Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
Технические характеристики
Ядро: Cayman * Количество транзисторов: 2,64 млрд * Техпроцесс: 40-нм * Количество потоковых процессоров: 1408 шт. * Частота графического ядра: 800 МГц * Частота потоковых процессоров: 800 МГц * Тип, объем памяти: GDDR5, 2 Гб * Частота памяти: 5000 МГц * Шина данных: 256 бит * Количество текстурных блоков: 88 шт. * Количество блоков растеризации: 32 шт. * Энергопотребление: 200 Вт * Интерфейс: PCIe 2.0 x16 * Цена на март 2011 года: 10 000 рублей
В февральском номере мы основательно протестировали новую видеокарту от AMD , Radeon HD 6970 , и пришли к неутешительному выводу, что по сравнению с гораздо более дешевой Radeon HD 5870 она чуть быстрее в DX11-приложениях, но не более того. Другое творение компании, выпущенное в тот же день, дошло до нашей лаборатории только сейчас. Чем порадует Radeon HD 6950 , младшая сестричка одночипового флагмана компании?
Минимум изменений
Сдерживать потенциал Radeon HD 6950 инженеры AMD решили проверенным способом: отключением части функциональных блоков графического ядра и снижением рабочих частот. Из 24 SIMD-ядер отрезали два, так что чип лишился 128 потоковых процессоров и 8 текстурных блоков. Впрочем, оставшийся арсенал все равно впечатляет: видеокарта насчитывает 1408 потоковых процессоров и 88 ROP — этого должно хватить для любой современной игры. Подсистему памяти резать не стали: шина у устройства по-прежнему 256-битная, а объем распаянной GDDR5 равен 2 Гб. Сами чипы, правда, используются менее качественные, так что их рабочая частота составляет 5000 МГц против 5500 МГц у старшей модели. Заметим, что многие производители уже анонсировали удешевленные версии Radeon HD 6950 с 1 Гб памяти.
Обычно AMD наделяет видеокарты на базе одного чипа разным дизайном, однако в случае с HD 6950/6970 это не так. Внешне адаптеры абсолютно идентичны - одна длина, один дизайн кожуха системы охлаждения. Единственное различие кроется в разъемах питания: младшенькая плата довольствуется двумя 6-pin PCIe, поскольку ее максимальное энергопотребление не превышает 200 Вт, а вот HD 6970 с ее TPD в 250 Вт оснащена 6-контактным и 8-контактным разъемами. Как показывает практика, делать это разграничение было не обязательно: платам HD 6950, превращенным в HD 6970 путем перепрошивки BIOS, питания вполне хватает. Под кожухом СО можно узреть уже знакомый нам кулер на основе испарительной камеры. Дизайн печатной платы у обеих видеокарт также идентичен.
В собственной нише
Слайды с презентации Radeon HD 6950 говорят о том, что этот адаптер должен создать на рынке собственную нишу и конкурировать с какой-либо видеокартой напрямую в его обязанности не входит. В сущности, так и есть: рекомендованная цена новинки составляет $280, а в этом сегменте сегодня других актуальных решений нет.
Для сравнения с нашей ASUS EAH 6950 мы взяли четыре видеокарты - Radeon HD 6970 , HD 6870 , HD 5870 и GeForce GTX 470 . Первые две модели - это соседи испытуемой платы в иерархической лестнице AMD. Старая HD 5870 попала в список из-за сопоставимой розничной цены. Ну а GeForce GTX 470 - это плата NVIDIA, наиболее близкая по цене к HD 6950 (правда, разница все равно очень велика).
Что в итоге? Отставание новичка от Radeon HD 6970 колеблется в диапазоне от 5 до 12 процентов в зависимости от теста. При большой разнице в цене такой результат HD 6950 можно считать отличным. Отрыв Radeon HD 6950 от недавней HD 6870 составляет все те же 5-12 процентов в DX10-бенчмарках, но с рендерингом под DirectX 11 свежая Radeon HD 6950 справляется куда лучше - спасибо новеньким движкам тесселяции. А вот Radeon HD 5870 уже устарела и в тестах уступает Radeon HD 6950. Представительница зеленого лагеря, GeForce GTX 470, проиграла HD 6950 во всех тестах, что было вполне ожидаемо.
* * *
Можно констатировать, что у AMD получилась действительно хорошая видеокарта с поддержкой множества новых технологий, в том числе долгожданной тесселяции. Radeon HD 6950 сто ит своих денег, и если вы готовы потратить на графическую плату порядка 10 000 рублей, то выбор очевиден.
ПЛЮСЫ:
- существенно дешевле, но лишь немного медленнее Radeon HD 6970
- + перепрошив BIOS, можно превратить плату в Radeon HD 6970
- есть удешевленные версии с 1 Гб памяти
- у NVIDIA нет плат в этом ценовом диапазоне
МИНУСЫ:
- цена завышена из-за отсутствия конкурентов
| Таблица 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Таблица 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Таблица 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Введение
На сегодняшний день можно отметить, что мы живем в "золотом веке", который ознаменовывается поступлением всех новинок компьютерной на отечественный рынок с минимальными задержками, которые в большинстве случаев не превышают 24-48 часов. Данное обстоятельство во многом связано с повышением роли отечественного пользователя на мировом рынке компьютерных комплектующих. Многие поставщики видят наш рынок наиболее перспективным, так как распространенность компьютеров на душу населения в нем до сих пор остается на катастрофически низком уровне. Вот буквально месяц назад был произведен анонс новых видеокарт AMD Radeon HD 6950 и AMD Radeon HD 6970, как отечественные магазины компьютерных комплектующих предлагают всем желающим любые решения на базе данных графических платформ. С одной моделью от PowerColor мы ознакомились накануне. В сегодняшнем обзоре мы ознакомим вас с референсной версией видеокарты - Sapphire Radeon HD 6950 2GB.
Хочется отметить, что стоимость видеокарты в отечественных магазинах находится в пределах 10 тысяч рублей, что, безусловно, выше рекомендованной стоимости данного продукта. Но если учесть налоговую политику в нашей стране - может данная стоимость и слишком низка для нее…Тем не менее, на рынке уже сейчас любому пользователю предлагается целых три решения Sapphire:
- референсная видеокарта,
- видеокарта с модифицированной системой охлаждения,
- видеокарта с урезанным объемом видеопамяти до 1 Гб.
Золотой серединой по стоимости является участник нашего сегодняшнего тестирования - . Видеокарта с модифицированной системой охлаждения стоит на 50 долларов дороже базового варианта, а графическое решение с урезанным вдвое объемом видеопамяти обойдется пользователю на 40 долларов дешевле референсного решения. Тем самым, компания Sapphire уже через один месяц анонса продукта перекрыла достаточно широкий ценовой диапазон вокруг видеокарт Sapphire Radeon HD 6950 2GB.
На многих технических порталах сравнивают графические решения серии AMD Radeon HD 6950 с видеокартами NVIDIA GeForce GTX 570, что по мнению редакторского состава портала сайт является в корне не верным подходом. Прямым конкурентом NVIDIA GeForce GTX 570 является более старшая видеокарта - AMD Radeon HD 6970, а младший продукт AMD Radeon HD 6950 является конкурентом для недавно выпущенной NVIDIA GeForce GTX 560 Ti. Данного мнения мы придерживались в первом обзоре PowerColor Radeon HD 6950 PCS++ и будем придерживаться в дальнейшем. Комплектация
Картинка кликабельна --
Видеокарта поставляется в большой коробке черного цвета. На лицевой стороне коробки производитель в виде пиктограмм перечислил все ключевые особенности графического решения основанного на видеоядре Cayman. Архитектура нового видеоядра может похвастаться наличием 1408 универсальных процессоров, 88 текстурными блоками и 32 блоками блендинга.
Картинка кликабельна --
Приятно отметить, что созданный видеочип Cayman не явился "опухшим" ядром за счет увеличения количества блоков. Это качественно новый чип, который обладает более высокой производительностью за счет повышения собственной эффективности. Повышение эффективности было достигнуто за счет:
- увеличение эффективности геометрических блоков,
- улучшение эффективности работы блоков рендеринга,
- улучшение эффективности питания видеокарты за счет внедрения новой технологии.
Если вы посмотрите на представленную схему чипа Cayman, то заметите, что оно имеет два блока по работе с геометрией и тесселяцией. Архитектура Cayman усилена сдвоенным диспетчером. Данные нововведения позволили достичь первой цели - улучшение эффективности работы с геометрией.
Картинка кликабельна --
На оборотной стороне коробки более подробно перечисляются технологические изыскания данного продукта.
Картинка кликабельна --
В комплект поставки входит:
- видеокарта,
- инструкция,
- два переходника питания,
- переходник mini-DisplayPort-to-DisplayPort,
- переходник DVI-to-VGA,
- мостик CrossFire,
- кабель HDMI,
- диск с драйверами и программным обеспечением.Внешний осмотр видеокарты
Картинка кликабельна --
Видеокарта имеет полностью референсный дизайн. Следует отметить, что между референсными версиями видеокарт Sapphire Radeon HD 6950 2GB и Sapphire Radeon HD 6970 2GB нет каких-либо внешних различий, кроме надписей и коннекторов дополнительного питания. Видеокарты AMD Radeon HD 6970 оснащаются коннекторами 8+6, а представленный продукт имеет коннекторы 6+6.
В целом дизайн видеокарты напоминает дизайн видеокарт предыдущего поколения - AMD Radeon HD 5870. Длина печатной платы осталась неизменной и составляет 27 см.
Референсная система охлаждения чем-то дублирует системы становленные на новых видеокартах от компании NVIDIA. Системы охлаждения в основании имеют медный испаритель, который в свое время презентировала компания Sapphire в серии Toxic. Большая медная пластина собирает тепло как от видеоядра, так и от чипов памяти с системой питания. С медной пластиной контактируют алюминиевые ребра радиатора, который обдувается обычной турбиной, которая встречалась нам в предыдущих решениях.
Как видим, компания AMD отошла от использования тепловых трубок за счет использования более передовых технологий их интеграции в виде термокамеры.
Картинка кликабельна --
Видеокарты серии Sapphire Radeon HD 6950 2GB оснащаются двумя шестипиновыми коннекторами дополнительного питания. Переходники питания включены в комплект поставки, поэтому проблем с подключением у пользователей не должно возникнуть. Следует отметить, что некоторые производители отходят от данного стандарта и оснащают видеокарту восьми- и шестипиновыми коннекторами, ярким примером является протестированная ранее видеокарта PowerColor Radeon HD 6950 PCS++.
Картинка кликабельна --
Видеокарта Sapphire Radeon HD 6950 2GB оснащена двумя микросхемами BIOS. Для переключения работы между ними имеется небольшой переключатель рядом с двумя коннекторами CrossFireX. Этот подход со стороны AMD обеспечивает обезопасить пользователя от выхода видеокарты из строя при очередной перепрошивке. Следует понимать, что одна из микросхем защищена от записи, именно с ней и работает видеокарта при поставке. Вторая микросхема BIOS поддерживает запись, поэтому для работы с ней пользователю будет необходимо переключить переключатель.
