей моделей данного производителя или всей линейки GeForce на базе GF100.
Nvidia Geforce GTX 480:
описание видеокарты и результаты синтетических тестов
Есть смысл сказать, что карта требуют дополнительного питания, причем двумя разъемами, один из которых 8-пиновый, а второй 6-пиновый. Если насчет последнего нет проблем, так как уже все современные БП имеют такие «хвосты», то для запитки через 8-пиновый разъем требуется специальный переходник, который должен поставляться с серийными видеокартами.
Чип был получен на четвертой неделе этого года, то есть в конце января.
О системе охлаждения.
| Nvidia Geforce GTX 480 1536MB PCI-E | |
|---|---|
|
Принципиально кулер не отличается от предыдущих решений семейства GTX цилиндрический вентилятор прогоняет воздух через радиатор и выводит тепло за пределы системного блока. Однако в виду чрезмерного энергопотребления нового продукта, а следовательно и нагрева, СО претерпела усовершенствования в части усиления теплоотвода с помощью тепловых трубок. Как мы видим, центральный радиатор с трубками охлаждает только ядро. Когда как микросхемы памяти охлаждаются прижимающейся к ним пластиной, находящейся под кожухом. Вероятно уже исчерпаны возможности поиска СО такого типа, чтобы могли справиться с сильно греющимся ядром без шума. Поэтому должны сказать, что СО получилась шумная. Даже в 2D режиме кулер работает на 44% от максимума, хотя раньше такой показатель был где-то 20-25%. Шум начинается после 50%. Поэтому кулер работает на грани слышимости шума, и это в простое! Что говорить про нагрузку, когда СО начинает постепенно усиливать обороты вращения турбины, доводя в среднем до 70-80% при работе карты в трехмерном режиме. |
 |
 |
|
Мы провели исследование температурного режима с помощью утилиты EVGA Precision (автор А. Николайчук AKA Unwinder) и получили следующие результаты:
Nvidia Geforce GTX 480 1536MB PCI-E
И это неудивительно, ведь нагрев ядра достигает 95 градусов, и даже такой высокий показатель достигается ценой очень шумной работы СО. Так что любителям самой передовой и быстрой трехмерной игровой графики придется забыть что такое тишина, если гонять игры или какие-либо тесты. Даже в 2D при нагрузке карты всяким сложным контентом (типа флеша или видео) кулер уже весьма слышим.
Комплектация.
Это референсный продукт, поэтому комплектации и упаковки нет.
Теперь перейдем к тестам. Вначале покажем конфигурацию тестового стенда.
Установка и драйверы
Конфигурация тестового стенда:
- Компьютер на базе Intel Core I7 CPU 920 (Socket 1366 LGA)
- процессор Intel Core I7 CPU 920 (2667 MHz);
- системная плата Asus P6T Deluxe на чипсете Intel X58;
- оперативная память 3 GB DDR3 SDRAM Corsair 1066MHz;
- жесткий диск WD Caviar SE WD1600JD 160GB SATA;
- блок питания Tagan TG900-BZ 900W.
- операционная система Windows 7 32bit; DirectX 11;
- монитор Dell 3007WFP (30");
- драйверы ATI версии CATALYST 10.3; Nvidia версии 197.17.
VSync отключен.
Синтетические тесты
Используемые нами пакеты синтетических тестов можно скачать здесь:
- D3D RightMark Beta 4 (1050) с описанием на сайте http://3d.rightmark.org .
- D3D RightMark Pixel Shading 2 и D3D RightMark Pixel Shading 3 тесты пиксельных шейдеров версий 2.0 и 3.0 ссылка .
- RightMark3D 2.0 с кратким описанием: , .
Так как у нас нет своих синтетических DirectX 11 тестов, то нам пришлось воспользоваться примерами из различных пакетов SDK и демонстрационными программами. Во-первых, это HDRToneMappingCS11.exe и NBodyGravityCS11.exe из комплекта DirectX SDK (February 2010) .
Также мы взяли по два примера от обоих производителей: Nvidia и AMD, чтобы ни от кого не было никаких претензий в предвзятости. Из ATI Radeon SDK были взяты примеры DetailTessellation11.exe и PNTriangles11.exe (они есть и в DX SDK, кстати). Ну а со стороны Nvidia были представлены две демонстрационные программы: Realistic Character Hair и Realistic Water Terrain, которые скоро должны стать доступными для скачивания на сайте компании.
Синтетические тесты проводились на следующих видеокартах:
- Geforce GTX 480 GTX 480 )
- Geforce GTX 295 со стандартными параметрами (далее GTX 295 )
- Geforce GTX 285 со стандартными параметрами (далее GTX 285 )
- Radeon HD 5970 со стандартными параметрами (далее HD 5970 )
- Radeon HD 5870 со стандартными параметрами (далее HD 5870 )
Для сравнения результатов новой модели Geforce GTX 480 были выбраны именно эти видеокарты по следующим причинам: Radeon HD 5870 и HD 5970 являются наиболее производительными одночиповой и двухчиповой моделями от конкурирующей компании AMD, с наиболее близкими к GTX 480 ценами. С решениями Nvidia всё даже ещё проще: Geforce GTX 285 наиболее производительная одночиповая карта на GPU прошлого поколения, по ней мы будем судить об архитектурных изменениях, а GTX 295 самая мощная до выхода новых решений двухчиповая плата от Nvidia.
Direct3D 9: тесты Pixel Filling
В тесте определяется пиковая производительность выборки текстур (texel rate) в режиме FFP для разного числа текстур, накладываемых на один пиксель:
Наш тест немного устарел, и видеокарты в нём не достигают теоретически возможных значений, но пиковую скорость текстурирования видеокарт относительно друг друга он всё же показывает верно. Как обычно, результаты синтетики не дотягивают до пиковых значений, по ней получается, что GTX 480 выбирает до 40 текселей за один такт из 32-битных текстур при билинейной фильтрации в этом тесте, что в полтора раза ниже теоретической цифры в 60 отфильтрованных текселей.
Этого не хватает, чтобы достать хотя бы до GTX 285, выбирающей текстурные данные на 5-7% быстрее. Не говоря уже о том, чтобы догнать конкурирующий HD 5870, более чем в полтора раза производительный, почти во всех режимах, если судить по нашей DX9 синтетике. Двухчиповая карта Nvidia явно пала жертвой программных проблем, а вот HD 5970 ещё более производительна, по сравнению с HD 5870.
