Более полугода назад на рынке видеоадаптеров появились видеокарты ATI Radeon 5ххх Series. Они принесли с собой аппаратную поддержку DirectX 11 и Shader Model 5.0, тесселяцию, а так же много других "вкусностей" для любителей поиграть в видеоигры. К сожалению (или к счастью…), соперник в лице NVIDIA не смог вовремя предоставить конкурента, и посему, AMD (точнее, её подразделение ATI, занимающееся разработкой графических чипов) пожинала все плоды успеха, в буквальном смысле слова "наводнив" рынок видеокартами с поддержкой DirectX 11.

Компания NVIDIA, которая никогда не скупилась на PR своих продуктов, не подвела и в этот раз, намеренно прикармливая энтузиастов крошками с барского стола разработчиков NVIDIA GF100, основанном на микроархитектуре Fermi. Впервые мы услышали некие подробности о строении чипов GF100 немногим больше шести месяцев назад. С тех пор в глубине тайных лабораторий корпорации NVIDIA создавался конкурент пятитысячной серии видеокарт ATI Radeon, который воистину таки обязан просто был оправдать все данные ранее обещания. И вот, свершилось чудо! Месяц назад под салюты и фанфары аналитиков видеокарты GTX 480 и GTX 470 были пущены в свободное плавание по мировому рынку. Оправдали они свое «долгое ожидание» или нет?

реклама

Строение и архитектура NVIDIA GF100

На сегодняшний день на рынке присутствуют только два видеоадаптера от NVIDIA с поддержкой DirectX 11. Они и должны задавать ход всему движению новой линейки. Самой "старшей" картой на данный момент является GTX 480.

"Мечты сбываются..." Кажется, именно так пел Юрий Антонов. Но, как оказалось, «и не сбываются». Изначально предполагалось, что GTX 480 будет нести в себе 512 "высокопроизводительных ядер CUDA", но по каким-то причинам NVIDIA не смогла реализовать свой план на 100%. В итоге мы можем наблюдать у GTX 480 уменьшение их числа с 512 до 480 процессоров.

NVIDIA GeForce GTX 480M - топовая видеокарта, построенная на архитектуре Fermi. Она имеет полную поддержку DirectX 11 и производится по 40 нм технологии от TSMC. Имея 352 ядра, GTX480M можно сравнить с GTX 465 для настольных компьютеров, но с более низкой частотой. GeForce GTX 480M располагает 2 GB быстрой видеопамяти GDDR5 (дискретной), поэтому ее производительность должна находиться на уровне карты ATI Mobility Radeon HD 5870 .

Также известный под именем GF100 чип Fermi был преобразован и теперь имеет 3 миллиард транзисторов (со всеми 512 шейдерами). По сравнению с HD 5870 для настольных компьютеров, которая имеет 2.13 миллиардов транзисторов или Mobility Radeon HD 5870 (RV870) с 1.04 миллиардами транзисторов, GTX480M выглядит весьма впечатляюще.

Мобильный чип Fermi содержит до 352 шейдерных ядер (1-мерных) с 32 блоками растеризации (ROP) и 44 текстурными единицами (Texture Unit). Шина памяти - 256-битная, но из-за быстрой памяти GDDR5, она не должна быть проблемным местом. Силовое потребление составляет 100 Вт TDP, включая плату MXM и 2 GB GDDR5. AMD обычно определяет энергопотребление чипа отдельно, поэтому их нельзя непосредственно сравнивать. GTX 480M подходит только для большого ноутбука с хорошей системой охлаждения. Вначале только компания Clevo решилась установить эту карту в свои barebone-комплекты - 17" D901F и 18" X8100.

Производительность Nvidia GeForce GTX 480M должна быть лучше, чем у ATI Mobility Radeon HD 5870 , и на уровне с мобильной системой Geforce GTX 285M SLI и Radeon HD 4770 для настольных компьютеров. Это значит, что GTX480M - самая быстрая одиночная видеокарта в первом квартале 2010 года. Современные DirectX 10 игры должны работать на высоком разрешении бегло с хорошей прорисовкой и сглаживанием. Только для очень требовательных игр, подобных Crysis Warhead, возможно, нужно немного снизить детализацию. Из-за аппаратных средств поддержки DirectX 11 (например, хорошей тесселяции), видеокарты, построенные на архитектуре Fermi должны хорошо себя чувствовать в DirectX 11 играх, которых будет появляться все больше и больше.

Также как и серия видеокарт GeForce 300M, GeForce GTX 480M поддерживает PureVideo HD с видеопроцессором VP4. Это значит, что видеокарта может полностью декодировать HD видео в H.254, VC-1, MPEG-2 и MPEG-4 ASP. Используя Flash 10.1, графическая карта может также ускорить обработку Flash видео. Ядра Nvidia GeForce GTX 480M могут использоваться для общих вычислений, используя CUDA или DirectCompute. Например, кодирование видео HD может выполняться значительно быстрее, используя шейдерные ядра графического процессора, нежели это будет делать современный центральный процессор. PhysX, также поддерживаемый мобильным Fermi, позволяет вычислять физические эффекты в соответствующих играх (падение капель дождя, рассеивание тумана и т.д.).

По сравнению с видеокартами для настольных компьютеров, Geforce GTX 480M можно прировнять к разогнанной карте Nvidia GeForce GTX 465 (частота 607/1200) и Radeon HD 5770 .

Nvidia Geforce GTX 480:

описание видеокарты и результаты синтетических тестов

Есть смысл сказать, что карта требуют дополнительного питания, причем двумя разъемами, один из которых 8-пиновый, а второй 6-пиновый. Если насчет последнего — нет проблем, так как уже все современные БП имеют такие «хвосты», то для запитки через 8-пиновый разъем требуется специальный переходник, который должен поставляться с серийными видеокартами.

Чип был получен на четвертой неделе этого года, то есть в конце января.

О системе охлаждения.

Nvidia Geforce GTX 480 1536MB PCI-E
Принципиально кулер не отличается от предыдущих решений семейства GTX — цилиндрический вентилятор прогоняет воздух через радиатор и выводит тепло за пределы системного блока. Однако в виду чрезмерного энергопотребления нового продукта, а следовательно и нагрева, СО претерпела усовершенствования в части усиления теплоотвода с помощью тепловых трубок. Как мы видим, центральный радиатор с трубками охлаждает только ядро. Когда как микросхемы памяти охлаждаются прижимающейся к ним пластиной, находящейся под кожухом. Вероятно уже исчерпаны возможности поиска СО такого типа, чтобы могли справиться с сильно греющимся ядром без шума. Поэтому должны сказать, что СО получилась шумная. Даже в 2D режиме кулер работает на 44% от максимума, хотя раньше такой показатель был где-то 20-25%. Шум начинается после 50%. Поэтому кулер работает на грани слышимости шума, и это в простое! Что говорить про нагрузку, когда СО начинает постепенно усиливать обороты вращения турбины, доводя в среднем до 70-80% при работе карты в трехмерном режиме.

Мы провели исследование температурного режима с помощью утилиты EVGA Precision (автор А. Николайчук AKA Unwinder) и получили следующие результаты:

Nvidia Geforce GTX 480 1536MB PCI-E

И это неудивительно, ведь нагрев ядра достигает 95 градусов, и даже такой высокий показатель достигается ценой очень шумной работы СО. Так что любителям самой передовой и быстрой трехмерной игровой графики придется забыть — что такое тишина, если гонять игры или какие-либо тесты. Даже в 2D при нагрузке карты всяким сложным контентом (типа флеша или видео) кулер уже весьма слышим.