С одной стороны подобный подход является достаточно перспективным и полезным, с другой стороны, теперь производитель может отслеживать работу пользователя с БИОСом видеокарты во время ее сдачи на гарантийный ремонт.
Картинка кликабельна --
На всех видеокартах новой серии распаяно пять портов для вывода изображения:
- 2xDVI,
- 1xHDMI,
- 2хmini-DisplayPort.
В комплект поставки входит переходник DVI-to-VGA, поэтому проблем с подключением D-Sub устройств не должно возникнуть. Порт HDMI соответствует стандартам 1.4a и благодаря встроенному звуковому кодеку позволяет передавать видео и звук через один порт.
Порты DisplayPort также блещут своей инновационной направленностью. Оба порта соответствуют стандартам 1.2, то есть через хаб один порт может передавать сигнал на три монитора одновременно.
В рамках технологии AMD Eyefinity можно одновременно выводить одну картинку на трех мониторах, что позволяет улучшить реалистичность любой игры. При этом один из мониторов должен быть подключен к порту DisplayPort. Спецификации видеокарты
1. Универсальных процессоров в ядре: 1408
2. Текстурных блоков в ядре: 88
3. Блоков блендинга в ядре: 32
4. Рабочая частота ядра: 800 МГц
5. Рабочая частота видеопамяти: 1250 Мгц
6. Тип видеопамяти: GDDR5
7. Объем видеопамяти: 2 гигабайта
8. Два разъёма CrossFireX
9. Разъёмы: DVI Dual Link, DVI Single Link, HDMI 1.4a, два mini DisplayPort 1.2
10. Энергопотребление от 20 до 200 Вт
Тестируемая видеокарта трудится на абсолютно референсных частотах. Традиционно компания AMD отдает предпочтение чипам видеопамяти от компании Hynix. Видеокарта оснащена чипами видеопамяти с маркировкой Hynix H5GQ2H24MFR, что говорит нам о максимальной их рабочей частоте равной 1400 Мгц, а не установленным на заводе 1250 Мгц.Тестовая конфигурация
Видеокарта референсного дизайна Sapphire Radeon HD 6950 2GB тестировалась на нашей следующей конфигурации:
1. Процессор Intel Core i7 920.
2. Материнская плата ASUS P6T.
3. 2x3 Gb Samsung Original DDR3-1600
4. WD 1 TB WD1001FALS Caviar Black SATAII
5. Корпус Thermaltake Mambo.
6. Плата ASRock USB 3.0 PCI-Exp x1 на два порта.
7. В комнате 27 градусов.
8. Система собрана в закрытый корпус.
На базе данной конфигурации тестировались все представленные далее в обзоре графические решения.
1. Температурный режим работы видеокарты.
Из представленных нами результатов тестирования видно, что референсная система охлаждения вполне справляется с охлаждением видеокарты Sapphire Radeon HD 6950 2GB. Но если учитывать тот факт, что аналогичная система охлаждения установлена на старшую версию видеокарты - AMD Radeon HD 6970 2GB, то при максимальных уровнях загрузки пользователю следует ждать приближения температуры ядра к 100 градусам, а при условии знойного жаркого лета и преступления через данный порок. Хотя вполне возможно, что ближе к данным цифрам вентилятор системы охлаждения выходит на 100% частоту вращения. В данном же случае вентилятор системы охлаждения мало реагировал на изменение температуры ядра видеокарты, поэтому уровень шума оставался на вполне комфортном уровне.
2. Разгон видеокарты
Уровень разгонного потенциала видеокарты Sapphire Radeon HD 6950 2GB нас не порадовал. Максимальной частотой по ядру оказалась цифра равная 852 Мгц, а по видеопамяти 1340 Мгц.
Вполне возможно, что нам достался не совсем удачный экземпляр видеокарты или мы еще не знаем всех хитростей разгона данных видеокарт.
3. Оценка уровня производительности видеокарты в игре Crysis Warhead.
Достаточно популярная игра, которая является объективным критерием уровня производительности видеокарты на сегодняшний день.
В первом же игровом тесте видеокарта Sapphire Radeon HD 6950 2GB уступает разогнанной версии GeForce GTX 560 Ti от Inno3D, чего и стоило ожидать в данном случае. Тем не менее, приятно отметить, что тестируемая видеокарта оказывается более производительным решением, нежели более дорогой продукт - GeForce GTX 480.
4. Тестирование видеокарты в игре Resident Evil 5
Тестирование видеокарты во втором игровом тесте имеет больше империческое значение, нежели практическое. Уровень нагрузки на видеокарту низок и при частоте кадров более 150 FPS на конечный результат могут влиять самые различные факторы от настройки драйверов видеокарты до количество запущенных приложений в операционной системе.
5. Тестирование видеокарты в игре Far Cry 2.
В популярной игре, которая традиционно отдает свое предпочтение продуктовой линейке NVIDIA мы наблюдаем уверенное преимущество видеокарты над решениями серии GeForce GTX 470, которые пару месяцев назад были мечтой для многих геймеров нашей страны. Как видим, теперь данный продукт является менее интересным для конечного потребителя, хотя его мощности хватит для прохождения ни одного десятка игр.
Результаты тестирования в синтетическом тесте показывают, что новое решение Sapphire Radeon HD 6950 2GB обладает производительностью, которое на 10% выше уровня производительности видеокарты предыдущего поколения - AMD Radeon HD 5870. Это говорит о том, что владельцы топовых видеокарт прошлого поколения могут не спешить в магазины для приобретения новых продуктов. Если же владельцам AMD Radeon HD 5870 не хватает производительности, мы рекомендуем докупить вторую видеокарту на вторичном рынке и организовать тандем в режиме CrossFire. Заключение
Видеокарта доступна отечественному пользователю по цене порядка десяти тысяч рублей. Естественно, данная стоимость является завышенной и нам хочется надеяться, что в течение пары недель данные цены опустятся до должного уровня, так как завод производитель рекомендует брать с потенциального покупателя порядка 300 долларов.
Около года прошло с момента анонса старших видеокарт на основе графического ядра Cypress. И словно по расписанию японских скоростных поездов миру представлен преемник удачной архитектуры. За год AMD собрала силы и совершила маленькую революцию, изменив само сердце своих GPU: пять бывших ранее скалярных процессоров оптимизированы в двойную пару. Равно как одноименный фильм в расчет были взяты контрмеры Nvidia, удачный GF104 и сверхбыстрая рокировка в верхнем сегменте – GF100 -> GF110.
После запуска в серию Barts’ов, места в рядах карт остается не так уж и много, и приходится тщательно планировать размещение среди как конкурентных решений, так и собственных графических адаптеров. В результате, с данного момента можно считать, что сегмент Middle…High видеокарт AMD полностью обновлен. Ушедшие со сцены HD 5830/50/70 заменены на HD 6850/70 и 6950/70.
Таблица характеристик
| Характеристики | HD 5870 | HD 6870 | HD 6950 | HD 6970 | GTX 470 | GTX 480 | GTX 570 | GTX 580 |
| Кодовое имя | Cypress XT | Barts XP | Cayman Pro | Cayman XT | GF100 | GF100 | GF110 | GF110 |
| Техпроцесс, нм | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| Размер ядра/ядер, мм 2 | 334 | 255 | 389 | 389 | ~500 | ~500 | ~530 | ~530 |
| Количество транзисторов, млн шт. | 215,4 | 180 | 264 | 264 | 320 | 320 | 330 | 330 |
| Частота ядра 2D, МГц | 157 | 100 | 150 | 150 | 50 / 100 | 50 / 100 | 50 / 100 | 50 / 100 |
| Частота ядра 3D, МГц | 850 | 900 | 800 | 880 | 607 / 1215 | 701 / 1402 | 732 / 1464 | 772 / 1544 |
| Частота ядра OC, МГц | 1050 | 950 | 950 | 950 | 800 / 1600 | 875 / 1750 | 875 / 1750 | 850 / 1700 |
| Напряжение на ядре 2D, B | 0,95 | 0,95 | 0,90 | 0,90 | 0,88 | 0,96 | 0,91 | 0,96 |
| Напряжение на ядре 3D, B | 1,15 | 1,21 | 1,28 | 1,28 | 0,99 | 1,01 | 1,01 | 1,06 |
| Число шейдеров, шт. (PS) | 1600 | 1120 | 1408 | 1536 | 448 | 480 | 480 | 512 |
| Число блоков растеризации, шт. (ROP) | 32 | 32 | 32 | 32 | 40 | 48 | 40 | 48 |
| Число текстурных блоков, шт. (TMU) | 80 | 56 | 88 | 96 | 56 | 60 | 60 | 64 |
| Максимальная скорость закраски, Гпикс/сек | 27,2 | 28,8 | 25,6 | 28,2 | 24,3 | 33,6 | 29,3 | 37,1 |
| Максимальная скорость выборки текстур, Гтекс/сек | 68 | 50,4 | 70,4 | 84,5 | 32,4 | 42,1 | 43,9 | 49,4 |
| Версия пиксельных/ вертексных шейдеров | 5.0 / 5.0 | 5.0 / 5.0 | 5.0 / 5.0 | 5.0 / 5.0 | 5.0 / 5.0 | 5.0 / 5.0 | 5.0 / 5.0 | 5.0 / 5.0 |
| Тип памяти | GDDR5 | GDDR5 | GDDR5 | GDDR5 | GDDR5 | GDDR5 | GDDR5 | GDDR5 |
| Эффективная частота памяти 2D, МГц | 1200 | 300 | 300 | 300 | 67 | 67 | 67 | 67 |
| Эффективная частота памяти 3D, МГц | 4800 | 4200 | 5000 | 5500 | 3360 | 3700 | 3900 | 4008 |
| Эффективная частота памяти OC, МГц | 5200 | 4800 | 5800 | 5800 | 3600 | 3900 | 4000 | 4100 |
| Напряжение на памяти 2D, B | 1,60 | 1,61 | 1,60 | 1,60 | 1,54 | 1,58 | 1,34 | 1,36 |
| Напряжение на памяти 3D, B | 1,60 | 1,63 | 1,60 | 1,60 | 1,55 | 1,58 | 1,56 | 1,62 |
| Объём памяти, Мбайт | 1024 / 2048 | 1024 | 2048 | 2048 | 1280 | 1536 | 1280 | 1536 |
| Шина памяти, бит | 256 | 256 | 256 | 256 | 320 | 384 | 320 | 384 |
| Пропускная способность памяти, Гбайт/сек | 153,6 | 134,4 | 160 | 176 | 133,9 | 177,4 | 152 | 192,4 |
| Потребляемая мощность 2D, Ватт | 27 | 19 | 20 | 20 | нд | нд | нд | нд |
| Потребляемая мощность 3D, Ватт | 188 | 151 | 250 | 250 | 215 | 250 | 219 | 244 |
| Crossfire/Sli | да | да | да | да | да | да | да | да |
| Размер карты, ДхШхВ, мм | 282х100х38 | 248х100х37 | 270x100x37 | 270x100x37 | 270x100x38 | 270x100x38 | 270x100x38 | 270x100x38 |
| Рекомендованная цена, $ | 399 | 239 | 299 | 369 | 249 | 499 | 349 | 499 |
Судя по предварительным данным, ценовая война должна разгореться с новой силой. В узком диапазоне цен расположилось невиданное до этого момента количество графических карт. В результате чего кто-то из производителей (а может быть и оба) понесут потери, а покупатель, в конечном счете, только выиграет.