Разница между GTX 480 и GTX 285 почти всегда одинаковая, кроме случаев с небольшим количеством текстур, где больше сказывается ограничение в ПСП. И HD 5870 в этих тестах не так уж далеко впереди. А вот при 4-8 текстурах разница становится большей, что намекает о недостатке скорости текстурирования GF100 для того, чтобы всегда быть впереди конкурента в устаревших игровых приложениях. Посмотрим на эти же результаты в тесте филлрейта:
Второй синтетический тест показывает скорость заполнения, и в нём мы видим ту же самую ситуацию, но уже с учетом количества записанных в буфер кадра пикселей. Максимальный результат остаётся за решениями AMD, имеющими большее количество TMU и более эффективными по достижению высокого КПД в нашем синтетическом тесте. В случаях с 0-3 накладываемыми текстурами разница между решениями значительно меньше, в таких режимах производительность ограничена ПСП, прежде всего.
Direct3D 9: тесты Pixel Shaders
Первая группа пиксельных шейдеров, которую мы рассматриваем, является очень простой для современных видеочипов, она включает в себя различные версии пиксельных программ сравнительно низкой сложности: 1.1, 1.4 и 2.0, встречающихся в старых играх.
Тесты очень и очень просты для современных архитектур и показывают не все возможности современных GPU, но интересны для оценки баланса между текстурными выборками и математическими вычислениями, особенно при смене архитектур, которая и произошла в этот раз у Nvidia.
В данных тестах производительность ограничена в основном скоростью текстурных модулей, но уже с учётом эффективности блоков и кэширования текстурных данных в реальных задачах. Посмотрим, как сказались изменения в архитектуре, по сравнению с GT200? Хорошо видно, что архитектура изменилась, и новая карта GTX 480 показывает результат выше, чем одночиповая карта на основе предыдущей архитектуры. Причём в большинстве тестов GTX 480 догоняет двухчиповую GTX 295, что уже неплохо само по себе.
Пропускная способность памяти в этих тестах лишь немного ограничивает новые решения, и скорость зависит от текстурирования, что не позволяет карте на базе GF100 показать результаты даже на уровне Radeon HD 5870, не говоря уже о двухчиповом решении AMD. Видеоплаты на чипах производства Nvidia в этом наборе тестов явно отстают, что является тревожным звоночком для других наших тестов, где важна скорость текстурирования. Посмотрим на результаты несколько более сложных пиксельных программ промежуточных версий:
В тестах пиксельных шейдеров версии 2.a всё даже ещё хуже, если сравнивать со скоростью конкурентов. В сильно зависящем от скорости текстурирования тесте процедурной визуализации воды «Water» используется зависимая выборка из текстур больших уровней вложенности, и карты всегда располагаются по скорости текстурирования, но с поправкой на разную эффективность использования TMU.
Карты на основе чипов RV870 показывают максимальные результаты, ну а скорость GTX 480 оказалась где-то между одночиповой и двухчиповой моделями на GPU предыдущей архитектуры. Слабовато, конечно, но хотя бы быстрее GTX 285, что говорит о более эффективном использовании имеющихся TMU.
Результаты второго теста почти такие же, хотя он более интенсивен вычислительно, и всегда лучше подходил для архитектуры AMD, обладающей большим количеством вычислительных блоков. Современные решения AMD тут далеко впереди, особенно двухчиповый вариант.
GTX 480 обгоняет GTX 285 лишь на 25%, да и отстаёт от двухчиповой модели почти на столько же. Это явно указывает на ограничение производительности GTX 480 из-за малого количества TMU, по сравнению с архитектурой нового поколения. Подтверждаются наши опасения в виде основного недостатка архитектуры GF100.
Direct3D 9: тесты пиксельных шейдеров Pixel Shaders 2.0
Эти тесты пиксельных шейдеров DirectX 9 сложнее предыдущих, они близки к тому, что мы сейчас видим в мультиплатформенных играх, и делятся на две категории. Начнем с более простых шейдеров версии 2.0:
- Parallax Mapping знакомый по большинству современных игр метод наложения текстур, подробно описанный в статье .
- Frozen Glass сложная процедурная текстура замороженного стекла с управляемыми параметрами.
Существует два варианта этих шейдеров: с ориентацией на математические вычисления, и с предпочтением выборки значений из текстур. Рассмотрим математически интенсивные варианты, более перспективные с точки зрения будущих приложений:
Это универсальные тесты, зависящие и от скорости блоков ALU и от скорости текстурирования, в них важен общий баланс чипа. Видно, что производительность видеокарт в тесте «Frozen Glass» ограничена не только математикой, но и скоростью текстурных выборок. Ситуация в нём схожа с той, что мы видели чуть выше в «Cook-Torrance», но новая GTX 480 в этот раз гораздо ближе к двухчиповому GTX 295 на основе GPU старой архитектуры Nvidia. С другой стороны, даже одночиповый HD 5870 всё равно далеко впереди.
Во втором тесте «Parallax Mapping» результаты снова очень похожи на предыдущие. Впрочем, в этот раз HD 5870 оторвался от карт Nvidia не так сильно, как в первом тесте. Посмотрим, что будет дальше, но игры обычно многограннее, чем синтетика, и не упираются так явно в одно лишь текстурирование. Но всё-таки для таких устаревших задач количество текстурных модулей в GF100 явно недостаточное. Рассмотрим эти же тесты в модификации с предпочтением выборок из текстур математическим вычислениям, чтобы убедиться в наших промежуточных выводах окончательно:
Картинка в чём-то схожая, но с текстурными выборками карты AMD справляются явно лучше, особенно двухчиповый HD 5970 тут хорош! Сегодняшний герой в виде GTX 480 снова показывает средний между GTX 285 и GTX 295 результат, так как тут ещё более явно виден упор производительности в скорость текстурных блоков, и их количество у GF100 для новой мощной графической архитектуры всё же явно недостаточное.
Но то были устаревшие задачи, с упором в текстурирование, да и не особенно сложные. А сейчас мы рассмотрим результаты ещё двух тестов пиксельных шейдеров версии 3.0, самых сложных из наших тестов пиксельных шейдеров для Direct3D 9, которые намного показательнее с точки зрения современных эксклюзивных игр на ПК. Тесты отличаются тем, что сильнее нагружают и ALU, и текстурные модули, обе шейдерные программы сложные и длинные, включают большое количество ветвлений:
- Steep Parallax Mapping значительно более «тяжелая» разновидность техники parallax mapping, также описанная в статье .