Комплектация.

Это референсный продукт, поэтому комплектации и упаковки нет.

Теперь перейдем к тестам. Вначале покажем конфигурацию тестового стенда.

Установка и драйверы

Конфигурация тестового стенда:

• Компьютер на базе Intel Core I7 CPU 920 (Socket 1366 LGA)
  • процессор Intel Core I7 CPU 920 (2667 MHz);
  • системная плата Asus P6T Deluxe на чипсете Intel X58;
  • оперативная память 3 GB DDR3 SDRAM Corsair 1066MHz;
  • жесткий диск WD Caviar SE WD1600JD 160GB SATA;
  • блок питания Tagan TG900-BZ 900W.
• операционная система Windows 7 32bit; DirectX 11;
• монитор Dell 3007WFP (30");
• драйверы ATI версии CATALYST 10.3; Nvidia версии 197.17.

VSync отключен.

Синтетические тесты

Используемые нами пакеты синтетических тестов можно скачать здесь:

• D3D RightMark Beta 4 (1050) с описанием на сайте http://3d.rightmark.org .
• D3D RightMark Pixel Shading 2 и D3D RightMark Pixel Shading 3 — тесты пиксельных шейдеров версий 2.0 и 3.0 ссылка .
• RightMark3D 2.0 с кратким описанием: , .

Так как у нас нет своих синтетических DirectX 11 тестов, то нам пришлось воспользоваться примерами из различных пакетов SDK и демонстрационными программами. Во-первых, это HDRToneMappingCS11.exe и NBodyGravityCS11.exe из комплекта DirectX SDK (February 2010) .

Также мы взяли по два примера от обоих производителей: Nvidia и AMD, чтобы ни от кого не было никаких претензий в предвзятости. Из ATI Radeon SDK были взяты примеры DetailTessellation11.exe и PNTriangles11.exe (они есть и в DX SDK, кстати). Ну а со стороны Nvidia были представлены две демонстрационные программы: Realistic Character Hair и Realistic Water Terrain, которые скоро должны стать доступными для скачивания на сайте компании.

Синтетические тесты проводились на следующих видеокартах:

• Geforce GTX 480 GTX 480 )
• Geforce GTX 295 со стандартными параметрами (далее GTX 295 )
• Geforce GTX 285 со стандартными параметрами (далее GTX 285 )
• Radeon HD 5970 со стандартными параметрами (далее HD 5970 )
• Radeon HD 5870 со стандартными параметрами (далее HD 5870 )

Для сравнения результатов новой модели Geforce GTX 480 были выбраны именно эти видеокарты по следующим причинам: Radeon HD 5870 и HD 5970 являются наиболее производительными одночиповой и двухчиповой моделями от конкурирующей компании AMD, с наиболее близкими к GTX 480 ценами. С решениями Nvidia всё даже ещё проще: Geforce GTX 285 — наиболее производительная одночиповая карта на GPU прошлого поколения, по ней мы будем судить об архитектурных изменениях, а GTX 295 — самая мощная до выхода новых решений двухчиповая плата от Nvidia.

Direct3D 9: тесты Pixel Filling

В тесте определяется пиковая производительность выборки текстур (texel rate) в режиме FFP для разного числа текстур, накладываемых на один пиксель:

Наш тест немного устарел, и видеокарты в нём не достигают теоретически возможных значений, но пиковую скорость текстурирования видеокарт относительно друг друга он всё же показывает верно. Как обычно, результаты синтетики не дотягивают до пиковых значений, по ней получается, что GTX 480 выбирает до 40 текселей за один такт из 32-битных текстур при билинейной фильтрации в этом тесте, что в полтора раза ниже теоретической цифры в 60 отфильтрованных текселей.

Этого не хватает, чтобы достать хотя бы до GTX 285, выбирающей текстурные данные на 5-7% быстрее. Не говоря уже о том, чтобы догнать конкурирующий HD 5870, более чем в полтора раза производительный, почти во всех режимах, если судить по нашей DX9 синтетике. Двухчиповая карта Nvidia явно пала жертвой программных проблем, а вот HD 5970 ещё более производительна, по сравнению с HD 5870.

Разница между GTX 480 и GTX 285 почти всегда одинаковая, кроме случаев с небольшим количеством текстур, где больше сказывается ограничение в ПСП. И HD 5870 в этих тестах не так уж далеко впереди. А вот при 4-8 текстурах разница становится большей, что намекает о недостатке скорости текстурирования GF100 для того, чтобы всегда быть впереди конкурента в устаревших игровых приложениях. Посмотрим на эти же результаты в тесте филлрейта:

Второй синтетический тест показывает скорость заполнения, и в нём мы видим ту же самую ситуацию, но уже с учетом количества записанных в буфер кадра пикселей. Максимальный результат остаётся за решениями AMD, имеющими большее количество TMU и более эффективными по достижению высокого КПД в нашем синтетическом тесте. В случаях с 0-3 накладываемыми текстурами разница между решениями значительно меньше, в таких режимах производительность ограничена ПСП, прежде всего.

Direct3D 9: тесты Pixel Shaders

Первая группа пиксельных шейдеров, которую мы рассматриваем, является очень простой для современных видеочипов, она включает в себя различные версии пиксельных программ сравнительно низкой сложности: 1.1, 1.4 и 2.0, встречающихся в старых играх.

Тесты очень и очень просты для современных архитектур и показывают не все возможности современных GPU, но интересны для оценки баланса между текстурными выборками и математическими вычислениями, особенно при смене архитектур, которая и произошла в этот раз у Nvidia.

В данных тестах производительность ограничена в основном скоростью текстурных модулей, но уже с учётом эффективности блоков и кэширования текстурных данных в реальных задачах. Посмотрим, как сказались изменения в архитектуре, по сравнению с GT200? Хорошо видно, что архитектура изменилась, и новая карта GTX 480 показывает результат выше, чем одночиповая карта на основе предыдущей архитектуры. Причём в большинстве тестов GTX 480 догоняет двухчиповую GTX 295, что уже неплохо само по себе.

Пропускная способность памяти в этих тестах лишь немного ограничивает новые решения, и скорость зависит от текстурирования, что не позволяет карте на базе GF100 показать результаты даже на уровне Radeon HD 5870, не говоря уже о двухчиповом решении AMD. Видеоплаты на чипах производства Nvidia в этом наборе тестов явно отстают, что является тревожным звоночком для других наших тестов, где важна скорость текстурирования. Посмотрим на результаты несколько более сложных пиксельных программ промежуточных версий:

В тестах пиксельных шейдеров версии 2.a всё даже ещё хуже, если сравнивать со скоростью конкурентов. В сильно зависящем от скорости текстурирования тесте процедурной визуализации воды «Water» используется зависимая выборка из текстур больших уровней вложенности, и карты всегда располагаются по скорости текстурирования, но с поправкой на разную эффективность использования TMU.

Карты на основе чипов RV870 показывают максимальные результаты, ну а скорость GTX 480 оказалась где-то между одночиповой и двухчиповой моделями на GPU предыдущей архитектуры. Слабовато, конечно, но хотя бы быстрее GTX 285, что говорит о более эффективном использовании имеющихся TMU.