Архитектура и улучшения
Из-за стесненных временных рамок предпочтения были отданы графическим тестам, а подробное описание архитектуры, сравнение с существующими аналогами и конкурентами будет во второй части. Сейчас же я предлагаю вам экспресс-обзор существенных и оригинальных модификаций.
Как вы уже догадались, генеральный план GPU остался прежним. Суперскалярные процессоры объединены в группы и разбиты на две половинки.
Всего в ядре насчитывается 24 SIMD блока для старшей и 22 для младшей карты.
Важным нововведением стала дальнейшая оптимизация загрузки SIMD. «Кайман» получил двух полноценных «дирижеров». А помимо количественных улучшений, внутренности Graphic Engine подверглись качественной доработке: модуль тесселяции вырос до 8-ого поколения (по мнению самих разработчиков AMD).
Отказ от одного процессора (теперь их 4 вместо 5) позволил сэкономить порядка 10% от площади аналогичного графического ядра и уменьшить сложность менеджмента.
По сравнению с Cypress обновили ROP. Разница в скорости достигает двукратного, четырехкратного превосходства.
Контроллер памяти также не остался без внимания разработчиков. Ревизии подверглись основные его функции, способствующие дальнейшему увеличению скорости работы.
Но и на вышеописанных модификациях компания не остановилась, и продолжила ломать стереотип невозможности улучшения того, что уже и так является хорошим. Отныне AMD щеголяет длинным списком разнообразных режимов сглаживания, не давая ни минуты покоя конкуренту.
Вдобавок к новому Morphological фильтру появилось Enhanced Quality Anti-Aliasing, что по-русски значит сглаживание с улучшенным качеством. Представляет собой обыкновенный режим MSAA, но с вдвое большим количеством значений перекрытий.
Вспомнили, помимо заботы о качестве выводимого изображения, и об энергопотреблении. Российские цены на электроэнергию все еще позволяют нам не беспокоиться за выставляемые счета, но в Америке и в Европе ситуация иная. Тем не менее, определенного рода подвижки в сторону целесообразного расходования энергии однозначно радуют.
Согласно внутреннему исследованию AMD, существующие алгоритмы управления питанием неидеальны. Новые графические ускорители предлагают нам более гибкую систему. Со слов представителей, внутри GPU размещено более ста датчиков, которые отслеживают загруженность разных частей графического ядра и в нужный момент дезактивируют область GPU, что способствует меньшему потреблению электричества. Неясен остается момент включения сей технологии, но будоражащий умы энтузиастов и оверклокеров вопрос ее отключения обещали решить.
Пример демонстрирует эффективность новомодной опции. В процессе тестирования частота GPU плавно варьируется в достаточно широком диапазоне, но итоговый результат остается в рамках обещанной производительности.
Уже сейчас в драйверах у пользователя появился инструмент, управляющий энергопотреблением видеокарты. Достаточно сдвинуть ползунок на позицию +10%, чтобы косвенным образом повлиять на результат. Применяемая схема многоступенчатой регулировки представляет собой скорее комплексный модуль адаптивной регулировки соотношения скорости/ватт и официально узаконивает разгон карты.
Появившиеся фотографии графических адаптеров семейства Cayman вызвали повышенный интерес к небольшому переключателю на торце. Суть его существования проста: отныне все карты, произведенные по образу референсного дизайна, укомплектованы двумя BIOS’ами, основным и резервным. Первый можно перепрограммировать, тогда как второй служит резервным и защищен от записи.
Внешний вид
Обе карты основаны на одинаковом дизайне печатной платы, словно близнецы, сошедшие с обложки глянцевого журнала. С первого взгляда сложно однозначно определить, кто из них несет на себе индекс HD 6950, а кто HD 6970.
Продолжается традиция использовать дизайн черного прямоугольника, но с разными размерами.
Как и полагается по рангу, от мала до велика, растет и размер видеокарт. Ближняя HD 6850 на пару сантиметров меньше HD 6870, а та в свою очередь короче обоих «Кайманов».
Проверить, насколько удачным получилось противопоставить GF110 AMD HD 6950/70 лучше всего в игровых приложениях, чем я и предлагаю заняться.
Тестовый стенд
Конфигурация тестового стенда:
- Материнская плата: MSI Big Bang-XPower (BIOS 1,4B7);
- Процессор: Intel Core i7 920 @4305 МГц (205 х 21, 1,31 В);
- Система охлаждения: Система водяного охлаждения;
- Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
- Оперативная память: Kingston HyperX KHX2000C9AD3T1K3/6GX 6 x 2 Гбайт DDR3 1640 МГц (7-7-7-19-1T, 1,65 В);
- Жесткий диск: Seagate 7200.11 320 Гбайт;
- Блок питания: Tagan TG1100-U95 1100 Вт;
- Аудио карта: ASUS Xonar HDAV 1.3;
- Операционная система: Microsoft Windows 7 x64;
- Версия драйверов для AMD/ ATi Catalyst 10.11, исключение HD 6950/70 – специальная версия Catalyst 10.11, Nvidia - nforce 261.00, исключение GTX 570, nforce 263.09.
Перечень используемых измерительно-контрольных приборов и инструментов:
- Шумомер:Center 320;
- Мультиметр: Fluke 289;
- Тарификатор электроэнергии: E305EMG;
- Микрофон: Philips SBC ME570.
Инструментарий и методика тестирования
Для корректного замера температуры и шума использовались следующие условия:
Закрытое помещение площадью 4м 2 , внутри которого располагается система автоматической поддержки климатических условий. В данном случае уровень температуры был установлен на отметке 26°С +/- 1°С. За точностью соблюдения заданных параметров наблюдало четыре датчика, один из которых находился в 5 см от вентилятора системы охлаждения видеокарты и был ведущим. По нему происходила основная коррекция температуры в помещении.
Шум измерялся на расстоянии 50 см до видеокарты. Фоновый уровень составлял 22 дБА. В качестве жесткого диска использовался SSD, а блок питания, помпа, радиатор с вентиляторами во время замера находились за пределами комнаты. На стенде отсутствовали иные комплектующие, издающие какие-либо шумы.
Звукозапись системы охлаждения производилась на расстоянии 10 см от вентилятора. Первые 10-20 секунд без нагрузки в режиме простоя, далее включалась 100% нагрузка с помощью программы Furmark. Наибольший уровень шума достигается практически в конце аудиозаписи. Заранее определялся температурный режим и шум, чтобы в процессе записи аудиодорожки вы смогли услышать именно максимальный шум.
Уровень потребления электричества [ватт] в простое оценивался по показаниям тарификатора E305EMG сразу после загрузки операционной системы. Значения, отображаемые в графике, соответствуют минимально достигнутым цифрам с прибора. Под нагрузкой видеокарты тестировались программой Furmark версии 1.8.0. После 10-15 минут температура и обороты вентилятора достигали своего теоретического максимума. После чего данные заносились в таблицу.
Для наглядного сравнения видеокарт все игры, используемые в качестве тестовых приложений, запускались в разрешениях 1680х1050 и 1920х1200.
В части игр, где это возможно, использовались встроенные средства измерения быстродействия:
- 3DMark Vantage – Extreme, High, Perfomance
- Aliens vs Predator DX 11 Benchmark v1.03
- Colin McRae DIRT 2
- Far Cry 2
- Unigine Heaven Benchmark v 2.0
- Call of Duty World at War
- Mafia II
- S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat (итоговое значения – усредненные по четырем режимам)
Для нижеперечисленных игр производительность измерялась с помощью утилиты FRAPS v3.2.5:
- Battlefield Bad Company 2
- Metro 2033.
VSync при проведении тестов был отключен.
Во избежание ошибок в погрешности измерений все тесты производились по три раза. При вычислении среднего FPS за итоговый результат бралось среднеарифметическое значение результатов всех прогонов.
Температурный режим, уровень шума и потребляемого электричества
Рабочие температуры
Уровень шума
Включите JavaScript, чтобы видеть графики
Потребление электричества
Включите JavaScript, чтобы видеть графики
Послушать систему охлаждения:
http://trash..wma
http://trash..wma
И сравнить:
http://trash..wma
http://trash..wma
http://trash..wma
http://trash..wma
http://trash..wma
http://trash..wma
Разгон на штатном охлаждении
AMD Radeon HD 6950/6970:
описание видеокарт и результаты синтетических тестов
Есть смысл еще раз напомнить, что карты требуют дополнительного питания, причем 6950 — двумя 6-контактными разъемами. А 6970 — 8-контактным и 6-контактным. Надеемся, что партнеры AMD будут вкладывать в комплект соответствующие переходники-разветвители питания.
О системе охлаждения.
| AMD Radeon HD 6950/6970 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E | |
|---|---|
|
Стоит заметить, что CO очень схожа по принципу с той, что мы видели на GTX 580/570, и она также базируется на испарительной камере, которая заключена в медном узком отсеке, соприкасающемся с GPU. Над этой камерой выстроена конструкция из ребер охлаждения, через которые проходит воздух, гонимый цилиндрическим вентилятором на конце всего устройства. Правда, в отличие от GTX 580, в данном случае вся конструкция выполнена из меди, включая ребра радиатора, поэтому СО получилась весьма тяжелой. Мы уже писали, что такое решение — более эффективно, нежели традиционно использовавшееся ранее на тепловых трубках. Внутри испарительной камеры особая жидкость, которая моментально передает тепло от нижней пластины к верхней. Особо стоит также отметить, что СО настроена на незначительные реагирования при нагреве, чтобы обеспечить почти бесшумную работу. Поэтому нагрев ядра может даже превышать то, что мы видели в случае с 5870. |
 |
Мы провели исследование температурного режима с помощью утилиты MSI Afterburner (автор А. Николайчук AKA Unwinder) и получили следующие результаты:
AMD Radeon HD 6970 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E
AMD Radeon HD 6950 2048 МБ 256-битной GDDR5, PCI-E
Результаты исследования показали, что, несмотря на все вышесказанное, СО реально эффективна, и даже при частоте вращения 40% от максимума нагрев равен 92 градуса у 6970, а у 6950 — 84. Это после 6-часового постоянного тестирования под нагрузкой в 3D. Да, кому-то 92 градуса покажутся чрезмерно высокими, однако для акселераторов уровня Hi-End это приемлемо.