- Fur процедурный шейдер, визуализирующий мех.
Ну наконец-то! Вот тут совсем другое дело. Оба PS 3.0 теста очень сложные, совсем не зависят от ПСП и текстурирования, они чисто математические, но с большим количеством переходов и ветвлений, с которыми, похоже, отлично справляется новая архитектура GF100.
В этих тестах GTX 480 показывает свою реальную силу и обгоняет все решения, кроме нового двухчипового от конкурента. Мало того, GTX 295 в этих сложнейших тестах чуть ли не вдвое медленнее, а GTX 285 вообще втрое! На результаты явно повлияли архитектурные изменения нового графического процессора, направленные на повышение эффективности вычислений.
Итак, с новой архитектурой GF100 мы отмечаем очень большой прирост производительности в сложнейших PS 3.0 тестах. В которых важнее всего не пиковая математическая мощь, которая имеется у решений AMD, а эффективность выполнения сложных шейдерных программ с переходами и ветвлениями. Ну и удвоенная математическая мощь, по сравнению с GT200, тоже сказалась. Очень хороший результат, ведь обогнать решение архитектуры AMD, имеющей большее количество исполнительных блоков ALU, это дорогого стоит.
Direct3D 10: тесты пиксельных шейдеров PS 4.0 (текстурирование, циклы)
Во вторую версию RightMark3D вошли два знакомых PS 3.0 теста под Direct3D 9, которые были переписаны под DirectX 10, а также ещё два новых теста. В первую пару добавились возможности включения самозатенения и шейдерного суперсемплинга, что дополнительно увеличивает нагрузку на видеочипы.
Данные тесты измеряют производительность выполнения пиксельных шейдеров с циклами, при большом количестве текстурных выборок (в самом тяжелом режиме до нескольких сотен выборок на пиксель) и сравнительно небольшой загрузке ALU. Иными словами, в них измеряется скорость текстурных выборок и эффективность ветвлений в пиксельном шейдере.
Первым тестом пиксельных шейдеров будет Fur. При самых низких настройках в нём используется от 15 до 30 текстурных выборок из карты высот и две выборки из основной текстуры. Режим Effect detail «High» увеличивает количество выборок до 40-80, включение «шейдерного» суперсемплинга до 60-120 выборок, а режим «High» совместно с SSAA отличается максимальной «тяжестью» от 160 до 320 выборок из карты высот.
Проверим сначала режимы без включенного суперсемплинга, они относительно просты, и соотношение результатов в режимах «Low» и «High» должно быть примерно одинаковым.
Производительность в этом тесте зависит и от количества и эффективности блоков TMU, и от филлрейта с ПСП в меньшей степени. Результаты в «High» получаются примерно в полтора раза ниже, чем в «Low», как и должно быть по теории. В Direct3D 10 тестах процедурной визуализации меха с большим количеством текстурных выборок решения Nvidia традиционно сильны, но последняя архитектура AMD уже подобралась к ним вплотную.
GTX 480 почти на треть быстрее GTX 285, но не дотягивает до GTX 295, что мы видели и в DX9 тестах. Это говорит скорее о влиянии филлрейта и ПСП, где новое решение Nvidia имеет преимущество над одночиповой картой предыдущей серии. Примерно так же расположен по скорости GF100 и относительно двух карт на основе RV870. Посмотрим на результат этого же теста, но с включенным «шейдерным» суперсемплингом, увеличивающим работу в четыре раза, возможно в такой ситуации что-то изменится, и ПСП с филлрейтом будут влиять меньше:
Включение суперсемплинга теоретически увеличивает нагрузку в четыре раза, и в этот раз Geforce GTX 480 сдаёт позиции, как ни странно. А обе Radeon становятся немного сильнее. Разница между GTX 480 и GTX 285 совсем небольшая, что говорит скорее всего об упоре всё же в текстурирование. Или ПСП, которая у GTX 480 увеличилась по отношению к GTX 285 не слишком сильно. Влияния производительности ALU и эффективного выполнения ветвлений в этом тесте явно не видать.
Второй тест, измеряющий производительность выполнения сложных пиксельных шейдеров с циклами при большом количестве текстурных выборок называется Steep Parallax Mapping. При низких настройках он использует от 10 до 50 текстурных выборок из карты высот и три выборки из основных текстур. При включении тяжелого режима с самозатенением, число выборок возрастает в два раза, а суперсемплинг увеличивает это число в четыре раза. Наиболее сложный тестовый режим с суперсемплингом и самозатенением выбирает от 80 до 400 текстурных значений, то есть в восемь раз больше, по сравнению с простым режимом. Проверяем сначала простые варианты без суперсемплинга:
Данный тест интереснее с практической точки зрения, так как разновидности parallax mapping давно применяются в играх, а тяжелые варианты, вроде нашего steep parallax mapping используются во многих проектах, например, в Crysis и Lost Planet. Кроме того, в нашем тесте, помимо суперсемплинга, можно включить самозатенение, увеличивающее нагрузку на видеочип примерно в два раза, такой режим называется «High».
Диаграмма почти полностью повторяет предыдущую, показаны близкие результаты даже по абсолютным цифрам. В обновленном D3D10 варианте теста без суперсемплинга, GTX 480 чуть лучше справляется с поставленной задачей, чем одночиповый топ предыдущего поколения, но отстаёт от двухчиповой карты GTX 295. Также, новая видеокарта на GF100 немного обгоняет и своего соперника HD 5870, двухчиповый вариант которого становится победителем в абсолютном зачёте.
Посмотрим, что изменит включение суперсемплинга, он всегда вызывает несколько большее падение скорости на картах Nvidia.
При включении суперсемплинга и самозатенения задача получается более тяжёлой, совместное включение сразу двух опций увеличивает нагрузку на карты почти в восемь раз, вызывая большое падение производительности. Разница между скоростными показателями несколько видеокарт изменилась, включение суперсемплинга сказывается как и в предыдущем случае карты производства AMD явно улучшили свои показатели относительно решения Nvidia.