Результаты второго теста почти такие же, хотя он более интенсивен вычислительно, и всегда лучше подходил для архитектуры AMD, обладающей большим количеством вычислительных блоков. Современные решения AMD тут далеко впереди, особенно двухчиповый вариант.

GTX 480 обгоняет GTX 285 лишь на 25%, да и отстаёт от двухчиповой модели почти на столько же. Это явно указывает на ограничение производительности GTX 480 из-за малого количества TMU, по сравнению с архитектурой нового поколения. Подтверждаются наши опасения в виде основного недостатка архитектуры GF100.

Direct3D 9: тесты пиксельных шейдеров Pixel Shaders 2.0

Эти тесты пиксельных шейдеров DirectX 9 сложнее предыдущих, они близки к тому, что мы сейчас видим в мультиплатформенных играх, и делятся на две категории. Начнем с более простых шейдеров версии 2.0:

• Parallax Mapping — знакомый по большинству современных игр метод наложения текстур, подробно описанный в статье .
• Frozen Glass — сложная процедурная текстура замороженного стекла с управляемыми параметрами.

Существует два варианта этих шейдеров: с ориентацией на математические вычисления, и с предпочтением выборки значений из текстур. Рассмотрим математически интенсивные варианты, более перспективные с точки зрения будущих приложений:

Это универсальные тесты, зависящие и от скорости блоков ALU и от скорости текстурирования, в них важен общий баланс чипа. Видно, что производительность видеокарт в тесте «Frozen Glass» ограничена не только математикой, но и скоростью текстурных выборок. Ситуация в нём схожа с той, что мы видели чуть выше в «Cook-Torrance», но новая GTX 480 в этот раз гораздо ближе к двухчиповому GTX 295 на основе GPU старой архитектуры Nvidia. С другой стороны, даже одночиповый HD 5870 всё равно далеко впереди.

Во втором тесте «Parallax Mapping» результаты снова очень похожи на предыдущие. Впрочем, в этот раз HD 5870 оторвался от карт Nvidia не так сильно, как в первом тесте. Посмотрим, что будет дальше, но игры обычно многограннее, чем синтетика, и не упираются так явно в одно лишь текстурирование. Но всё-таки для таких устаревших задач количество текстурных модулей в GF100 явно недостаточное. Рассмотрим эти же тесты в модификации с предпочтением выборок из текстур математическим вычислениям, чтобы убедиться в наших промежуточных выводах окончательно:

Картинка в чём-то схожая, но с текстурными выборками карты AMD справляются явно лучше, особенно двухчиповый HD 5970 тут хорош! Сегодняшний герой в виде GTX 480 снова показывает средний между GTX 285 и GTX 295 результат, так как тут ещё более явно виден упор производительности в скорость текстурных блоков, и их количество у GF100 для новой мощной графической архитектуры всё же явно недостаточное.

Но то были устаревшие задачи, с упором в текстурирование, да и не особенно сложные. А сейчас мы рассмотрим результаты ещё двух тестов пиксельных шейдеров — версии 3.0, самых сложных из наших тестов пиксельных шейдеров для Direct3D 9, которые намного показательнее с точки зрения современных эксклюзивных игр на ПК. Тесты отличаются тем, что сильнее нагружают и ALU, и текстурные модули, обе шейдерные программы сложные и длинные, включают большое количество ветвлений:

• Steep Parallax Mapping — значительно более «тяжелая» разновидность техники parallax mapping, также описанная в статье .
• Fur — процедурный шейдер, визуализирующий мех.

Ну наконец-то! Вот тут совсем другое дело. Оба PS 3.0 теста очень сложные, совсем не зависят от ПСП и текстурирования, они чисто математические, но с большим количеством переходов и ветвлений, с которыми, похоже, отлично справляется новая архитектура GF100.

В этих тестах GTX 480 показывает свою реальную силу и обгоняет все решения, кроме нового двухчипового от конкурента. Мало того, GTX 295 в этих сложнейших тестах чуть ли не вдвое медленнее, а GTX 285 вообще втрое! На результаты явно повлияли архитектурные изменения нового графического процессора, направленные на повышение эффективности вычислений.

Итак, с новой архитектурой GF100 мы отмечаем очень большой прирост производительности в сложнейших PS 3.0 тестах. В которых важнее всего не пиковая математическая мощь, которая имеется у решений AMD, а эффективность выполнения сложных шейдерных программ с переходами и ветвлениями. Ну и удвоенная математическая мощь, по сравнению с GT200, тоже сказалась. Очень хороший результат, ведь обогнать решение архитектуры AMD, имеющей большее количество исполнительных блоков ALU, это дорогого стоит.

Direct3D 10: тесты пиксельных шейдеров PS 4.0 (текстурирование, циклы)

Во вторую версию RightMark3D вошли два знакомых PS 3.0 теста под Direct3D 9, которые были переписаны под DirectX 10, а также ещё два новых теста. В первую пару добавились возможности включения самозатенения и шейдерного суперсемплинга, что дополнительно увеличивает нагрузку на видеочипы.

Данные тесты измеряют производительность выполнения пиксельных шейдеров с циклами, при большом количестве текстурных выборок (в самом тяжелом режиме до нескольких сотен выборок на пиксель) и сравнительно небольшой загрузке ALU. Иными словами, в них измеряется скорость текстурных выборок и эффективность ветвлений в пиксельном шейдере.

Первым тестом пиксельных шейдеров будет Fur. При самых низких настройках в нём используется от 15 до 30 текстурных выборок из карты высот и две выборки из основной текстуры. Режим Effect detail — «High» увеличивает количество выборок до 40-80, включение «шейдерного» суперсемплинга — до 60-120 выборок, а режим «High» совместно с SSAA отличается максимальной «тяжестью» — от 160 до 320 выборок из карты высот.

Проверим сначала режимы без включенного суперсемплинга, они относительно просты, и соотношение результатов в режимах «Low» и «High» должно быть примерно одинаковым.

Производительность в этом тесте зависит и от количества и эффективности блоков TMU, и от филлрейта с ПСП в меньшей степени. Результаты в «High» получаются примерно в полтора раза ниже, чем в «Low», как и должно быть по теории. В Direct3D 10 тестах процедурной визуализации меха с большим количеством текстурных выборок решения Nvidia традиционно сильны, но последняя архитектура AMD уже подобралась к ним вплотную.

GTX 480 почти на треть быстрее GTX 285, но не дотягивает до GTX 295, что мы видели и в DX9 тестах. Это говорит скорее о влиянии филлрейта и ПСП, где новое решение Nvidia имеет преимущество над одночиповой картой предыдущей серии. Примерно так же расположен по скорости GF100 и относительно двух карт на основе RV870. Посмотрим на результат этого же теста, но с включенным «шейдерным» суперсемплингом, увеличивающим работу в четыре раза, возможно в такой ситуации что-то изменится, и ПСП с филлрейтом будут влиять меньше:

Включение суперсемплинга теоретически увеличивает нагрузку в четыре раза, и в этот раз Geforce GTX 480 сдаёт позиции, как ни странно. А обе Radeon становятся немного сильнее. Разница между GTX 480 и GTX 285 совсем небольшая, что говорит скорее всего об упоре всё же в текстурирование. Или ПСП, которая у GTX 480 увеличилась по отношению к GTX 285 не слишком сильно. Влияния производительности ALU и эффективного выполнения ветвлений в этом тесте явно не видать.