Максимальное энергопотребление карт под нагрузкой — 250—260 Вт для 6970 и чуть выше 205 Вт для 6950. Мы специально не приводим всяких графиков потребления, чтобы не усложнять прочтение материала. Читателей ведь всегда интересует — сколько оно потребляет в максимуме, чтобы подобрать нужный БП, а детали уже мало кому интересны.
Комплектация. Учитывая, что референс-образцы никогда не имеют комплектации, мы этот вопрос опустим.
Установка и драйверы
Конфигурация тестового стенда:
- Компьютер на базе CPU Intel Core i7-975 (Socket 1366)
- процессор Intel Core i7-975 (3340 МГц);
- системная плата Asus P6T Deluxe на чипсете Intel X58;
- оперативная память 6 ГБ DDR3 SDRAM Corsair 1600 МГц;
- жесткий диск WD Caviar SE WD1600JD 160 ГБ SATA;
- блок питания Tagan TG900-BZ 900 Вт.
- операционная система Windows 7 64-битная; DirectX 11;
- монитор Dell 3007WFP (30″);
- драйверы ATI версии Catalyst 10.11; Nvidia версии 263.09 / 260.99.
VSync отключен.
Синтетические тесты
Используемые нами пакеты синтетических тестов можно скачать здесь:
- D3D RightMark Beta 4 (1050) с описанием на сайте 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: под Vista без SP1 , под Vista c SP1 .
За неимением собственных синтетических тестов DirectX 11 мы ещё раз воспользовались примерами из пакетов SDK Microsoft и AMD и демонстрационной программой Nvidia. Во-первых, это HDRToneMappingCS11.exe и NBodyGravityCS11.exe из комплекта DirectX SDK (February 2010) .
Также мы взяли приложения обоих производителей: Nvidia и AMD. Из ATI Radeon SDK были взяты примеры DetailTessellation11 и PNTriangles11 (они также есть и в DirectX SDK). Дополнительно использовалась демонстрационная программа компании Nvidia — Realistic Water Terrain , также известная как Island11 (автор — Тимофей Чеблоков, очень известный специалист в 3D-графике).
Синтетические тесты проводились на следующих видеокартах:
- Radeon HD 6970 HD 6970 )
- Radeon HD 6950 со стандартными параметрами (далее HD 6950 )
- Radeon HD 6870 со стандартными параметрами (далее HD 6870 )
- Radeon HD 5870 со стандартными параметрами (далее HD 5870 )
- Geforce GTX 580 со стандартными параметрами (далее GTX 580 )
- Geforce GTX 570 со стандартными параметрами (далее GTX 570 )
Для сравнения результатов новых моделей видеокарт серии Radeon HD 6900 были выбраны эти модели, потому что Radeon HD 5870 — предыдущее одночиповое решение компании для топового ценового диапазона, сильнейшее до выхода новых моделей; Radeon HD 6870 — текущее решение компании AMD, стоящее на ступеньку ниже топовых и основанное на недавно вышедшем видеочипе Barts.
А именно эти решения Nvidia были взяты потому, что Geforce GTX 580 — быстрейшая одночиповая модель компании, основанная на свежем GPU. Хотя она не является конкурентом представленных видеокарт по цене, её результаты интересны как некая максимальная для решений Nvidia планка. Ну а GTX 570 взята как прямой конкурент для старшей модели новой серии — HD 6970.
Direct3D 9: тесты Pixel Filling
В этом тесте определяется пиковая производительность выборки текстур (texel rate) в режиме FFP для разного числа текстур, накладываемых на один пиксель:
В данном тесте фильтрации 32-битных (8 бит на цвет) текстур большинство видеокарт показывают цифры, далёкие от теоретически возможных. Вот и результаты нашей текстурной синтетики в случае видеоплат серии HD 6900 не дотягивают до пиковых значений. Далее мы рассмотрим скорость текстурирования ещё раз, в тесте из пакета 3DMark Vantage, где получаются более реалистичные цифры.
А тут получается, что HD 6970 выбирает лишь 67 текселей за один такт из 32-битных текстур при билинейной фильтрации, что почти на треть ниже теоретической цифры в 96 отфильтрованных текселей. Для HD 6950 эти цифры соответствуют 62 текселям из 88 теоретических, то есть эффективность младшей модели получилась чуть выше, и это связано с небольшой разницей по пропускной способности видеопамяти, также влияющей на результаты.
Неудивительно, что все карты AMD показывают такую высокую производительность и значительно опережают своих соперников из стана компании Nvidia. У них ведь и теоретические показатели скорости текстурирования весьма высоки. А вот даже топовая GTX 580 имеет лишь 64 TMU и сильно уступает моделям на Cayman, имеющим 88—96 TMU, да ещё и работающих на более высоких частотах.
Весьма любопытной получилась разница между HD 6950 и HD 5870 в разных условиях. Если в случаях с большим количеством текстур, где больше всего сказывается именно количество TMU и их частота, они идут наравне, то при меньшем количестве текстур на пиксель вперёд выходит модель HD 5870. Причём разницу нельзя списать только на ПСП, и вероятно тут сказываются и различные оптимизации в драйверах.
Рассмотрим эти же результаты в тесте филлрейта:
Эти цифры показывают скорость заполнения, и в них мы видим всё то же самое, разве что с учетом количества записанных в буфер кадра пикселей. Максимальный результат остаётся за новыми топовыми решениями семейства Radeon HD 6900, имеющими просто огромное количество TMU и более эффективными в нашем синтетическом тесте. Удивительно, но в случаях с 0—4 накладываемыми текстурами младшая из рассматриваемых сегодня видеокарт почему-то сильно уступает предыдущему топовому решению AMD, хотя в сложных условиях практически не отстаёт от него.
Direct3D 9: тесты Pixel Shaders
Первая группа пиксельных шейдеров, которую мы рассматриваем, очень проста 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 просты для современных GPU и сильно упираются в производительность текстурирования. Поэтому они показывают далеко не все возможности современных видеочипов, но всё же интересны для оценки баланса между текстурными выборками и математическими вычислениями. В данном случае особых отличий между HD 5870 и HD 6950 нет, результаты этих моделей сопоставимы. Хотя один тест выделился — пиксельный шейдер освещения тремя источниками по Фонгу явно зависит от математической производительности GPU, и поэтому уровня HD 5870 в нём достигла только старшая модель — HD 6970.
Производительность в других тестах ограничена по большей части скоростью текстурных модулей и филлрейтом, но с учётом эффективности блоков и кэширования данных. Новые модели серии Radeon HD 6900 несколько быстрее предшествующих: HD 6970 быстрее HD 5870, а HD 6950 быстрее HD 6870 (из другого ценового диапазона). И почти все они опережают обе топовые модели Geforce — даже GTX 580 в этих тестах показывает результат лишь на уровне HD 6870, и в этом явно виноват недостаток скорости текстурирования.
Посмотрим на результаты более сложных пиксельных программ промежуточных версий:
И в этот раз получилось примерно то же самое, снова GTX 580 конкурирует скорее с HD 6870, чем с реальными топовыми моделями AMD. Тест Cook-Torrance более интенсивен вычислительно, и разница в нём примерно соответствует разнице в количестве ALU и их частоте. Именно поэтому данный тест лучше подходит для архитектуры AMD, чипы которой имеют большее количество математических блоков.
И тут нашлись два интересных момента. Во-первых, HD 5870 обгоняет даже HD 6970, что сложно объяснить одними лишь теоретическими характеристиками. Разница по пиковой математической производительности между этими моделями почти отсутствует, но есть и архитектурные отличия. Похоже, что именно разная эффективность исполнения этого шейдера на тех самых VLIW5- и VLIW4-процессорах и привела к такой разнице не в пользу нового чипа Cayman. Поэтому и HD 6950 в этом тесте выступила лишь на уровне HD 6870, а также GTX 580.
Во втором, сильно зависящем от скорости текстурирования тесте процедурной визуализации воды «Water» используется зависимая выборка из текстур больших уровней вложенности, и видеокарты в нём располагаются по скорости текстурирования, с поправкой на разную эффективность использования TMU.
Вот в этом тесте у новых решений всё прекрасно, HD 6950 обеспечивает результат на уровне HD 5870, а HD 6970 лидирует с хорошим отрывом, почти соответствующим 25-процентной разнице в теоретической скорости текстурирования. Понятно, что видеокартам производства Nvidia здесь ловить нечего, и они показывают результат на уровне заметно более дешёвой модели конкурента.
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. Производительность новых видеокарт AMD в тесте «Frozen Glass» весьма хороша, HD 6970 снова оказалась заметно быстрее, чем HD 5870, а HD 6950 почти догнала её. Увы для Nvidia, но из-за слабого текстурирования решения компании AMD снова оказались заметно быстрее.
Вот во втором тесте «Parallax Mapping» решения Nvidia чувствуют себя уже немногим лучше, и HD 6870 с HD 6950 близки к результатам карты GTX 580 из другого рыночного сегмента, стоящей дороже. Интересно, что HD 5870 снова оказалась быстрее, чем HD 6970. Это подтверждает нашу теорию о том, что скорость в тесте ограничена математической производительностью и что тест чуть хуже подходит новой архитектуре компании AMD.
Есть ещё одно вероятное объяснение — синтетические тесты зачастую очень сильно грузят GPU параллельными расчётами и энергопотребление новых моделей в синтетике вполне может выходить за рамки выставленного ограничения. Следовательно, может снижаться и тактовая частота, а вместе с ней и результаты оказываются ниже, чем ожидалось. Впрочем, это предположение нужно проверять. Рассмотрим эти же тесты в модификации с предпочтением выборок из текстур математическим вычислениям:
Для решений Nvidia ситуация стала заметно печальнее, так как со скоростью текстурирования у последних чипов AMD, в отличие от конкурентов, всё очень хорошо, поэтому они лишь наращивают своё и без того неоспоримое преимущество. Даже самый-самый GTX 580 уступает тому же HD 6870 в обоих тестах с упором на текстурирование. Ну а наши новые герои из семейства HD 6900 оказались быстрейшими, HD 6950 даже выиграл у HD 5870, пусть и сущие копейки. А HD 6970 снова стал лидером, что вполне объяснимо теоретически, если посмотреть на производительность блоков TMU.
Всё это были устаревшие задачи, в основном с упором в текстурирование, а реже в филлрейт. Далее мы рассмотрим результаты ещё двух тестов пиксельных шейдеров — но уже версии 3.0, самых сложных из наших тестов пиксельных шейдеров для Direct3D 9 API. Они наиболее показательны с точки зрения современных игр на ПК, среди которых много мультиплатформенных. Тесты отличаются тем, что сильно нагружают и ALU, и текстурные модули, обе шейдерные программы сложны и длинны, и включают большое количество ветвлений:
- Steep Parallax Mapping — значительно более «тяжелая» разновидность техники parallax mapping, также описанная в статье Современная терминология 3D-графики .