Обе двухчиповые карты остаются впереди GTX 480, но в этот раз новое решение немного проигрывает и своему прямому конкуренту HD 5870. Похоже, что так оно и будет в игровых тестах где-то GTX 480 окажется далеко впереди, а где-то немного отстанет. Впрочем, карта на GF100 хотя бы обгоняет свою предшественницу, в лёгком режиме заметно, а в тяжёлом совсем чуть-чуть. Архитектурные изменения в новом GPU компании Nvidia не дали особенного преимущества в этих тестах, к сожалению.
Direct3D 10: тесты пиксельных шейдеров PS 4.0 (вычисления)
Следующая пара тестов пиксельных шейдеров содержит минимальное количество текстурных выборок для снижения влияния производительности блоков TMU. В них используется большое количество арифметических операций, и измеряют они именно математическую производительность видеочипов, скорость выполнения арифметических инструкций в пиксельном шейдере.
Первый математический тест Mineral. Это тест сложного процедурного текстурирования, в котором используются лишь две выборки из текстурных данных и 65 инструкций типа sin и cos.
А вот в математических тестах мы должны увидеть большие изменения, так как графический процессор GF100 отличается удвоенной мощью ALU, по отношению к GT200. Впрочем, теоретически решения AMD в наших синтетических тестах должны быть ещё быстрее, так как в вычислительно сложных задачах современная архитектура AMD имеет явное преимущество перед конкурентами от Nvidia. Подтверждается положение и в этот раз, новая плата GTX 480 хотя и сократила разрыв между картами Nvidia и AMD, но он остался более чем полуторакратным.
А вот сравнение с GTX 285 и GTX 295 получилось интересное. Ни двукратной разницы с предыдущей одночиповой, ни обгона старой двухчиповой карты предыдущего поколения у Nvidia в этот раз не получилось. Подтверждается вывод о том, что данный тест не полностью зависит от скорости ALU, но и на разницу в ПСП результаты не списать. У GF100 получилось лишь 38% прироста по сравнению с GTX 285, что весьма странно и очень-очень мало, как нам кажется.
Рассмотрим второй тест шейдерных вычислений, который носит название Fire. Он тяжелее для ALU, и текстурная выборка в нём только одна, а количество инструкций типа sin и cos увеличено вдвое, до 130. Посмотрим, что изменилось при увеличении нагрузки:
Во втором тесте скорость рендеринга ограничена почти исключительно производительностью шейдерных блоков, но всё же разница между GTX 285 и GTX 480 слишком мала всего 58%, хотя теоретически должно быть ближе к двукратной разнице. Но новое решение хотя бы догнало двухчиповую GTX 295, в отличие от предыдущего теста. Впрочем, конкуренты в лице Radeon HD 5870 и уж тем более HD 5970 в этом тесте показывают скорость ещё значительно выше.
Подводим итог по математическим D3D10 тестам. Все видеокарты Nvidia далеко позади, даже новый GF100 медленнее конкурента в пиковых синтетических задачах почти вдвое! И всё это несмотря на то, что GTX 480 быстрее одночипового варианта GTX 285 теоретически почти вдвое. Реальность показывает гораздо меньшую цифру, и даже приблизиться к картам AMD по простым математическим тестам Nvidia не удалось.
В общем, итог по предельным математическим вычислениям остаётся неизменным и в этот раз явное и неоспоримое преимущество решений компании AMD, которое не изменил выход линейки GTX 400. Посмотрим на результаты тестирования геометрических шейдеров уж там-то новое решение должно быть сильно, как никакое другое.
Direct3D 10: тесты геометрических шейдеров
В пакете RightMark3D 2.0 есть два теста скорости геометрических шейдеров, первый вариант носит название «Galaxy», техника аналогична «point sprites» из предыдущих версий Direct3D. В нем анимируется система частиц на GPU, геометрический шейдер из каждой точки создает четыре вершины, образующих частицу. Аналогичные алгоритмы должны получить широкое использование в будущих DirectX 10 играх.
Изменение балансировки в тестах геометрических шейдеров не влияет на конечный результат рендеринга, итоговая картинка всегда абсолютно одинакова, изменяются лишь способы обработки сцены. Параметр «GS load» определяет, в каком из шейдеров производятся вычисления в вершинном или геометрическом. Количество вычислений всегда одинаково.
Рассмотрим первый вариант теста «Galaxy», с вычислениями в вершинном шейдере, для трёх уровней геометрической сложности:
Соотношение скоростей при разной геометрической сложности сцен примерно одинаковое у всех решений, производительность соответствует количеству точек, с каждым шагом падение FPS составляет около двух раз. Задача для современных видеокарт не особенно сложная, а производительность в целом ограничена скоростью обработки геометрии и не упирается в пропускную способность памяти.
И вот тут новый графический процессор показывает свою настоящую силу. Geforce GTX 480 во всех режимах показывает близкие к двухчиповому решению конкурента результаты, в полтора раза обгоняя и HD 5870 и двухчиповую карту на базе GT200. Отличный результат! Как и ожидалось, выполнение геометрических шейдеров у GF100 весьма и весьма эффективное, примерно в 2,5 раза быстрее, чем может GT200. Посмотрим, изменится ли ситуация при переносе части вычислений в геометрический шейдер:
Нет, цифры при изменении нагрузки в этом тесте почти не изменились. Все карты в этом тесте не замечают изменения параметра GS load, отвечающего за перенос части вычислений в геометрический шейдер, и показывают аналогичные предыдущей диаграмме результаты. Смотрим, что изменится в следующем тесте, который предполагает большую нагрузку именно на геометрические шейдеры.
«Hyperlight» это второй тест геометрических шейдеров, демонстрирующий использование сразу нескольких техник: instancing, stream output, buffer load. В нем используется динамическое создание геометрии при помощи отрисовки в два буфера, а также новая возможность Direct3D 10 stream output. Первый шейдер генерирует направление лучей, скорость и направление их роста, эти данные помещаются в буфер, который используется вторым шейдером для отрисовки. По каждой точке луча строятся 14 вершин по кругу, всего до миллиона выходных точек.
Новый тип шейдерных программ используется для генерации «лучей», а с параметром «GS load», выставленном в «Heavy» ещё и для их отрисовки. То есть, в режиме «Balanced» геометрические шейдеры используются только для создания и «роста» лучей, вывод осуществляется при помощи «instancing», а в режиме «Heavy» выводом также занимается геометрический шейдер. Сначала рассматриваем лёгкий режим:
Обе двухчиповые конфигурации показали себя в этом тесте как обычно, что Geforce GTX 295, что Radeon HD 5970. Видимо, с методом многочипового рендеринга AFR этот тест несовместим вообще. В остальном относительные результаты в разных режимах соответствуют нагрузке: во всех случаях производительность неплохо масштабируется и близка к теоретическим параметрам, по которым каждый следующий уровень «Polygon count» должен быть менее чем в два раза медленней.