Второй тест, измеряющий производительность выполнения сложных пиксельных шейдеров с циклами при большом количестве текстурных выборок называется Steep Parallax Mapping. При низких настройках он использует от 10 до 50 текстурных выборок из карты высот и три выборки из основных текстур. При включении тяжелого режима с самозатенением, число выборок возрастает в два раза, а суперсемплинг увеличивает это число в четыре раза. Наиболее сложный тестовый режим с суперсемплингом и самозатенением выбирает от 80 до 400 текстурных значений, то есть в восемь раз больше, по сравнению с простым режимом. Проверяем сначала простые варианты без суперсемплинга:

Данный тест интереснее с практической точки зрения, так как разновидности parallax mapping давно применяются в играх, а тяжелые варианты, вроде нашего steep parallax mapping используются во многих проектах, например, в Crysis и Lost Planet. Кроме того, в нашем тесте, помимо суперсемплинга, можно включить самозатенение, увеличивающее нагрузку на видеочип примерно в два раза, такой режим называется «High».

Диаграмма почти полностью повторяет предыдущую, показаны близкие результаты даже по абсолютным цифрам. В обновленном D3D10 варианте теста без суперсемплинга, GTX 480 чуть лучше справляется с поставленной задачей, чем одночиповый топ предыдущего поколения, но отстаёт от двухчиповой карты GTX 295. Также, новая видеокарта на GF100 немного обгоняет и своего соперника HD 5870, двухчиповый вариант которого становится победителем в абсолютном зачёте.

Посмотрим, что изменит включение суперсемплинга, он всегда вызывает несколько большее падение скорости на картах Nvidia.

При включении суперсемплинга и самозатенения задача получается более тяжёлой, совместное включение сразу двух опций увеличивает нагрузку на карты почти в восемь раз, вызывая большое падение производительности. Разница между скоростными показателями несколько видеокарт изменилась, включение суперсемплинга сказывается как и в предыдущем случае — карты производства AMD явно улучшили свои показатели относительно решения Nvidia.

Обе двухчиповые карты остаются впереди GTX 480, но в этот раз новое решение немного проигрывает и своему прямому конкуренту HD 5870. Похоже, что так оно и будет в игровых тестах — где-то GTX 480 окажется далеко впереди, а где-то — немного отстанет. Впрочем, карта на GF100 хотя бы обгоняет свою предшественницу, в лёгком режиме заметно, а в тяжёлом — совсем чуть-чуть. Архитектурные изменения в новом GPU компании Nvidia не дали особенного преимущества в этих тестах, к сожалению.

Direct3D 10: тесты пиксельных шейдеров PS 4.0 (вычисления)

Следующая пара тестов пиксельных шейдеров содержит минимальное количество текстурных выборок для снижения влияния производительности блоков TMU. В них используется большое количество арифметических операций, и измеряют они именно математическую производительность видеочипов, скорость выполнения арифметических инструкций в пиксельном шейдере.

Первый математический тест — Mineral. Это тест сложного процедурного текстурирования, в котором используются лишь две выборки из текстурных данных и 65 инструкций типа sin и cos.

А вот в математических тестах мы должны увидеть большие изменения, так как графический процессор GF100 отличается удвоенной мощью ALU, по отношению к GT200. Впрочем, теоретически решения AMD в наших синтетических тестах должны быть ещё быстрее, так как в вычислительно сложных задачах современная архитектура AMD имеет явное преимущество перед конкурентами от Nvidia. Подтверждается положение и в этот раз, новая плата GTX 480 хотя и сократила разрыв между картами Nvidia и AMD, но он остался более чем полуторакратным.

А вот сравнение с GTX 285 и GTX 295 получилось интересное. Ни двукратной разницы с предыдущей одночиповой, ни обгона старой двухчиповой карты предыдущего поколения у Nvidia в этот раз не получилось. Подтверждается вывод о том, что данный тест не полностью зависит от скорости ALU, но и на разницу в ПСП результаты не списать. У GF100 получилось лишь 38% прироста по сравнению с GTX 285, что весьма странно и очень-очень мало, как нам кажется.

Рассмотрим второй тест шейдерных вычислений, который носит название Fire. Он тяжелее для ALU, и текстурная выборка в нём только одна, а количество инструкций типа sin и cos увеличено вдвое, до 130. Посмотрим, что изменилось при увеличении нагрузки:

Во втором тесте скорость рендеринга ограничена почти исключительно производительностью шейдерных блоков, но всё же разница между GTX 285 и GTX 480 слишком мала — всего 58%, хотя теоретически должно быть ближе к двукратной разнице. Но новое решение хотя бы догнало двухчиповую GTX 295, в отличие от предыдущего теста. Впрочем, конкуренты в лице Radeon HD 5870 и уж тем более HD 5970 в этом тесте показывают скорость ещё значительно выше.

Подводим итог по математическим D3D10 тестам. Все видеокарты Nvidia далеко позади, даже новый GF100 медленнее конкурента в пиковых синтетических задачах почти вдвое! И всё это несмотря на то, что GTX 480 быстрее одночипового варианта GTX 285 теоретически почти вдвое. Реальность показывает гораздо меньшую цифру, и даже приблизиться к картам AMD по простым математическим тестам Nvidia не удалось.

В общем, итог по предельным математическим вычислениям остаётся неизменным и в этот раз — явное и неоспоримое преимущество решений компании AMD, которое не изменил выход линейки GTX 400. Посмотрим на результаты тестирования геометрических шейдеров — уж там-то новое решение должно быть сильно, как никакое другое.

Direct3D 10: тесты геометрических шейдеров

В пакете RightMark3D 2.0 есть два теста скорости геометрических шейдеров, первый вариант носит название «Galaxy», техника аналогична «point sprites» из предыдущих версий Direct3D. В нем анимируется система частиц на GPU, геометрический шейдер из каждой точки создает четыре вершины, образующих частицу. Аналогичные алгоритмы должны получить широкое использование в будущих DirectX 10 играх.

Изменение балансировки в тестах геометрических шейдеров не влияет на конечный результат рендеринга, итоговая картинка всегда абсолютно одинакова, изменяются лишь способы обработки сцены. Параметр «GS load» определяет, в каком из шейдеров производятся вычисления — в вершинном или геометрическом. Количество вычислений всегда одинаково.

Рассмотрим первый вариант теста «Galaxy», с вычислениями в вершинном шейдере, для трёх уровней геометрической сложности:

Соотношение скоростей при разной геометрической сложности сцен примерно одинаковое у всех решений, производительность соответствует количеству точек, с каждым шагом падение FPS составляет около двух раз. Задача для современных видеокарт не особенно сложная, а производительность в целом ограничена скоростью обработки геометрии и не упирается в пропускную способность памяти.

И вот тут новый графический процессор показывает свою настоящую силу. Geforce GTX 480 во всех режимах показывает близкие к двухчиповому решению конкурента результаты, в полтора раза обгоняя и HD 5870 и двухчиповую карту на базе GT200. Отличный результат! Как и ожидалось, выполнение геометрических шейдеров у GF100 весьма и весьма эффективное, примерно в 2,5 раза быстрее, чем может GT200. Посмотрим, изменится ли ситуация при переносе части вычислений в геометрический шейдер:

Нет, цифры при изменении нагрузки в этом тесте почти не изменились. Все карты в этом тесте не замечают изменения параметра GS load, отвечающего за перенос части вычислений в геометрический шейдер, и показывают аналогичные предыдущей диаграмме результаты. Смотрим, что изменится в следующем тесте, который предполагает большую нагрузку именно на геометрические шейдеры.