- Fur — процедурный шейдер, визуализирующий мех.
В наших самых сложных DX9-тестах видеокарты производства Nvidia всегда выступают сильнее решений AMD, в противоположность всем предыдущим испытаниям. Такое положение связано с тем, что эти тесты не ограничены производительностью текстурных выборок, а зависят скорее от эффективности исполнения кода пиксельных шейдеров.
В тестах сложных пиксельных шейдеров версии 3.0 новые топовые видеокарты AMD всё же не смогли догнать конкурентов, хотя и заметно приблизились к ним. Скорость в обоих тестах PS 3.0 слабо зависит от ПСП и текстурирования, зато код отличается сложностью, с чем очень неплохо справляется новая архитектура Nvidia и… новая архитектура AMD. Пожалуй, это первый тест, где мы видим заметную положительную разницу между предыдущей и новейшей архитектурами компании AMD.
И последняя справляется с задачей явно лучше. Хотя даже HD 6970 с трудом конкурирует с GTX 570, но ведь о таком раньше мы вообще не помышляли. Решения Nvidia всегда были неоспоримыми лидерами в этой паре тестовых задач, и традиционно показывали результат намного сильнее. А видеокарты на новом графическом чипе Cayman смогли к ним приблизиться вплотную.
Direct3D 10: тесты пиксельных шейдеров PS 4.0 (текстурирование, циклы)
Во вторую версию RightMark3D вошли два знакомых теста PS 3.0 под Direct3D 9, которые были переписаны под DirectX 10, а также ещё два новых теста. В первую пару добавились возможности включения самозатенения и шейдерного суперсэмплинга, 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» суперсэмплинга — 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 суперсэмплинга, они относительно просты, и соотношение результатов в режимах «Low» и «High» должно быть примерно одинаковым.
Производительность в этом тесте зависит от количества и эффективности блоков TMU, но в разных условиях по-разному. Результаты при детализации уровня «High» получаются примерно в полтора раза ниже, чем при «Low», как и должно быть по теории. В D3D10-тестах процедурной визуализации меха с большим количеством текстурных выборок решения Nvidia раньше были заметно сильнее, но последние решения AMD к ним подтянулись, что мы видели уже и ранее.
В варианте без суперсэмплинга большее влияние на производительность оказывает эффективный филлрейт (производительность ROP) и пропускная способность памяти. Поэтому решения Nvidia оказались впереди, и только представленный сегодня топовый Radeon HD 6970 почти догоняет младшую GTX 570. Модель ниже уровнем под именем HD 6950 показывает результат на уровне HD 5870, но примерно того же результата добилась и HD 6870. Это и неудивительно, потому что филлрейт у неё даже больше, чем у старших решений серии HD 6900.
Посмотрим на результат этого же теста, но с включенным «шейдерным» суперсэмплингом, увеличивающим работу в четыре раза: возможно, в такой ситуации что-то изменится, и ПСП с филлрейтом будут влиять меньше:
Как всегда, включение суперсэмплинга увеличивает теоретическую нагрузку в четыре раза, и результаты решений Nvidia заметно падают по сравнению с показателями видеокарт AMD. Теперь тройка моделей с близкими результатами (HD 6870, HD 5870 и HD 6950) опережает GTX 570, а старшее решение HD 6970 с успехом конкурирует с GTX 580. Разница между топовыми картами линеек HD 6000 и HD 5000 осталась примерно той же, новая модель выигрывает несколько процентов у предыдущей.
Второй шейдерный DX10-тест измеряет производительность исполнения сложных пиксельных шейдеров с циклами при большом количестве текстурных выборок и 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 суперсэмплинг увеличивает это число в четыре раза. Наиболее сложный тестовый режим с суперсэмплингом 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 суперсэмплинга:
Второй пиксель-шейдерный тест Direct3D 10 несколько интереснее с практической точки зрения, так как разновидности parallax mapping широко применяются в играх, а тяжелые варианты, вроде нашего steep parallax mapping используются во многих проектах, например в играх Crysis и Lost Planet. Кроме того, в нашем тесте, помимо суперсэмплинга, можно включить самозатенение, увеличивающее нагрузку на видеочип примерно в два раза, такой режим называется «High».
Диаграмма во многом похожа на предыдущую (без SSAA), только позиции Nvidia несколько ослабли. В обновленном D3D10-варианте теста без суперсэмплинга HD 6970 становится на один уровень с GTX 570, что нормально для прямых конкурентов, а лидером остаётся топовая GTX 580. Остальные три видеокарты производства AMD показывают схожие результаты и отстают. Посмотрим, что изменит включение суперсэмплинга, он может вызвать сильное падение скорости на платах Nvidia.
При включении суперсэмплинга и самозатенения задача получается ещё более тяжёлой, совместное включение сразу двух опций увеличивает нагрузку на карты почти в восемь раз, вызывая большое падение производительности. Разница между скоростными показателями протестированных видеокарт изменилась, включение суперсэмплинга сказывается, как и в предыдущем случае — карты производства AMD немного улучшили свои показатели относительно решений Nvidia.
Теперь HD 6970 показывает результаты на уровне GTX 580, а примерно равные по скорости HD 6950 и HD 5870 становятся на одну ступеньку с GTX 570. И лишь более дешёвая HD 6870 немного отстаёт от этой видеокарты Nvidia. Сравнительные цифры в парах HD 6970 и HD 5870 снова повторились, разница в пользу более свежих моделей примерно такая же. По этим тестам можно сделать вывод — обе выпущенные сегодня карты семейства HD 6900 справились с «шейдерными» задачами очень хорошо, на уровне традиционно сильных в этих задачах конкурентов Nvidia.
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.
Результаты предельных математических тестов привычно соответствуют разнице в частотах и количестве исполнительных блоков, но с влиянием их эффективности. Современная архитектура AMD в таких случаях имеет большое преимущество перед конкурирующими видеокартами Nvidia, и это объясняет результаты тестов, в которых решения AMD явно оказываются значительно более производительными, хотя и не настолько, насколько велико их теоретическое преимущество.
Теоретически, GTX 580 должен быть чуть ли не вдвое медленнее HD 5870 и HD 6970. На практике же разница не доходит и до полутора раз. Конечно, это мало что меняет, ведь даже HD 6870 значительно быстрее обеих карт Nvidia в таких тестах, не говоря уже про топовые модели. В остальном, решения расположились примерно соответственно теории, за некоторыми исключениями.
К примеру, результаты сравнения нового и старого топовых семейств видеокарт AMD получились любопытными. Во-первых, HD 6870 показала идентичный HD 6950 результат в этом тесте при разнице в теоретических цифрах в пользу модели на базе Cayman. Во-вторых, то же самое можно сказать и про связку HD 6970 и HD 5870 — при схожих теоретических цифрах, в реальности с небольшим перевесом побеждает более старая, с потоковыми процессорами на основе архитектуры VLIW5.
И здесь снова есть несколько возможных объяснений — или AMD ещё не полностью оптимизировала драйверы для новых GPU, или архитектура Cayman менее эффективна в этом тесте (при этом вполне возможно, что она будет более эффективной в менее прямолинейных тестах), или повлияла технология PowerTune, или в этом тесте начало сказываться и ограничение пропускной способностью видеопамяти.
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:
В этот раз все GPU остались примерно на тех же позициях, кроме относительной производительности Cayman и Cypress/Barts. Теперь в этих парах уже всё в строгом соответствии с теоретическими цифрами пиковой производительности, а HD 6970 даже немного обгоняет HD 5870, то есть в этом случае новая архитектура сработала эффективнее. И в паре HD 6950 и HD 6870 теперь такая разница в пользу топового решения, какая и должна быть.
В остальном — ничего нового. Так как скорость рендеринга тут ограничена исключительно производительностью шейдерных блоков, то HD 6970 и HD 5870 являются лидерами, за ними следуют остальные видеокарты AMD, а обе Geforce уступают в том числе и младшей модели из другого ценового диапазона. Хотя преимущество решений AMD всё равно остаётся несколько ниже, чем при сравнении теоретических цифр — это говорит о том, что КПД суперскалярных процессоров VLIW5 и VLIW4 ниже 100%.
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, образующие частицу. Аналогичные алгоритмы должны получить широкое использование в будущих играх под DirectX 10.
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 одинаково для всех решений, производительность соответствует количеству точек, с каждым шагом падение FPS составляет около двух раз. Задача для современных видеокарт не особенно сложная, производительность в целом ограничена не только скоростью обработки геометрии, но и пропускной способностью памяти или филлрейтом в определённой мере (в рамках одного производителя).
Увы, хотя мы видели ранее рост геометрической производительности решений на Barts в этом тесте, в этот раз видеокарты нового семейства оказались примерно на том же уровне, что и Radeon HD 5870 предыдущего поколения. Возможно, виновато ограничение производительности ПСП видеопамяти, но ведь HD 6870 весьма силён в этом тесте и обогнал даже HD 6950. Так что скорее всего виноват эффективный филлрейт, то есть производительность ROP.
В любом случае, всем решениям AMD очень далеко до топовых видеокарт Nvidia, и хотя выполнение геометрических шейдеров может и стало более эффективным, но этого явно недостаточно. Основанные на GF110 видеокарты Nvidia справляются с работой почти вдвое быстрее всех видеокарт конкурента. Посмотрим, как изменится ситуация при переносе части вычислений в геометрический шейдер:
При изменении нагрузки в этом тесте цифры почти не изменились ни для решений Nvidia, ни для AMD. Новые видеокарты семейства HD 6900 в данном тесте слабо реагируют на изменения параметра GS load, отвечающего за перенос части вычислений в геометрический шейдер, как и остальные решения, но всё же показывают результаты чуть выше, чем на предыдущей диаграмме. Посмотрим, 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», выставленным 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:
Относительные результаты в разных режимах снова примерно соответствуют изменению нагрузки: 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 скорость рендеринга должна быть ограничена геометрической производительностью, но обрабатываемых примитивов явно недостаточно, чтобы новая архитектура компании AMD показала значительно более высокий результат, хотя и есть небольшая разница, которая объясняется архитектурными изменениями в GPU.
Видеокарты Nvidia всё так же остаются лидерами теста, но тот же Radeon HD 6970 уже почти догнал младшую модель GTX 570. А HD 6950 обгоняет HD 5870, пусть и не слишком сильно. И эти неплохие результаты явственно говорят о наличии оптимизаций по обработке геометрических данных в новых чипах.
Цифры должны измениться на следующей диаграмме, в тесте с более активным использованием геометрических шейдеров. Также будет интересно сравнить друг с другом результаты, полученные в режимах «Balanced» и «Heavy».