В этом тесте производительность нового Geforce GTX 480 лишь немного превосходит скорость Radeon HD 5870 в сложном режиме, зато в лёгких разница заметна больше. Сравнивать GTX 480 с GTX 285 на основе GPU предыдущего поколения вообще смешно, новый видеочип оказывается быстрее примерно в два раза.
Цифры должны измениться на следующей диаграмме, в тесте с более активным использованием геометрических шейдеров. Также будет интересно сравнить друг с другом результаты, полученные в «Balanced» и «Heavy» режимах.
Настало время ещё раз удивиться возможностям GF100 по обработке геометрии и скорости исполнения геометрических шейдеров. Вот это как раз тот результат, ради которого были сделаны глобальные изменения в графическом конвейере GF100. Хотя исполнение геометрических шейдеров было неплохо улучшено и в GT200 и в RV870, но GF100 просто рвёт их на куски в этой задаче.
Новое решение GTX 480 в этом тесте почти вдвое быстрее, чем Radeon HD 5870 и до 2,75 раз быстрее своей одночиповой предшественницы GTX 285. Инженеры компании Nvidia постарались повысить эффективность предыдущей архитектуры по обработке геометрии, и это им явно удалось. Все предыдущие решения просто не способны на столь же эффективное исполнение геометрических шейдеров. Что же будет в тестах тесселяции, которые должны показать ещё большую разницу, исходя из теории? Но не будем заглядывать слишком далеко вперёд.
Direct3D 10: скорость выборки текстур из вершинных шейдеров
В тестах «Vertex Texture Fetch» измеряется скорость большого количества текстурных выборок из вершинного шейдера. Тесты схожи по сути и соотношение между результатами карт в тестах «Earth» и «Waves» должно быть примерно одинаковым. В обоих тестах используется на основании данных текстурных выборок, единственное существенное отличие состоит в том, что в тесте «Waves» используются условные переходы, а в «Earth» нет.
Рассмотрим первый тест «Earth», сначала в режиме «Effect detail Low»:
Предыдущие исследования показали, что на результаты этого теста влияет и скорость текстурирования и пропускная способность памяти. Но разница между решениями совсем небольшая. GTX 480 показывает схожий с двухчиповой GTX 295 результат, немного опережает HD 5870, но совсем немного уступает во всех режимах наиболее производительной в этом тесте карте Radeon HD 5970. Результаты явно странные... Посмотрим на производительность в этом же тесте с увеличенным количеством текстурных выборок:
Взаимное расположение карт на диаграмме немного изменилось, это видно по немного ухудшившимся показателям почти всех карт. Кроме рассматриваемой сегодня GTX 480. Она почти не потеряла в производительности относительно этого же теста в лёгких условиях. Вот что значит увеличенная эффективность текстурных модулей и особенно подсистемы кэширования. Теперь новая карта на GF100 быстрее всех при среднем и большом количестве полигонов и наравне с двухчиповыми картами в наиболее простом режиме.
Рассмотрим результаты второго теста текстурных выборок из вершинных шейдеров. Тест «Waves» отличается меньшим количеством выборок, зато в нём используются условные переходы. Количество билинейных текстурных выборок в данном случае до 14 («Effect detail Low») или до 24 («Effect detail High») на каждую вершину. Сложность геометрии изменяется аналогично предыдущему тесту.
Интересно, что результаты в тесте «Waves» не похожи на те, что мы видели на предыдущих диаграммах. Преимущество продукции AMD несколько усилилось, и теперь GTX 480 показывает схожую с HD 5870 и Geforce GTX 295 производительность, немного проигрывая конкуренту в тяжёлом режиме. Предыдущее топовое решение Nvidia на одном чипе осталось позади, новая модель семейства Geforce GTX 400 опережает её, хоть и не в разы. Рассмотрим второй вариант этого же теста:
Изменений снова почти нет, хотя с ростом сложности условий результаты новейшего графического процессора Nvidia во втором тесте вершинных выборок стали чуть лучше, относительно скорости видеокарт AMD. Перевес над HD 5870 хоть и небольшой, но есть, да и с Geforce GTX 295 новая одночиповая карта справилась, за исключением самого лёгкого режима.
3DMark Vantage: Feature тесты
В данный обзор мы снова решили включить синтетические тесты из пакета 3DMark Vantage . Пакет хоть уже и не новый, но его feature тесты обладают поддержкой D3D10 и интересны уже тем, что отличаются от наших. При анализе результатов нового решения Nvidia в этом пакете мы сможем сделать какие-то новые и полезные выводы, ускользнувшие от нас в тестах семейства RightMark.
Feature Test 2: Color FillТест скорости заполнения. Используется очень простой пиксельный шейдер, не ограничивающий производительность. Интерполированное значение цвета записывается во внеэкранный буфер (render target) с использованием альфа-блендинга. Используется 16-битный внеэкранный буфер формата FP16, наиболее часто используемый в играх, применяющих HDR-рендеринг, поэтому такой тест является вполне своевременным.
Показатели производительности в этом тесте не соответствуют тому, что мы видели в своих аналогичных тестах, даже с учетом разных форматов: у нас используется целочисленный буфер с 8-бит на компоненту, а в тесте Vantage 16-бит с плавающей точкой. Цифры Vantage скорее показывают не производительность блоков ROP, а примерную величину пропускной способности памяти. Для двухчиповых карт всё несколько сложнее, GTX 295 показывает меньшую цифру, чем должна.
Результаты теста примерно соответствуют теоретическим цифрам, и зависят от ширины шины памяти, её типа и частоты. GTX 285 показывает неплохой результат из-за применения 512-битной памяти, а GTX 480 не слишком сильно её опережает из-за того, что GDDR5 память работает на не особенно высокой частоте, и ширина шины памяти соответствует 384-бит. Ну и Radeon HD 5870 тоже где-то там недалеко, хотя у неё лишь 256-битная шина памяти, зато GDDR5 довольно быстрая.