«Hyperlight» — это второй тест геометрических шейдеров, демонстрирующий использование сразу нескольких техник: instancing, stream output, buffer load. В нем используется динамическое создание геометрии при помощи отрисовки в два буфера, а также новая возможность Direct3D 10 — stream output. Первый шейдер генерирует направление лучей, скорость и направление их роста, эти данные помещаются в буфер, который используется вторым шейдером для отрисовки. По каждой точке луча строятся 14 вершин по кругу, всего до миллиона выходных точек.

Новый тип шейдерных программ используется для генерации «лучей», а с параметром «GS load», выставленном в «Heavy» — ещё и для их отрисовки. То есть, в режиме «Balanced» геометрические шейдеры используются только для создания и «роста» лучей, вывод осуществляется при помощи «instancing», а в режиме «Heavy» выводом также занимается геометрический шейдер. Сначала рассматриваем лёгкий режим:

Обе двухчиповые конфигурации показали себя в этом тесте как обычно, что Geforce GTX 295, что Radeon HD 5970. Видимо, с методом многочипового рендеринга AFR этот тест несовместим вообще. В остальном относительные результаты в разных режимах соответствуют нагрузке: во всех случаях производительность неплохо масштабируется и близка к теоретическим параметрам, по которым каждый следующий уровень «Polygon count» должен быть менее чем в два раза медленней.

В этом тесте производительность нового Geforce GTX 480 лишь немного превосходит скорость Radeon HD 5870 в сложном режиме, зато в лёгких разница заметна больше. Сравнивать GTX 480 с GTX 285 на основе GPU предыдущего поколения вообще смешно, новый видеочип оказывается быстрее примерно в два раза.

Цифры должны измениться на следующей диаграмме, в тесте с более активным использованием геометрических шейдеров. Также будет интересно сравнить друг с другом результаты, полученные в «Balanced» и «Heavy» режимах.

Настало время ещё раз удивиться возможностям GF100 по обработке геометрии и скорости исполнения геометрических шейдеров. Вот это — как раз тот результат, ради которого были сделаны глобальные изменения в графическом конвейере GF100. Хотя исполнение геометрических шейдеров было неплохо улучшено и в GT200 и в RV870, но GF100 просто рвёт их на куски в этой задаче.

Новое решение GTX 480 в этом тесте почти вдвое быстрее, чем Radeon HD 5870 и до 2,75 раз быстрее своей одночиповой предшественницы GTX 285. Инженеры компании Nvidia постарались повысить эффективность предыдущей архитектуры по обработке геометрии, и это им явно удалось. Все предыдущие решения просто не способны на столь же эффективное исполнение геометрических шейдеров. Что же будет в тестах тесселяции, которые должны показать ещё большую разницу, исходя из теории? Но не будем заглядывать слишком далеко вперёд.

Direct3D 10: скорость выборки текстур из вершинных шейдеров

В тестах «Vertex Texture Fetch» измеряется скорость большого количества текстурных выборок из вершинного шейдера. Тесты схожи по сути и соотношение между результатами карт в тестах «Earth» и «Waves» должно быть примерно одинаковым. В обоих тестах используется на основании данных текстурных выборок, единственное существенное отличие состоит в том, что в тесте «Waves» используются условные переходы, а в «Earth» — нет.

Рассмотрим первый тест «Earth», сначала в режиме «Effect detail Low»:

Предыдущие исследования показали, что на результаты этого теста влияет и скорость текстурирования и пропускная способность памяти. Но разница между решениями совсем небольшая. GTX 480 показывает схожий с двухчиповой GTX 295 результат, немного опережает HD 5870, но совсем немного уступает во всех режимах наиболее производительной в этом тесте карте Radeon HD 5970. Результаты явно странные... Посмотрим на производительность в этом же тесте с увеличенным количеством текстурных выборок:

Взаимное расположение карт на диаграмме немного изменилось, это видно по немного ухудшившимся показателям почти всех карт. Кроме рассматриваемой сегодня GTX 480. Она почти не потеряла в производительности относительно этого же теста в лёгких условиях. Вот что значит — увеличенная эффективность текстурных модулей и особенно подсистемы кэширования. Теперь новая карта на GF100 быстрее всех при среднем и большом количестве полигонов и наравне с двухчиповыми картами в наиболее простом режиме.

Рассмотрим результаты второго теста текстурных выборок из вершинных шейдеров. Тест «Waves» отличается меньшим количеством выборок, зато в нём используются условные переходы. Количество билинейных текстурных выборок в данном случае до 14 («Effect detail Low») или до 24 («Effect detail High») на каждую вершину. Сложность геометрии изменяется аналогично предыдущему тесту.

Интересно, что результаты в тесте «Waves» не похожи на те, что мы видели на предыдущих диаграммах. Преимущество продукции AMD несколько усилилось, и теперь GTX 480 показывает схожую с HD 5870 и Geforce GTX 295 производительность, немного проигрывая конкуренту в тяжёлом режиме. Предыдущее топовое решение Nvidia на одном чипе осталось позади, новая модель семейства Geforce GTX 400 опережает её, хоть и не в разы. Рассмотрим второй вариант этого же теста:

Изменений снова почти нет, хотя с ростом сложности условий результаты новейшего графического процессора Nvidia во втором тесте вершинных выборок стали чуть лучше, относительно скорости видеокарт AMD. Перевес над HD 5870 хоть и небольшой, но есть, да и с Geforce GTX 295 новая одночиповая карта справилась, за исключением самого лёгкого режима.

3DMark Vantage: Feature тесты

В данный обзор мы снова решили включить синтетические тесты из пакета 3DMark Vantage . Пакет хоть уже и не новый, но его feature тесты обладают поддержкой D3D10 и интересны уже тем, что отличаются от наших. При анализе результатов нового решения Nvidia в этом пакете мы сможем сделать какие-то новые и полезные выводы, ускользнувшие от нас в тестах семейства RightMark.

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.

Показатели производительности в этом тесте не соответствуют тому, что мы видели в своих аналогичных тестах, даже с учетом разных форматов: у нас используется целочисленный буфер с 8-бит на компоненту, а в тесте Vantage — 16-бит с плавающей точкой. Цифры Vantage скорее показывают не производительность блоков ROP, а примерную величину пропускной способности памяти. Для двухчиповых карт всё несколько сложнее, GTX 295 показывает меньшую цифру, чем должна.

Результаты теста примерно соответствуют теоретическим цифрам, и зависят от ширины шины памяти, её типа и частоты. GTX 285 показывает неплохой результат из-за применения 512-битной памяти, а GTX 480 не слишком сильно её опережает из-за того, что GDDR5 память работает на не особенно высокой частоте, и ширина шины памяти соответствует 384-бит. Ну и Radeon HD 5870 тоже где-то там недалеко, хотя у неё лишь 256-битная шина памяти, зато GDDR5 довольно быстрая.