А вот в этом тесте разница между чипами AMD с традиционным графическим конвейером (в т. ч. и Cayman с его двумя растеризаторами) и чипами с архитектурой Fermi заметна сразу. Хотя мы знаем по предыдущим исследованиям, что младшие чипы Nvidia по скорости исполнения геометрических шейдеров отстают, показывая не такие впечатляющие результаты, так как их возможности по геометрической обработке урезаны. Зато результаты GTX 570 и GTX 580, имеющих в основе чип GF110, очень хороши и почти вдвое выше, чем у лучшего из решений компании AMD.
И это решение — новенький Radeon HD 6970. Возможности нового топового чипа по обработке геометрии и скорости исполнения геометрических шейдеров явно выросли по сравнению с другими видеокартами компании. И новые решения на Cayman показывают в этих тестах результаты выше, чем решения на базе Cypress и Barts, хотя и далеко не втрое, и даже не вдвое. Вероятно, инженерам AMD ещё предстоит решать задачу распараллеливания работы блоков установки треугольников (geometry setup), в которую могут упираться эти тесты.
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, так что соотношение между результатами карт в тестах «Earth» и «Waves» должно быть примерно одинаковым. В обоих тестах используется displacement mapping 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. Это хорошо видно по сравнительным результатам Radeon HD 5870 и HD 6950, да и прочих решений AMD. Похоже, что именно ПСП и ограничивает их производительность в тесте, поэтому и разница между всеми решениями не так уж велика.
Тем не менее, очень хорошие результаты показывает HD 6970 на новом GPU — он почти достаёт GTX 570, с которым и придётся конкурировать этой модели в реальном мире. Ну и лидером остаётся самая дорогая и производительная GTX 580. Обе карты семейства HD 6900 показали себя неплохо, младшая новая модель идёт почти наравне с предыдущей топовой. Посмотрим на производительность в этом же тесте с увеличенным количеством текстурных выборок:
Взаимное расположение карт на диаграмме заметно изменилось, особенно в тяжёлом режиме. Хотя видеокарты Nvidia почему-то потеряли в производительности именно в наиболее лёгких условиях. Как раз при малом количестве полигонов скорость упирается в ПСП и в этом случае новые платы AMD почти догнали топовые решения конкурента.
А вот в тяжёлых режимах разница в пользу Nvidia выросла до полуторакратной, там GTX 580 и GTX 570 остаются недосягаемыми для соперников. Старшая видеокарта семейства HD 6900 обгоняет остальные решения AMD, хотя это снова слабо заметно при сравнении с HD 5870. Можно было бы сказать о влиянии ПСП, но ведь конкурента-то это не останавливает…
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.
Любопытно, что результаты во втором тесте вершинного текстурирования «Waves» совсем не похожи на то, что мы видели на предыдущих диаграммах. В этом тесте все видеокарты AMD и Nvidia показывают очень близкие результаты, что также можно списать на ограничение пропускной способностью видеопамяти. Этот показатель у всех представленных видеокарт находится в районе 130—190 ГБ/с, и разброс невелик. Лучшей среди видеокарт AMD снова стала свежая модель Radeon HD 6970. Рассмотрим второй вариант этого же теста:
И снова произошли изменения, аналогичные тем, что мы видели ранее — видеокарты Nvidia «просели» только в лёгком режиме, а AMD во всех трёх. И поэтому в режиме с малым количеством полигонов разница между решениями небольшая, а вот в среднем и тяжёлом GTX 580 и GTX 570 заметно опережают все модели Radeon, в том числе и из анонсированного сегодня семейства HD 6900. По сравнению с Cypress новый GPU показывает результат примерно на том же уровне, и мы делаем вывод, что в тестах вершинных выборок никаких заметных изменений при переходе от Cypress к Cayman нет.
3DMark Vantage: тесты Feature
Синтетические тесты из пакета 3DMark Vantage могут показать нам что-то, что мы ранее упустили. Тесты Feature этого тестового пакета обладают поддержкой DirectX 10 и интересны уже тем, что отличаются от наших. При анализе результатов новых видеокарт в этом пакете мы сможем сделать какие-то новые и полезные выводы, ускользнувшие от нас в тестах семейства RightMark. К сожалению, ещё более новый тестовый пакет компании — 3DMark11 — не содержит специализированных синтетических тестов и нам в данном случае совсем неинтересен.
Feature Test 1: Texture FillПервый тест — тест скорости текстурных выборок. Используется заполнение прямоугольника значениями, считываемыми из маленькой текстуры с использованием многочисленных текстурных координат, которые изменяются каждый кадр.
Хотя текстурный тест компании Futuremark также не показывает теоретически возможного уровня скорости текстурных выборок, но всё же эффективность новых видеокарт семейства Radeon HD 6900 в нём несколько выше, чем в нашем. Да и решения Nvidia также более эффективно используют имеющиеся текстурные блоки. Поэтому в данном текстурном тесте получается несколько иное соотношение результатов по сравнению с нашим.
Видеокарты нового семейства компании AMD показывают результаты, полностью соответствующие теоретическим параметрам. HD 6950 немного быстрее, чем HD 5870, а модель HD 6970 является явным лидером теста. Наглядно видно, что текстурная производительность Cayman заметно выросла по сравнению с Cypress. А вот HD 6870 на основе чипа Barts показывает худший результат, аналогичный цифрам топовой видеокарты Nvidia. Ну а GTX 570 проигрывает в текстурировании вообще всем, как и в нашем тесте.
Feature Test 2: Color FillЭто тест 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.
Совсем иная ситуация в тесте производительности блоков ROP. Цифры этого подтеста 3DMark Vantage показывают производительность блоков ROP, почти без влияния величины пропускной способности видеопамяти. Модель HD 6970 показывает отличный результат, почти догоняя топовую GTX 580 и опережая своего конкурента GTX 570.
В свою очередь, HD 6950 также оказывается не только впереди своего конкурента GTX 570, а обогнала ещё и предшественницу — HD 5870. Отмечаем несколько бо́льшую эффективность блоков ROP и более высокую скорость заполнения у новых моделей видеокарт компании AMD по сравнению со старыми чипами.
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.
Этот тест отличается от других подобных тем, что результаты в нём зависят не исключительно от скорости математических вычислений или эффективности исполнения ветвлений или скорости текстурных выборок, а от всего понемногу. И для достижения высокой скорости важен баланс блоков GPU. Влияет на скорость и эффективность выполнения ветвлений в шейдерах.
Сравнительные результаты видеокарт AMD на диаграмме весьма похожи на то, что мы видели в тесте текстурной производительности из 3DMark Vantage. А вот платы Nvidia в данном случае получили небольшое увеличение производительности, что говорит о том, что не только текстурная производительность влияет на результаты теста.
Новые модели AMD вновь серьёзно заявили о себе, обогнав свою предшественницу в лице HD 5870. А вот HD 6870 из другого ценового сектора показала заметно более слабый результат, став аутсайдером этого теста (что вполне сглаживается её низкой ценой). Что касается сравнения Cayman с конкурирующими решениями Nvidia, то обе новые видеокарты семейства HD 6900 опередили даже топовую модель линейки Geforce GTX 500.
Feature Test 4: GPU ClothТест 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.
Скорость рендеринга в этом тесте зависит от многих параметров, но основными являются производительность обработки геометрии и эффективность выполнения геометрических шейдеров. Логично, что видеокарты производства Nvidia чувствуют себя в этом приложении как рыба в воде, и значительно опережают конкурентов, в том числе и представленные сегодня топовые модели.
Это один из немногих тестов без тесселяции, в которых видно преимущество у представленных недавно видеокарт новой серии Radeon HD 6800 и сегодняшних героев HD 6900. Скорость рендеринга всех этих моделей в данном тесте выше, чем у топовой модели предыдущей линейки. Это объясняется тем, что и в Barts, и в Cayman увеличили скорость обработки геометрии и выполнения геометрических шейдеров. И хотя даже HD 6970 продолжает серьёзно отставать от GTX 570, новая модель всё же значительно улучшила позиции компании AMD в этом тесте.
Feature Test 5: GPU ParticlesТест 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.
Результаты очередного теста из пакета 3DMark Vantage похожи на те, что мы видели на предыдущей диаграмме, но в нём скорость обработки геометрии ещё важнее. Именно поэтому прошлое поколение в виде карты Radeon HD 5870 отстало как от обеих моделей Geforce, являющихся неоспоримыми лидерами сравнения, так и от всех новых моделей видеокарт AMD, семейств HD 6900 и HD 6800. А все платы, основанные на Cayman и Barts, показали более высокие результаты, чем единственное решение на Cypress, уступив только сильным конкурентам.
Похоже, что в синтетических тестах имитации тканей и частиц из тестового пакета 3DMark Vantage, в которых активно используются геометрические шейдеры, снова нет значительного влияния распараллеленной обработки геометрии на Cayman, так как Barts показал близкий результат. Поэтому и оба решения линейки HD 6900 продолжают отставать от конкурирующих видеокарт соперника, имеющих отличную скорость обработки геометрии — до двух раз выше. От топового решения компании AMD, основанного на новой архитектуре с двумя блоками обработки геометрии, мы всё же ожидали несколько большего прогресса.
Feature Test 6: Perlin NoiseПоследний 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 применяемый в процедурном текстурировании, он использует очень много математических расчётов.
В чисто математическом тесте из пакета компании Futuremark, показывающем пиковую производительность видеочипов в предельных задачах, мы увидели ещё более интересную картину, чем в аналогичных тестах из нашего тестового пакета. Показанная на диаграмме производительность решений лишь примерно соответствует тому, что должно получаться по теории и несколько расходится с тем, что мы видели ранее в математических тестах из пакета RightMark 2.0.
Даже по теоретическим характеристикам новых моделей HD 6970 и HD 6950 было понятно, что они не усилили пиковую производительность математических вычислений по сравнению с HD 5870. Но всё же и явного отставания мы не ждали. Да, своих конкурентов из Nvidia обе платы обогнали с огромным запасом, но мы к этому привыкли, ведь видеокарты Geforce показывают не очень высокие результаты в таких случаях; простая и интенсивная математика выполняется на Radeon значительно быстрее.
Неожиданно то, что новая старшая модель проиграла 7% предыдущей топовой, хотя теоретически должна уступать не более 1%. Тут снова можно начинать гадать о том, что послужило причиной этого проигрыша своему же предшественнику. То ли в этом виноват недостаток оптимизации драйверов для новых решений, то ли меньшая эффективность архитектуры VLIW4 в таких тестах, то ли слишком умная система управления питанием на новых моделях, «зарезавшая» тактовую частоту и производительность решений при достижении установленного порога энергопотребления.
Direct3D 11: Вычислительные шейдеры
Чтобы протестировать новые решения компании AMD в задачах, использующих такие новые возможности DirectX 11, как тесселяция и вычислительные шейдеры, мы воспользовались примерами из пакетов для разработчиков (SDK) и демонстрационными программами компаний Microsoft, Nvidia и AMD.