Несмотря на использование GDDR5 памяти с большей ПСП, новое решение Nvidia вместе с HD 5870 показывает результат лишь немного выше уровня GTX 285, имеющего 512-битную шину и GDDR3 память. Это может служить потенциальным ограничением производительности в случае использования буферов рендеринга в FP16 формате, что массово наблюдается в современных играх.
Feature Test 3: Parallax Occlusion Mapping
Один из самых интересных feature тестов, так как подобная техника уже используется в играх. В нём рисуется один четырехугольник (точнее, два треугольника), с применением специальной техники Parallax Occlusion Mapping, имитирующей сложную геометрию. Используются довольно ресурсоёмкие операции по трассировке лучей и карта глубины большого разрешения. Также эта поверхность затеняется при помощи тяжёлого алгоритма Strauss. Это тест очень сложного и тяжелого для видеочипа пиксельного шейдера, содержащего многочисленные текстурные выборки при трассировке лучей, динамические ветвления и сложные расчёты освещения по Strauss.
Тест отличается от других тем, что зависит не только от шейдерной мощности, эффективности исполнения ветвлений и скорости текстурных выборок по отдельности, а от всего понемногу. И для достижения высокой скорости важен грамотный баланс блоков GPU и ПСП видеопамяти. Сильно влияет на тест и эффективность выполнения ветвлений в шейдерах.
К сожалению, GTX 480 показывает посредственный результат в этом тесте, лишь на 23% быстрее, чем предыдущее решение на одном чипе GTX 285. Представленная сегодня видеоплата Nvidia отстаёт и от двухчиповой GTX 295, и от главного конкурента Radeon HD 5870, а двухчиповый HD 5970 вообще остался недосягаемым.
Не очень понятно, что повлияло так негативно на результаты этого теста. Возможно, виновата низкая скорость текстурных выборок, которые активно используются в тесте, так как эффективность ветвлений у GF100 довольно высока, что доказали наши тесты пиксельных шейдеров третьей версии. Решения Nvidia всегда были эффективны в этом тесте, но HD 5870 обгоняет даже новую GTX 480. Может быть, в тестах физических симуляций GF100 покажет себя с лучшей стороны?
Feature Test 4: GPU Cloth
Тест интересен тем, что рассчитывает физические взаимодействия (имитация ткани) при помощи видеочипа. Используется вершинная симуляция, при помощи комбинированной работы вершинного и геометрического шейдеров, с несколькими проходами. Используется stream out для переноса вершин из одного прохода симуляции к другому. Таким образом, тестируется производительность исполнения вершинных и геометрических шейдеров и скорость stream out.
Сразу можно отбросить показатели двухчиповых карт, они явно соответствуют скорости одночиповых аналогов (каждый чип в HD 5970 и GTX 295 работает на меньшей частоте, чем в HD 5870 и GTX 285). Скорость рендеринга тут зависит от производительности обработки геометрии и исполнения геометрических шейдеров. В этом тесте даже GTX 285 неплохо работает, лишь немного отставая от HD 5870, а уж новая карта GTX 480 вновь показала свои сильные стороны.
GF100 в этом тесте почти вдвое производительнее предыдущего решения, что неплохо соответствует двукратно усиленной шейдерной мощи нового чипа. Преимущество над конкурирующим решением Radeon HD 5870 столь же впечатляющее. В общем, за нашим сегодняшним героем можно закрепить статус лидера по выполнению геометрических шейдеров и скорости обработки геометрии в целом, как и должно быть по теории.
Feature Test 5: GPU Particles
Тест физической симуляции эффектов на базе систем частиц, рассчитываемых при помощи видеочипа. Также используется вершинная симуляция, каждая вершина представляет одиночную частицу. Stream out используется с той же целью, что и в предыдущем тесте. Рассчитывается несколько сотен тысяч частиц, все анимируются отдельно, также рассчитываются их столкновения с картой высот. Аналогично одному из тестов нашего RightMark3D 2.0, частицы отрисовываются при помощи геометрического шейдера, который из каждой точки создает четыре вершины, образующих частицу. Но тест больше всего загружает шейдерные блоки вершинными расчётами, также тестируется stream out.
Налицо даже ещё более сильный результат. В синтетических тестах имитации тканей и частиц пакета Vantage, где используются геометрические шейдеры, новый чип GF100 просто оставляет в пыли всех своих соперников. В этот раз он опережает предыдущий графический процессор Nvidia почти втрое, а конкурирующий Radeon HD 5870 показывает в тесте имитации частиц примерно вдвое худший результат.
Результаты мультичипов снова такие же и у карты AMD, и у Nvidia явно не работает метод мультичипового рендеринга, так как результаты расчётов текущего кадра используются в следующем, что не даёт начать его рассчитывать до того, как закончится рендеринг текущего. В этом очевидная слабость двухчиповых карт, они не могут работать эффективно, когда в кадре используются данные из предыдущего.
Feature Test 6: Perlin Noise
Последний feature тест пакета Vantage является математически-интенсивным тестом видеочипа, он рассчитывает несколько октав алгоритма Perlin noise в пиксельном шейдере. Каждый цветовой канал использует собственную функцию шума для большей нагрузки на видеочип. Perlin noise это стандартный алгоритм, часто используемый в процедурном текстурировании, он использует очень много математических расчётов.
Математический feature тест из пакета тестов компании Futuremark показывает чистую производительность видеочипов в предельных задачах. Показанная в нём производительность неплохо соответствует тому, что должно получаться по теории, и частично соответствует тому, что мы видели выше в собственных математических тестах из RightMark 2.0. Но в этом тесте разница между решениями ещё больше.
Так, в этом математическом тесте GTX 480 на базе нового GF100 наконец-то обогнал GTX 285 ровно вдвое, что соответствует теории. А вот от HD 5870 отставание нового решения оказалось слишком большим 1,7 раза. Это мы ещё двухчиповый HD 5970 не рассматриваем...
В общем, видеокарты AMD закономерно всухую выигрывают у конкурентов от Nvidia этот тест, но новое решение на основе графического процессора Nvidia GF100 всё-таки смогло к нему приблизиться. Напомним, что этот математический тест довольно прямолинеен и призван показать производительность, близкую к пиковой теоретической. В более сложных вычислительных тестах, таких как физические расчёты, получается несколько иная картина. А вот простая, но интенсивная математика, выполняется на картах AMD значительно быстрее.