Несмотря на использование GDDR5 памяти с большей ПСП, новое решение Nvidia вместе с HD 5870 показывает результат лишь немного выше уровня GTX 285, имеющего 512-битную шину и GDDR3 память. Это может служить потенциальным ограничением производительности в случае использования буферов рендеринга в FP16 формате, что массово наблюдается в современных играх.

Feature Test 3: Parallax Occlusion Mapping

Один из самых интересных feature тестов, так как подобная техника уже используется в играх. В нём рисуется один четырехугольник (точнее, два треугольника), с применением специальной техники Parallax Occlusion Mapping, имитирующей сложную геометрию. Используются довольно ресурсоёмкие операции по трассировке лучей и карта глубины большого разрешения. Также эта поверхность затеняется при помощи тяжёлого алгоритма Strauss. Это тест очень сложного и тяжелого для видеочипа пиксельного шейдера, содержащего многочисленные текстурные выборки при трассировке лучей, динамические ветвления и сложные расчёты освещения по Strauss.

Тест отличается от других тем, что зависит не только от шейдерной мощности, эффективности исполнения ветвлений и скорости текстурных выборок по отдельности, а от всего понемногу. И для достижения высокой скорости важен грамотный баланс блоков GPU и ПСП видеопамяти. Сильно влияет на тест и эффективность выполнения ветвлений в шейдерах.

К сожалению, GTX 480 показывает посредственный результат в этом тесте, лишь на 23% быстрее, чем предыдущее решение на одном чипе — GTX 285. Представленная сегодня видеоплата Nvidia отстаёт и от двухчиповой GTX 295, и от главного конкурента Radeon HD 5870, а двухчиповый HD 5970 вообще остался недосягаемым.

Не очень понятно, что повлияло так негативно на результаты этого теста. Возможно, виновата низкая скорость текстурных выборок, которые активно используются в тесте, так как эффективность ветвлений у GF100 довольно высока, что доказали наши тесты пиксельных шейдеров третьей версии. Решения Nvidia всегда были эффективны в этом тесте, но HD 5870 обгоняет даже новую GTX 480. Может быть, в тестах физических симуляций GF100 покажет себя с лучшей стороны?

Feature Test 4: GPU Cloth

Тест интересен тем, что рассчитывает физические взаимодействия (имитация ткани) при помощи видеочипа. Используется вершинная симуляция, при помощи комбинированной работы вершинного и геометрического шейдеров, с несколькими проходами. Используется stream out для переноса вершин из одного прохода симуляции к другому. Таким образом, тестируется производительность исполнения вершинных и геометрических шейдеров и скорость stream out.

Сразу можно отбросить показатели двухчиповых карт, они явно соответствуют скорости одночиповых аналогов (каждый чип в HD 5970 и GTX 295 работает на меньшей частоте, чем в HD 5870 и GTX 285). Скорость рендеринга тут зависит от производительности обработки геометрии и исполнения геометрических шейдеров. В этом тесте даже GTX 285 неплохо работает, лишь немного отставая от HD 5870, а уж новая карта GTX 480 вновь показала свои сильные стороны.

GF100 в этом тесте почти вдвое производительнее предыдущего решения, что неплохо соответствует двукратно усиленной шейдерной мощи нового чипа. Преимущество над конкурирующим решением Radeon HD 5870 столь же впечатляющее. В общем, за нашим сегодняшним героем можно закрепить статус лидера по выполнению геометрических шейдеров и скорости обработки геометрии в целом, как и должно быть по теории.

Feature Test 5: GPU Particles

Тест физической симуляции эффектов на базе систем частиц, рассчитываемых при помощи видеочипа. Также используется вершинная симуляция, каждая вершина представляет одиночную частицу. Stream out используется с той же целью, что и в предыдущем тесте. Рассчитывается несколько сотен тысяч частиц, все анимируются отдельно, также рассчитываются их столкновения с картой высот. Аналогично одному из тестов нашего RightMark3D 2.0, частицы отрисовываются при помощи геометрического шейдера, который из каждой точки создает четыре вершины, образующих частицу. Но тест больше всего загружает шейдерные блоки вершинными расчётами, также тестируется stream out.

Налицо даже ещё более сильный результат. В синтетических тестах имитации тканей и частиц пакета Vantage, где используются геометрические шейдеры, новый чип GF100 просто оставляет в пыли всех своих соперников. В этот раз он опережает предыдущий графический процессор Nvidia почти втрое, а конкурирующий Radeon HD 5870 показывает в тесте имитации частиц примерно вдвое худший результат.

Результаты мультичипов снова такие же — и у карты AMD, и у Nvidia явно не работает метод мультичипового рендеринга, так как результаты расчётов текущего кадра используются в следующем, что не даёт начать его рассчитывать до того, как закончится рендеринг текущего. В этом — очевидная слабость двухчиповых карт, они не могут работать эффективно, когда в кадре используются данные из предыдущего.

Feature Test 6: Perlin Noise

Последний feature тест пакета Vantage является математически-интенсивным тестом видеочипа, он рассчитывает несколько октав алгоритма Perlin noise в пиксельном шейдере. Каждый цветовой канал использует собственную функцию шума для большей нагрузки на видеочип. Perlin noise — это стандартный алгоритм, часто используемый в процедурном текстурировании, он использует очень много математических расчётов.

Математический feature тест из пакета тестов компании Futuremark показывает чистую производительность видеочипов в предельных задачах. Показанная в нём производительность неплохо соответствует тому, что должно получаться по теории, и частично соответствует тому, что мы видели выше в собственных математических тестах из RightMark 2.0. Но в этом тесте разница между решениями ещё больше.

Так, в этом математическом тесте GTX 480 на базе нового GF100 наконец-то обогнал GTX 285 ровно вдвое, что соответствует теории. А вот от HD 5870 отставание нового решения оказалось слишком большим — 1,7 раза. Это мы ещё двухчиповый HD 5970 не рассматриваем...

В общем, видеокарты AMD закономерно всухую выигрывают у конкурентов от Nvidia этот тест, но новое решение на основе графического процессора Nvidia GF100 всё-таки смогло к нему приблизиться. Напомним, что этот математический тест довольно прямолинеен и призван показать производительность, близкую к пиковой теоретической. В более сложных вычислительных тестах, таких как физические расчёты, получается несколько иная картина. А вот простая, но интенсивная математика, выполняется на картах AMD значительно быстрее.

Direct3D 11: вычислительные и геометрические шейдеры

Чтобы протестировать новые решения компаний Nvidia и AMD в задачах, использующих возможности DirectX 11, мы воспользовались примерами из пакетов для разработчиков (SDK) от Microsoft, AMD и Nvidia, а также некоторыми демонстрационными программами этих компаний.

Сначала рассмотрим тесты, использующие новый тип шейдеров — вычислительные (Compute). Их появление — одно из наиболее важных нововведений в последних версиях DX API, они используются для различных задач: постобработки, симуляций и т.п. В первом тесте показан пример HDR рендеринга с tone mapping из DirectX SDK с постобработкой, использующей пиксельные или вычислительные шейдеры.

Нужно признать явную победу одночипового решения AMD над новой видеокартой Nvidia Geforce GTX 480 в этом тесте. Анонсированная сегодня плата на новом чипе GF100 отстаёт от конкурирующего Radeon HD 5870 в обоих режимах, и с использованием пиксельного, и с использованием вычислительного шейдеров. Причём отставание довольно ощутимое — до полутора раз. У двухчипового HD 5970 в этом тесте работает только один GPU, поэтому его результат даже ниже, чем у HD 5870.