Сначала рассмотрим тесты, использующие вычислительные (Compute) шейдеры. Их появление — одно из наиболее важных нововведений в последних версиях DX API, они уже используются в современных играх для выполнения различных задач: постобработки, симуляций и т. п. В первом тесте показан пример HDR-рендеринга с tone mapping из DirectX SDK, с постобработкой, использующей пиксельные и вычислительные шейдеры.
Возможно, пример для вычислительных шейдеров не самый удачный, но их пока вообще мало. Все видеокарты показывают близкие результаты в этом тесте, но побеждает всё-таки топовая модель Geforce GTX 580. Анонсированные сегодня платы на новом чипе Cayman уступают ей совсем немного, и только при использовании пиксельного шейдера. Прямой конкурент новых решений компании AMD — видеокарта GTX 570 — отстаёт от них в обоих режимах: и с использованием пиксельного, и с использованием вычислительного шейдеров.
Второй тест вычислительных шейдеров также взят из Microsoft DirectX SDK, в нём показана расчётная задача гравитации N тел (N-body) — симуляция динамической системы частиц, на которую воздействуют физические силы, такие как гравитация.
А вот более интересные результаты, для решений AMD чем-то похожие на цифры из математического теста 3DMark Vantage. Несмотря на большое теоретическое превосходство в пиковых цифрах, быстрейшая видеокарта Radeon HD 5870 лишь немного опережает лучшее решение Nvidia. А обе новые модели семейства HD 6900 показывают результаты, близкие к показателям своего прямого конкурента — Geforce GTX 570.
Но нас сегодня больше интересует разница между результатами решений на Cayman и Cypress, и тут мы снова видим, как побеждает старая видеокарта, да с каким преимуществом! 17% между HD 5870 и HD 6970 в пользу первой — в очередной раз математические тесты обнажают разницу между красивой теорией и жестокой практикой. Ну где же те применения, в которых новый GPU сможет показать свою силу? Возможно, в тестах тесселяции всё встанет наконец на свои места.
Direct3D 11: Производительность тесселяции
Вычислительные шейдеры очень важны, но главным нововведением в Direct3D 11 всё же считается аппаратная тесселяция. Мы очень подробно рассматривали её в своей теоретической статье про Nvidia GF100. Тесселяцию уже довольно давно начали использовать в DX11-играх, таких как STALKER: Зов Припяти, DiRT 2, Aliens vs Predator, Metro 2033, Civilization V и других. В некоторых из них тесселяция используется для моделей персонажей (все игры жанра FPS из перечисленных), в других — для имитации реалистичной водной поверхности (DiRT 2) или ландшафта (Civilization V).
Существует несколько различных схем разбиения графических примитивов (тесселяции). Например, phong tessellation, PN triangles, Catmull-Clark subdivision. Схема разбиения PN Triangles используется в STALKER: Зов Припяти, а в Metro 2033 — Phong tessellation. Эти методы сравнительно быстро и просто внедряются в процесс разработки игр и существующие движки, поэтому и стали популярными.
Первым тестом тесселяции будет пример Detail Tessellation из ATI Radeon SDK. Он показывает не только тесселяцию, но и две разные техники попиксельной обработки: простое наложение карт нормалей и parallax occlusion mapping. Что ж, сравним DX11-решения AMD и Nvidia в различных условиях:
Рассмотрим сначала попиксельные техники. Parallax occlusion mapping (средние столбики на диаграмме) на видеокартах обоих производителей выполняется гораздо менее эффективно, чем тесселяция (нижние столбики), а умеренная тесселяция не даёт большого падения производительности — сравните верхние и нижние столбцы. То есть качественная имитация геометрии при помощи пиксельных расчётов обеспечивает даже меньшую производительность, чем оттесселированная геометрия с displacement mapping.
Что касается производительности видеокарт относительно друг друга, то тут самый важный вывод в том, что видеокарты AMD немного быстрее плат Nvidia в самом лёгком режиме, но медленнее в сложных попиксельных расчётах (вспоминаем тесты parallax mapping ранее). А до выхода плат на Cayman карты Geforce были чуть-чуть быстрее решений AMD и при включенной тесселяции.
Но теперь разница по скорости обработки геометрии между HD 6900 и HD 5870 хорошо видна — новые платы на базе Cayman в подтесте с тесселяцией оказались заметно быстрее Cypress. В этом тесте с небольшим коэффициентом разбиения треугольников HD 6970 даже обогнала своего конкурента GTX 570 с хорошим запасом.
Вторым тестом производительности тесселяции 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 мы уверены, что на их основе создают свой код игровые разработчики. Этот пример мы протестировали с различным коэффициентом разбиения (tessellation factor), чтобы понять, как сильно влияет его изменение на общую производительность.
Лишь в этом примере мы впервые видим по-настоящему полное сравнение геометрической мощи решений AMD и Nvidia. Очень сильно выделяется как графическая архитектура Fermi, так и новый GPU производства AMD под именем Cayman. Отбросим в сторону то, что это чисто синтетический тест и такие экстремальные коэффициенты разбиения не будут использоваться в играх сегодняшнего дня, нам сейчас интересен потенциал. Синтетика ведь и нужна для того, чтобы оценить перспективность и отличия разных решений.
Сразу видно, что с видеокартами Nvidia Geforce на чипе GF110 конкурировать невозможно, в задачах экстремальной тесселяции они в разы быстрее даже обновленной архитектуры AMD. Но это архитектура, специально разработанная изначально с учётом возможностей нового API. А что же с Cayman? По сравнению с Cypress всё очень хорошо!
Новые модели компании AMD в режимах средней нагрузки показывают впечатляющий прирост в скорости, и разница по сравнению с HD 5870 достигает более чем двукратной. Однако такой прирост мы видим не всегда, а чаще всего он укладывается в полуторакратный. Обещанной трёхкратной разницы мы, по крайней мере, точно не увидели. То есть, Cayman хотя и сократил отставание от конкурента в задачах обработки геометрии, но до распараллеленной работы 16 блоков тесселяции в GF110 всё ещё очень далеко.
С другой стороны — наибольшая разница между решениями разных компаний достигается в условиях экстремальной тесселяции, которых нет и пока что не ожидается в реальных играх. Поэтому скорее всего Cayman заметно укрепит позиции компании AMD в существующих игровых бенчмарках с применением тесселяции. Особенно если коэффициент разбиения будет не слишком большим, как в тестах 3DMark11.
Давайте рассмотрим ещё один тест — демонстрационную программу Nvidia Realistic Water Terrain, также известную как Island. В этой демке используется тесселяция и карты смещения (displacement mapping) для рендеринга реалистично выглядящей поверхности океана и ландшафта. Смотрится она просто замечательно, вот чего не хватает в нынешних играх:
Island не является чисто синтетическим тестом для измерения геометрической производительности, он содержит и сложные пиксельные и вычислительные шейдеры, поэтому разница в производительности может быть меньше, чем в предыдущем случае, зато такая нагрузка ближе к реальным играм, в которых используются сразу все блоки GPU.
Мы протестировали программу при четырёх разных коэффициентах тесселяции, эта настройка называется Dynamic Tessellation LOD. Если при самом низком коэффициенте разбиения впереди оказываются видеокарты компании AMD, то при усложнении работы платы на основе GF110 сразу вырываются далеко вперёд. При росте коэффициента разбиения и сложности сцены производительность всех Radeon падает очень сильно, в отличие от скорости конкурирующих решений.
Причём в этот раз HD 5870 почему-то даже опережает обе модели нового семейства. То есть налицо обратная теории разница в задаче со сложной геометрией. И объяснение этому может быть только одно — недостаток оптимизации драйверов для новой архитектуры, ведь в предыдущих тестах мы видели её явное преимущество над Radeon HD 5870, основанном на чипе Cypress. Ну а в этом тесте мы пока что вынуждены констатировать разгром Cayman — при максимальном коэффициенте LOD разница между скоростью Geforce и Radeon достигла 4—6 раз!
Выводы по синтетическим тестам
По результатам проведённых синтетических тестов видеокарт из нового семейства Radeon HD 6900, основанных на графическом процессоре Cayman, а также результатам других моделей видеокарт производства обоих производителей дискретных видеочипов, можно сделать вывод о том, что новинки — неплохая замена линейке Radeon HD 5800, хотя и не слишком сильно отличающаяся от неё по производительности, по крайней мере в синтетических тестах.
Графический процессор Cayman выполнен на основе новой архитектуры и отличается от предыдущих чипов аппаратно, хотя количество некоторых исполнительных блоков в нём не выросло. Зато новый GPU отличается архитектурными улучшениями, направленными на увеличение эффективности вычислений на GPU (таких тестов у нас считайте что и нет) и, что ещё более важно, смягчение важного отставания от конкурента в виде производительности обработки геометрии. Многие из синтетических тестов показывают, что скорость тесселяции и выполнения геометрических шейдеров заметно выросла, пусть и не всегда в несколько раз, как нам было обещано.
Благодаря архитектурным изменениям и своим частотным характеристикам, результаты видеокарт новой серии во многих синтетических тестах являются конкурентоспособными для своего ценового сектора, особенно по сравнению с прямым конкурентом Geforce GTX 570. Ещё более хорошо это видно в вычислительных тестах из пакетов RightMark и Vantage. Да и в остальных приложениях решения семейства HD 6900 показали неплохую скорость, чаще всего уступающую только топовой видеокарте Nvidia.
К сожалению, не обошлось и без не очень приятных сюрпризов. Несмотря на бо́льшую сложность и площадь чипа по сравнению с Cypress, результаты моделей HD 6900 в некоторых математических тестах были ниже, чем у HD 5870, что довольно непросто объяснить, и мы пока не уверены в причинах такого отставания. Возможно, виноват недостаток оптимизации драйверов, а может быть эффективность новой архитектуры VLIW4 в наших тестах оказалась ниже. Вполне вероятно и то, что система управления питанием на новых моделях понижала тактовые частоты при достижении максимального энергопотребления в требовательных синтетических тестах, не позволяя им показать ожидаемую, исходя из числа блоков и их тактовой частоты, производительность.
Наверняка многие ожидали, что Radeon HD 6970 сможет на равных соперничать с GTX 580 во всех тестах, но этого не произошло, хотя результаты были показаны очень неплохие и вполне соответствующие рекомендованным ценам на анонсированные сегодня модели. Предполагаем, что результаты Radeon HD 6970 и HD 6950 в синтетических тестах будут подтверждены и соответствующими цифрами в «игровой» части нашего материала. В играх старшая HD 6970 должна будет выступить примерно на уровне GTX 570, в некоторых тестах чуть медленнее, а в других — быстрее, а HD 6950 хоть и окажется медленнее этой модели Nvidia, но ведь и цена на эту видеокарту установлена ниже. Так давайте же скорее перейдём к исследованию скорости в играх!