Direct3D 11: вычислительные и геометрические шейдеры
Чтобы протестировать новые решения компаний Nvidia и AMD в задачах, использующих возможности DirectX 11, мы воспользовались примерами из пакетов для разработчиков (SDK) от Microsoft, AMD и Nvidia, а также некоторыми демонстрационными программами этих компаний.
Сначала рассмотрим тесты, использующие новый тип шейдеров вычислительные (Compute). Их появление одно из наиболее важных нововведений в последних версиях DX API, они используются для различных задач: постобработки, симуляций и т.п. В первом тесте показан пример HDR рендеринга с tone mapping из DirectX SDK с постобработкой, использующей пиксельные или вычислительные шейдеры.
Нужно признать явную победу одночипового решения AMD над новой видеокартой Nvidia Geforce GTX 480 в этом тесте. Анонсированная сегодня плата на новом чипе GF100 отстаёт от конкурирующего Radeon HD 5870 в обоих режимах, и с использованием пиксельного, и с использованием вычислительного шейдеров. Причём отставание довольно ощутимое до полутора раз. У двухчипового HD 5970 в этом тесте работает только один GPU, поэтому его результат даже ниже, чем у HD 5870.
Второй тест вычислительных шейдеров также взят из DirectX SDK от Microsoft, в нём показана расчётная задача гравитации N тел (N-body) симуляция динамической системы частиц, на которую воздействуют физические силы, такие как гравитация.
И в этом вычислительном тесте новое решение Nvidia снова проигрывает ближайшему конкуренту в лице Radeon HD 5870. В данном случае около 25%, что также довольно много. Двухчиповый HD 5970 в очередной раз не может показать свои возможности, и ограничивается работой одного из двух установленных на плате GPU.
Следующий тест демонстрационная программа от Nvidia под названием Realistic Character Hair. В ней используется не чисто синтетический код вычислительных или геометрических шейдеров, а комплекс геометрических и вычислительных шейдеров и тесселяции, поэтому он несколько ближе к реальным задачам, чем чистая синтетика первых двух тестов.
А вот в этом тесте новый графический процессор Nvidia показывает отличный результат, значительно опережая одночиповый Radeon HD 5870 и двухчиповый HD 5970, второй GPU которого снова не сработал. При этом интересна не только сама по себе разница в производительности между одночиповыми картами до 1,5-1,8 раз, но и разное их поведение при включении аппаратной тесселяции.
Новая видеокарта Geforce GTX 480 на базе чипа GF100 в таком случае ускоряется при включении тесселяции на 15%, а решение AMD на основе RV870 замедляется почти на 5%. Иными словами, в данном случае тесселяция для решения Nvidia выгодна, а для AMD нет. Видимо, сказывается различная организация геометрического конвейера, к рассмотрению производительности которого мы сейчас и переходим.
Direct3D 11: производительность тесселяции
Самым важным нововведением в Direct3D 11 по праву считается аппаратная тесселяция. Мы очень подробно рассматривали её в своей теоретической статье про Nvidia GF100. Существует несколько различных схем разбиения графических примитивов (тесселяции). Например, phong tessellation, PN triangles, Catmull-Clark subdivision.
Тесселяцию уже начали использовать в первых DirectX 11 играх, таких как STALKER: Зов Припяти, DiRT 2, Aliens vs Predator, Metro 2033. В некоторых из них тесселяция используется для моделей персонажей (все игры жанра FPS из перечисленных), в других для имитации реалистичной водной поверхности (DiRT 2). Схема PN Triangles используется в STALKER: Зов Припяти, в Metro 2033 Phong tessellation. Эти методы сравнительно быстро и просто внедряются в процесс разработки игр и существующие движки, что и было проделано.
Первым тестом тесселяции у нас будет пример Detail Tessellation из ATI Radeon SDK. Собственно, он показывает не только тесселяцию, но и две разные техники бампмаппинга: обычное наложение карт нормалей и parallax occlusion mapping. Что ж, сравним DirectX 11 решения от Nvidia и AMD в различных условиях:
Первым же выводом напрашивается следующий: попиксельная техника parallax occlusion mapping (средние столбики на диаграмме) и на Geforce GTX 480 и на RADEIN HD 5870 выполняется менее эффективно, чем тесселяция (нижние столбики). То есть, имитация геометрии при помощи пиксельных расчётов обеспечивает меньшую производительность, чем реальная геометрия, отрисованная при помощи тесселяции. Это к слову о перспективности тесселяции там, где сейчас используется parallax mapping.
Далее, что касается производительности GTX 480 и карт AMD относительно друг друга. Двухчиповый HD 5970 опережает одночиповые варианты, что вполне понятно. А вот GTX 480 впереди HD 5870 на 5-15%. Больше при включенной тесселяции, меньше при попиксельных расчётах. Что соответствует нашим ожиданиям в играх с поддержкой только DX9 или DX10 разница между GTX 480 и HD 5870 тоже должна быть меньше, чем в DX11 играх с тесселяцией.
Вторым тестом на производительность тесселяции у нас будет ещё один пример для 3D-разработчиков из ATI Radeon SDK PN Triangles. Собственно, оба примера входят также и в состав DX SDK, так что на их основе будут создавать свой код множество игровых разработчиков. Этот пример мы протестировали с различным коэффициентом разбиения (tessellation factor), чтобы понять, как сильно влияет его изменение на общую производительность.
В этом примере, пожалуй, мы впервые увидели настоящую геометрическую мощь графической архитектуры GF100. Да, это лишь синтетический тест и такие экстремальные коэффициенты разбиения вряд ли будут использоваться поначалу. Но синтетика для того и нужна, чтобы помочь оценить перспективность решений в будущих задачах.
И Geforce GTX 480 тут отлично показывает, на что способен GF100 в задачах тесселяции. Единственный чип в разы опережает двухчиповую карту конкурента. Преимущество над HD 5970 достигает четырёх раз, а одночиповая HD 5870 в этом тесте повержена с просто разгромным счётом. По сути, GF100 позволяет использовать коэффициент тесселяции на несколько ступеней больше, по сравнению с RV870. Вот что значит архитектура, специально разработанная с учётом возможностей нового API в виде тесселяции.