Второй тест вычислительных шейдеров также взят из DirectX SDK от Microsoft, в нём показана расчётная задача гравитации N тел (N-body) — симуляция динамической системы частиц, на которую воздействуют физические силы, такие как гравитация.

И в этом вычислительном тесте новое решение Nvidia снова проигрывает ближайшему конкуренту в лице Radeon HD 5870. В данном случае — около 25%, что также довольно много. Двухчиповый HD 5970 в очередной раз не может показать свои возможности, и ограничивается работой одного из двух установленных на плате GPU.

Следующий тест — демонстрационная программа от Nvidia под названием Realistic Character Hair. В ней используется не чисто синтетический код вычислительных или геометрических шейдеров, а комплекс геометрических и вычислительных шейдеров и тесселяции, поэтому он несколько ближе к реальным задачам, чем чистая синтетика первых двух тестов.

А вот в этом тесте новый графический процессор Nvidia показывает отличный результат, значительно опережая одночиповый Radeon HD 5870 и двухчиповый HD 5970, второй GPU которого снова не сработал. При этом интересна не только сама по себе разница в производительности между одночиповыми картами до 1,5-1,8 раз, но и разное их поведение при включении аппаратной тесселяции.

Новая видеокарта Geforce GTX 480 на базе чипа GF100 в таком случае ускоряется при включении тесселяции на 15%, а решение AMD на основе RV870 замедляется почти на 5%. Иными словами, в данном случае тесселяция для решения Nvidia выгодна, а для AMD — нет. Видимо, сказывается различная организация геометрического конвейера, к рассмотрению производительности которого мы сейчас и переходим.

Direct3D 11: производительность тесселяции

Самым важным нововведением в Direct3D 11 по праву считается аппаратная тесселяция. Мы очень подробно рассматривали её в своей теоретической статье про Nvidia GF100. Существует несколько различных схем разбиения графических примитивов (тесселяции). Например, phong tessellation, PN triangles, Catmull-Clark subdivision.

Тесселяцию уже начали использовать в первых DirectX 11 играх, таких как STALKER: Зов Припяти, DiRT 2, Aliens vs Predator, Metro 2033. В некоторых из них тесселяция используется для моделей персонажей (все игры жанра FPS из перечисленных), в других — для имитации реалистичной водной поверхности (DiRT 2). Схема PN Triangles используется в STALKER: Зов Припяти, в Metro 2033 — Phong tessellation. Эти методы сравнительно быстро и просто внедряются в процесс разработки игр и существующие движки, что и было проделано.

Первым тестом тесселяции у нас будет пример Detail Tessellation из ATI Radeon SDK. Собственно, он показывает не только тесселяцию, но и две разные техники бампмаппинга: обычное наложение карт нормалей и parallax occlusion mapping. Что ж, сравним DirectX 11 решения от Nvidia и AMD в различных условиях:

Первым же выводом напрашивается следующий: попиксельная техника parallax occlusion mapping (средние столбики на диаграмме) и на Geforce GTX 480 и на RADEIN HD 5870 выполняется менее эффективно, чем тесселяция (нижние столбики). То есть, имитация геометрии при помощи пиксельных расчётов обеспечивает меньшую производительность, чем реальная геометрия, отрисованная при помощи тесселяции. Это к слову о перспективности тесселяции там, где сейчас используется parallax mapping.

Далее, что касается производительности GTX 480 и карт AMD относительно друг друга. Двухчиповый HD 5970 опережает одночиповые варианты, что вполне понятно. А вот GTX 480 впереди HD 5870 на 5-15%. Больше при включенной тесселяции, меньше при попиксельных расчётах. Что соответствует нашим ожиданиям — в играх с поддержкой только DX9 или DX10 разница между GTX 480 и HD 5870 тоже должна быть меньше, чем в DX11 играх с тесселяцией.

Вторым тестом на производительность тесселяции у нас будет ещё один пример для 3D-разработчиков из ATI Radeon SDK — PN Triangles. Собственно, оба примера входят также и в состав DX SDK, так что на их основе будут создавать свой код множество игровых разработчиков. Этот пример мы протестировали с различным коэффициентом разбиения (tessellation factor), чтобы понять, как сильно влияет его изменение на общую производительность.

В этом примере, пожалуй, мы впервые увидели настоящую геометрическую мощь графической архитектуры GF100. Да, это лишь синтетический тест и такие экстремальные коэффициенты разбиения вряд ли будут использоваться поначалу. Но синтетика для того и нужна, чтобы помочь оценить перспективность решений в будущих задачах.

И Geforce GTX 480 тут отлично показывает, на что способен GF100 в задачах тесселяции. Единственный чип в разы опережает двухчиповую карту конкурента. Преимущество над HD 5970 достигает четырёх раз, а одночиповая HD 5870 в этом тесте повержена с просто разгромным счётом. По сути, GF100 позволяет использовать коэффициент тесселяции на несколько ступеней больше, по сравнению с RV870. Вот что значит архитектура, специально разработанная с учётом возможностей нового API в виде тесселяции.

Но давайте рассмотрим ещё один тест — демонстрационную программу Nvidia Realistic Water Terrain, также известную как Island. Кстати, автор этой программы — известный 3D-энтузиастам Тимофей Чеблоков aka Smalltim. Его демка Island использует тесселяцию и карты смещения (displacement mapping) для рендеринга реалистично выглядящей поверхности океана и ландшафта. Смотрится она просто отлично:

Вообще, Island не является чистым синтетическим тестом для тесселяции, а содержит и довольно сложные пиксельные и вычислительные шейдеры, поэтому разница в производительности может быть меньше, чем в предыдущем случае, но зато это положение будет ближе к реальности.

В данном случае мы протестировали демо при четырёх разных коэффициентах тесселяции, здесь эта настройка названа Dynamic Tessellation LOD. Если при самом низком коэффициенте разбиения карта на GF100 лишь немного опережает одночиповый вариант от AMD, и даже уступает HD 5970, то при росте коэффициента разбиения и итоговой сложности сцены производительность GTX 480 снижается далеко не так сильно, как скорость рендеринга у конкурирующих решений.

В итоге мы снова получили ситуацию, когда чип GF100 новой графической архитектуры Nvidia обеспечивает схожую с RV870 производительность тесселяции при значительно отличающейся сложности сцены. Так, при максимальном коэффициенте LOD равном 100 в этой программе GTX 480 показывает такую же производительность, как и Radeon HD 5870, но при коэффициенте лишь 25 — то есть при в несколько раз большем количестве треугольников (28 млн. против 4 млн. в данном случае). Это просто огромная разница!

Выводы по синтетическим тестам

По результатам проведённых синтетических тестов новой модели Nvidia Geforce GTX 480, основанной на графическом процессоре GF100, а также результатам других моделей видеокарт основных производителей видеочипов, мы можем сделать вывод о том, что это — очень мощная графическая архитектура Nvidia, которая отличается значительно улучшенными производительностью и возможностями. Новые модели видеокарт на основе GF100 стали одними из самых быстрых среди всех одночиповых.