Конец прошлого года и практически весь текущий год на рынке настольной графики правит бал компания AMD со своими ускорителями семейства Evergreen. Выпущенные в сентябре 2009 продукты на базе GPU Cypress, а также их младшие модификации по праву заняли своё место в компьютерах множества пользователей. Естественно, успех ускорителей AMD случайным назвать никак нельзя. Пока NVIDIA решала свои производственные проблемы, пытаясь вывести на рынок ускорители на базе GF100, AMD уже вовсю продвигала свои DirectX 11-совместимые решения во всех сегментах рынка настольной графики, активно отвоёвывая рыночную долю у конкурента. Даже появление на свет GeForce GTX 480 не смогло остановить “красный локомотив”, так как новый флагман NVIDIA оказался не так быстр, как того желала публика, кроме того, он был заметно горячее и дороже Radeon HD 5870. Наконец, совсем недавно NVIDIA начала исправлять ситуацию в лучшую для себя сторону. Серьёзная работа над ошибками , проведённая инженерами компании, позволила новым ускорителям GTX 5xx занять достойное место среди самых производительных настольных решений для ПК. Тем временем фанаты AMD с ехидством потирали руки, ожидая мощного ответа от AMD, способного вернуть «красной графике» чемпионский титул среди одночиповых решений.
Сегодня состоялся официальный анонс видеокарт Radeon HD 6950 и Radeon HD 6970 - именно они, по слухам, воспринимались в качестве ответного удара на выпуск GeForce GTX 570 и GeForce GTX 580. Постараемся разобраться, насколько эффективно новое оружие AMD, и как на самом деле компания позиционирует свои новые продукты.
Итак, вопреки ожиданиям публики, AMD не считает свои новые графические ускорители Radeon HD 6970 и Radeon HD 6950 прямыми конкурентами GeForce GTX 580 и GeForce GTX 570. В противовес самому быстрому ускорителю NVIDIA AMD по-прежнему ставит Radeon HD 5970, который, как показало наше тестирование , уже далеко не всегда справляется с возложенной на него миссией. В свою очередь Radeon HD 6970, по мнению AMD, должен оказаться быстрее GeForce GTX 570 и немного медленнее GTX 580, а вот для Radeon HD 6950 уготована особая роль - считается, что новинка должна породить свою собственную нишу в иерархии современных 3D-ускорителей.
При разработке новых GPU перед инженерами AMD ставился целый ряд задач:
- Создание эффективной архитектуры для графических и неграфических вычислений;
- Достижение высокой геометрической производительности;
- Внедрение новых режимов качества картинки;
- Внедрение эффективных методов управления питанием.
С момента появления графического процессора R600, на базе которого строились ускорители серии HD 2900, тогда ещё компания ATI, а ныне компания AMD использует так называемую VLIW-архитектуру (Very Long Instruction Word - Очень длинное машинное слово).
Блок-схема GPU Cypress
Блок-схема GPU Barts
Блок-схема GPU Cayman
Суть работы этой архитектуры заключается в параллельном исполнении ядром сразу нескольких операций одновременно. До сих пор графические процессоры ATI/AMD использовали так называемую VLIW5-архитектуру. Это означало следующее: в GPU Cypress содержалось 20 SIMD ядер, каждое такое ядро содержало по 16 блоков суперскалярных потоковых процессоров (Stream Core).
Внутренняя структура каждого потокового процессора такова:
- Четыре исполнительных блока + Блок специальной функциональности (SFU или Special Function Unit);
- Блок ветвлений;
- Блок регистров общего назначения.
Выходит, что внутри чипа Cypress находится 20*16=320 потоковых процессоров, а учитывая структуру каждого потокового процессора, можно считать, что GPU Cypress содержит 1600 (320*5) скалярных 32-битных потоковых процессоров. Благодаря такому устройству GPU Cypress обладает пиковой вычислительной мощью до 2,7 Тфлопс при расчётах с одинарной точностью и до 544 Гфлопс в операциях с двойной точностью (FP64). Используемая VLIW-архитектура позволяет отказаться от целого ряда сложных узлов внутри GPU, что делает графические чипы AMD достаточно экономичными, особенно в сравнении с топовыми продуктами конкурента. Однако не всё так гладко, как кажется на первый взгляд. Параллельное исполнение вычислительных операций часто заставляет блоки простаивать в ожидании выполнения той или иной операции, когда результат одного вычисления зависит от результата другого. Ручное программирование для чипов с VLIW-архитектурой требует немало усилий, поскольку программисту требуется учитывать огромное количество внутренних зависимостей нитей кода, вследствие чего эффективность вычислений на таких GPU во многом зависит от оптимизации компиляторов. Графические процессоры Cayman, являющиеся сердцем Radeon HD 6950/6970, получили переработанную VLIW-архитектуру, так называемую VLIW4.
Использование VLIW4 позволяет лучше оптимизировать загрузку потоковых процессоров, улучшить функциональность каждого исполнительного блока (Stream Processing Unit - SPU) и избавиться от блока специальной функциональности (SFU (Special Function Unit)), который отвечал за вычисление так называемых трансцендентных функций. В итоге, по заявлениям AMD, графические чипы Cayman обладают повышенной эффективностью из расчёта на 1 кв.мм. площади кристалла. Благодаря переходу на VLIW4 удалось усовершенствовать дизайн ядра, увеличить количество SIMD-ядер, текстурных блоков, а также переработать ряд других блоков GPU.
Эффективность ROP повышена за счет улучшенного объединения операций записи (более эффективной загрузки шины памяти)
В GPU Cayman впервые реализована технология “Asynchronous dispatch”. Прежде графическое ядро имело одну общую очередь команд, поэтому вычислительные и графические задачи выстраивались в эту очередь по принципу ”первый пришел - первым обслужили”. Это напоминает одноядерный центральный процессор со многими ALU, но всего одним декодером. В ускорителях серии Radeon HD 6900 впервые поддерживается асинхронная обработка многих независимых очередей команд. Каждая очередь имеет свой приоритет и свою виртуальную память. Также доступны два независимых полноскоростных контроллера DMA (Direct Memory Access) для одновременного чтения и записи системной памяти по шине PCI-E. Кроме того, вычисления с двойной точностью достигли ¼ от пиковой скорости вычислений с одинарной точностью.
Не секрет, что AMD долго ругали за невысокую скорость обработки геометрии и медленную работу с тесселляцией. По заявлению разработчика, скорость обработки геометрии выросла вдвое, а при включении тесселляции в некоторых случаях достигается почти трёхкратный рост производительности в сравнении с Radeon HD 5870. Такие результаты стали возможны благодаря наращиванию соответствующих функциональных блоков, отвечающих за работу с примитивами, а также использование более совершенного блока тесселляции.
Наконец, перед тем, как перейти к внешнему осмотру ускорителей Radeon HD 6950/6970, обратимся к сводной таблице с техническими характеристиками и ценами.
| Название видеокарты |
AMD Radeon HD 5870 1 Гбайт |
AMD Radeon HD 6850 1 Гбайт |
AMD Radeon HD 6870 1 Гбайт |
AMD Radeon HD 6950 2 Гбайт |
AMD Radeon HD 6970 2 Гбайт |
|
Кодовое имя ядра |
|||||
|
Техпроцесс,нм |
|||||
|
Кол-во транзисторов, млн. шт. |
|||||
|
Максимальное энергопотребление, Вт (PowerTune Maximum) |
|||||
|
Типичное энергопотребление, Вт |
|||||
|
Энергопотребление в состоянии покоя, Вт |
|||||
|
Частота ядра GPU, МГц |
|||||
|
Кол-во блоков ROP, шт |
|||||
|
Кол-во TMU, шт |
|||||
|
Кол-во универсальных процессоров |
|||||
|
Частота шейдерного домена, МГц |
|||||
|
Тип видеопамяти |
|||||
|
Разрядность шины памяти, бит |
|||||
|
Эффективная частота видеопамяти, МГц |
|||||
|
ПСП видеопамяти, Гбайт/с |
|||||
|
Примерная розничная стоимость по данным Market 3Dnews / рекомендованная розничная стоимость у.е. |
Исходя из технических характеристик новинок и памятуя обо всех архитектурных улучшениях в Cayman, мы полагаем, что ускоритель AMD Radeon HD 6950 в целом должен быть примерно на одном уровне по производительности с Radeon HD 5870. Где-то HD 6950 будет быстрее (в случае с тесселляцией - заметно быстрее), где-то медленнее из-за более низкой тактовой частоты графического ядра. В свою очередь Radeon HD 6970 во всех приложениях должен опережать старичка Radeon HD 5870, особенно это касается последних DirectX 11-приложений с поддержкой тесселляции. Если говорить о ценах, то пока данных о розничной стоимости новых ускорителей нет, однако уже сейчас ясно, что новые ускорители AMD окажутся заметно дешевле, чем GeForce GTX 570/580, правда, как нам кажется, по производительности они вряд ли дотянут до уровня флагманских ускорителей NVIDIA. Насколько? Покажет тестирование. А пока переходим к внешнему осмотру героев нашего обзора.
Ускорители AMD Radeon HD 6950/6970 внешне практически ничем не отличаются друг от друга, даже размер плат идентичен. Отличить ускорители можно лишь по наклейке на кожухе СО, а также по разъёмам питания. Ускоритель Radeon HD 6950 питается при помощи двух 6-pin разъёмов PCI-Ex, в свою очередь Radeon HD 6970 требует подключения одного 6-pin и одного 8-pin коннектора. С обратной стороны платы практически полностью закрыты металлическими пластинами. Судя по всему, это сделано для равномерного распределения тепла по поверхности ускорителя.
Количество и тип разъёмов на панели выводов у Radeon HD 6950 и HD 6970 одинаковы: два разъёма Mini DisplayPort версии 1.2, HDMI 1.4A, 2x DVI (DL-DVI + SL-DVI). В сравнении с Radeon HD 6850/6870 никаких отличий в компоновке портов здесь нет.
Демонтируем систему охлаждения Radeon HD 6950/6970. Конструктив СО обеих видеокарт полностью совпадает. К пластиковому кожуху СО крепится массивная металлическая пластина, которая контактирует с чипами памяти и элементами системы питания через специальные термопрокладки. За отвод тепла от GPU отвечает алюминиевый радиатор, подошвой которого является медная испарительная камера. Контакт с GPU происходит через тонкий слой термопасты.
Radeon HD 6950 сзади
Radeon HD 6950 спереди
Radeon HD 6970 сзади
Radeon HD 6970 спереди
Лишь после демонтажа системы охлаждения видно, что PCB ускорителей немного отличаются по цвету. Текстолит ускорителя Radeon HD 6970 имеет коричневый оттенок, а текстолит Radeon HD 6950 - чёрный. Система питания обеих карт идентична:
- Volterra VT1156MF - напряжение на GPU (6 фаз).
- Память - 1 фаза.
- Vddci (контроллер памяти) - 2 фазы.
На обеих видеокартах установлена память Hynix H5GQ2H24MFR . Объём памяти каждой из видеокарт составляет 2 Гбайт, номинальная тактовая частота составляет 6 ГГц (QDR).