Но давайте рассмотрим ещё один тест демонстрационную программу Nvidia Realistic Water Terrain, также известную как Island. Кстати, автор этой программы известный 3D-энтузиастам Тимофей Чеблоков aka Smalltim. Его демка Island использует тесселяцию и карты смещения (displacement mapping) для рендеринга реалистично выглядящей поверхности океана и ландшафта. Смотрится она просто отлично:
Вообще, Island не является чистым синтетическим тестом для тесселяции, а содержит и довольно сложные пиксельные и вычислительные шейдеры, поэтому разница в производительности может быть меньше, чем в предыдущем случае, но зато это положение будет ближе к реальности.
В данном случае мы протестировали демо при четырёх разных коэффициентах тесселяции, здесь эта настройка названа Dynamic Tessellation LOD. Если при самом низком коэффициенте разбиения карта на GF100 лишь немного опережает одночиповый вариант от AMD, и даже уступает HD 5970, то при росте коэффициента разбиения и итоговой сложности сцены производительность GTX 480 снижается далеко не так сильно, как скорость рендеринга у конкурирующих решений.
В итоге мы снова получили ситуацию, когда чип GF100 новой графической архитектуры Nvidia обеспечивает схожую с RV870 производительность тесселяции при значительно отличающейся сложности сцены. Так, при максимальном коэффициенте LOD равном 100 в этой программе GTX 480 показывает такую же производительность, как и Radeon HD 5870, но при коэффициенте лишь 25 то есть при в несколько раз большем количестве треугольников (28 млн. против 4 млн. в данном случае). Это просто огромная разница!
Выводы по синтетическим тестам
По результатам проведённых синтетических тестов новой модели Nvidia Geforce GTX 480, основанной на графическом процессоре GF100, а также результатам других моделей видеокарт основных производителей видеочипов, мы можем сделать вывод о том, что это очень мощная графическая архитектура Nvidia, которая отличается значительно улучшенными производительностью и возможностями. Новые модели видеокарт на основе GF100 стали одними из самых быстрых среди всех одночиповых.
Увеличенное количество блоков обработки геометрии и их параллельная работа позволили значительно улучшить производительность тесселяции и геометрических шейдеров. В синтетических задачах тесселяции новому решению компании Nvidia просто нет равных. Конкуренту не помогает даже двухчиповое решение, а уж при сравнении видеоплат с одним GPU, решение на основе GF100 выигрывает в таких тестах у лучшей карты на основе RV870 до 4-6 раз. И до выхода архитектуры конкурента, специально усиленной для эффективной обработки геометрии, ситуация не изменится.
Если же судить о производительности в 3D-приложениях без тесселяции, то можно предположить, что в игровых тестах будет то же самое, что и в наших синтетических где-то Geforce GTX 480 окажется впереди конкурента, а где-то немного отстанет. Причём слишком больших проигрышей быть не должно, так как нет игр, которые были бы полностью ограничены математическими вычислениями или производительностью текстурных выборок единственными параметрами, по которым к архитектуре GF100 у нас возникают некоторые вопросы.
В синтетических тестах тесселяции, геометрических шейдеров и физических расчётов (имитации тканей и частиц в пакете Vantage, где также используются геометрические шейдеры), новый чип Nvidia GF100 значительно сильнее других. Как и в других вычислительных тестах со сложными программами. А вот прямолинейная математика вроде чисто вычислительных тестов из RightMark или Vantage, как и ожидалось, была проиграна решениям AMD, и отставание у Nvidia до сих пор приличное. Получается, что GF100 приблизился к CPU по своим особенностям, стал ещё универсальнее (вспоминаем про C++ и кэширование как у CPU), но по сравнению с RV870 он обладает несколько меньшей «числодробильной» мощью, которой всегда отличались GPU от CPU.
Сравнительно невысокая пиковая вычислительная и текстурная производительность, которые мы отметили в нашей статье, приводит к отставанию от конкурента в некоторых искусственных тестах, но в целом GTX 480 показала весьма приличные результаты, которые должны подтвердиться в следующей части нашего материла. В ней вы ознакомитесь с тестами свежего решения компании Nvidia, основанного на новом GPU, в самых современных игровых приложениях.
Предполагаем, что игровые результаты будут примерно соответствовать нашим выводам, сделанным при анализе результатов синтетических тестов. Хотя разницы в разы не будет, потому что скорость рендеринга в играх зачастую зависит сразу от нескольких характеристик видеокарт, и гораздо сильнее зависит от филлрейта и пропускной способности памяти, чем синтетика. Думаем, что модель Geforce GTX 480 должна немного опережать своего одночипового конкурента Radeon HD 5870 в играх без тесселяции и уж точно будет впереди в тестах с её применением.
Недавно, после долгих подготовок и многочисленных обещаний, компания NVidia все-таки выпустила на массовый рынок новые видеоадаптеры: GeForce GTX 480 и GeForce GTX 470. Мы уже успели познакомиться с каждой из новинок в нашем первом обзоре . Это обозначает, что сегодня на повестке дня не стоит задача предельно внимательно изучить их, мы всего лишь кратко вспомним основные параметры. «Так что же будет в этой статье?», - спросите Вы, наши дорогие читатели. А в этой статье мы будем «делать разгон» . Да, автор решил исправить ту ситуацию, из-за которой было так много шума.
GTX 480 изнутри и снаружи (кратко)
реклама
Как я и обещал, подробного изучения строения и архитектуры видеоадаптера не будет, мы лишь напомним ключевые моменты тем, кто невнимательно читал наш первый обзор или хочет освежить в памяти характеристики. Начнем с внешнего обзора карты.
Перед нами все тот же видеоадаптер от компании ZOTAC, что был и в первом обзоре. На самом деле, от компании ZOTAC здесь только наклейка, а видеокарта представляет собой образец эталонного дизайна, без каких-либо изменений. Размеры видеоадаптера составляют 27 см в длину и 12 см в глубину. Принт ZOTAC разделяет собой две части системы охлаждения. Справа от него находится турбина с возможностью программной регулировки оборотов. Слева мы видим верхнюю часть алюминиевого радиатора и четыре теплотрубки. На самом деле трубок пять, просто одна спряталась под кожухом видеокарты . Задняя часть платы ничем особенным не выделяется. Единственная микросхема, представляющая для нас интерес, это микросхема с маркировкой CHL8266, отвечающая за управление питанием видеоадаптера. Воспользовавшись возможностями этой микросхемы, мы можем вручную регулировать подаваемое на графический процессор напряжение с помощью специализированных утилит.