Увеличенное количество блоков обработки геометрии и их параллельная работа позволили значительно улучшить производительность тесселяции и геометрических шейдеров. В синтетических задачах тесселяции новому решению компании Nvidia просто нет равных. Конкуренту не помогает даже двухчиповое решение, а уж при сравнении видеоплат с одним GPU, решение на основе GF100 выигрывает в таких тестах у лучшей карты на основе RV870 до 4-6 раз. И до выхода архитектуры конкурента, специально усиленной для эффективной обработки геометрии, ситуация не изменится.

Если же судить о производительности в 3D-приложениях без тесселяции, то можно предположить, что в игровых тестах будет то же самое, что и в наших синтетических — где-то Geforce GTX 480 окажется впереди конкурента, а где-то — немного отстанет. Причём слишком больших проигрышей быть не должно, так как нет игр, которые были бы полностью ограничены математическими вычислениями или производительностью текстурных выборок — единственными параметрами, по которым к архитектуре GF100 у нас возникают некоторые вопросы.

В синтетических тестах тесселяции, геометрических шейдеров и физических расчётов (имитации тканей и частиц в пакете Vantage, где также используются геометрические шейдеры), новый чип Nvidia GF100 значительно сильнее других. Как и в других вычислительных тестах со сложными программами. А вот прямолинейная математика вроде чисто вычислительных тестов из RightMark или Vantage, как и ожидалось, была проиграна решениям AMD, и отставание у Nvidia до сих пор приличное. Получается, что GF100 приблизился к CPU по своим особенностям, стал ещё универсальнее (вспоминаем про C++ и кэширование как у CPU), но по сравнению с RV870 он обладает несколько меньшей «числодробильной» мощью, которой всегда отличались GPU от CPU.

Сравнительно невысокая пиковая вычислительная и текстурная производительность, которые мы отметили в нашей статье, приводит к отставанию от конкурента в некоторых искусственных тестах, но в целом GTX 480 показала весьма приличные результаты, которые должны подтвердиться в следующей части нашего материла. В ней вы ознакомитесь с тестами свежего решения компании Nvidia, основанного на новом GPU, в самых современных игровых приложениях.

Предполагаем, что игровые результаты будут примерно соответствовать нашим выводам, сделанным при анализе результатов синтетических тестов. Хотя разницы в разы не будет, потому что скорость рендеринга в играх зачастую зависит сразу от нескольких характеристик видеокарт, и гораздо сильнее зависит от филлрейта и пропускной способности памяти, чем синтетика. Думаем, что модель Geforce GTX 480 должна немного опережать своего одночипового конкурента Radeon HD 5870 в играх без тесселяции и уж точно будет впереди в тестах с её применением.

Когда у любителя ресурсоёмких динамических приложений возникает желание насладиться прохождением очередной новинки игрового мира, он непременно задумается о возможностях собственного видеоадаптера, установленного в системном блоке. Ведь, как показывает практика, бюджетным устройствам и начальному игровому классу всё труднее приходится справляться с поставленными задачами. Выход тут один - приобрести видеокарту High-End класса GTX 480 и на 5-10 лет забыть о проблемах, связанных с торможением в ресурсоёмких игрушках. Характеристики, отзывы, обзор и сравнение с продуктами конкурента помогут покупателям сделать правильный выбор.

Технические характеристики

Чип с кодовым названием Fermi и маркировкой GF100 построен с использованием 40-нанометровой технологии, которая позволила производителю не только разместить на кристалле больше транзисторов (3,2 миллиарда), а и снизить энергопотребление игрового устройства GeForce GTX 480. Характеристики тепловыделения не превышают 250 Ватт, что для High-End класса является великолепным показателем. Видеоадаптер оснащён четырьмя кластерами обработки графических данных, имеет 15 потоковых мультипроцессоров и 480 ядер CUDA. Графический процессор, в заводском исполнении, работает на частоте 700 МГц. Видеопамять создана на чипах GDDR5, имеет объём 1,5 Гб и работает по 384-битной шине. Эффективная частота памяти составляет 3696 МГц.

Поддерживаемые технологии

Слабым звеном в игровом видеоадаптере является поддержка библиотек API DirectX 11. Именно эта характеристика и портит многим потенциальным покупателям общее впечатление о продуктах с чипом GTX 480. К достоинствам можно отнести поддержку видеокартой шейдеров версии 5.0 и внедрение современных технологий, отвечающих за работу с 3D-виртуализацией (3D Vision, Blu Ray 3D и их аналоги).

Довольно интересное нововведение произвела компания Nvidia, внедрив в устройство технологию 3D Surround. Производитель уверяет, что теперь владельцам можно подключить к видеокарте три устройства для отображения видео и задействовать для просмотра изображения очки 3D Vision. Правда, судя по отзывам владельцев, данной технологии ещё далеко до совершенства, поэтому все эти новые разработки, которые связаны с 3D, вызывают лишь недовольства со стороны покупателей. Ведь никто не желает переплачивать за технологии, которые не будут использованы.

Раскрытие потенциала графического ускорителя

Для графического ускорителя GTX 480 характеристики производительности всей системы являются критичными. В первую очередь речь идёт о процессоре, который должен иметь частоту выше 3 ГГц и иметь на одной платформе 4 отдельных ядра. Производитель Nvidia в своих рекламных видеороликах использует кристалл Intel Core I7 (695 Extreme), соответственно, для раскрытия потенциала видеоадаптера, пользователь должен иметь в наличии аналогичный по производительности процессор.

К оперативной памяти никаких ПРЕТЕГЗИЙ нет, однако в своих отзывах пользователи уверяют, что большинству современных игрушек требуется не менее 8 Гб. Что касается жёсткого диска, то здесь всё понятно без комментариев - только твердотельный накопитель SSD сможет обеспечить достойную производительность всей системы. Возникнуть проблемы могут и с блоком питания. Эксперты рекомендуют обратить внимание не на мощность устройства (она должна быть не менее 750 Вт), а на наличие мощной 12-вольтовой линии, иначе из-за провала по питанию владелец может лишиться видеокарты.

Представитель мобильного рынка

Стоит отметить, что в ноутбуках используется видоизменённый графический ускоритель на базе чипа GTX 480. Характеристикиего значительно отличаются от дискретного устройства, созданного под персональные компьютеры. Во-первых, производитель уменьшил количество CUDA ядер с 480 до 352 штук, что значительно отразилось на общей производительности мобильной платформы (снижение порядка 20% при тестировании синтетическими тестами). Также производитель уменьшил пропускную способность шины памяти, ограничив её стандартными для большинства видеокарт среднего класса 256 битами.

Что касается задействованных технологий, включая поддержку современных библиотек, то здесь всё осталось без изменений. Естественно, большинству покупателей интересна производительность ноутбука, а не его возможности в работе с 3D. Поэтому данные изменения не остались незамеченными для многих пользователей и, судя по их отзывам, установленный чип вряд ли сможет привлечь к себе внимание многих покупателей.

Крылатые качели

После выхода на рынок видеоадаптеров 5-го поколения многие энтузиасты бросились проводить сравнения их с топовыми устройствами предыдущего класса, поэтому самым популярным в средствах массовой информации является сравнение: GTX 480 vs GTX 570. В своих отзывах многие владельцы графического ускорителя 4-го поколения уверяют окружающих, что компания Nvidia поступила с ними нечестно, ведь при изучении технических характеристик обоих устройств окажется, что они практически идентичны, но стоимость видеокарт разная (480 GTX дороже).

Удивительно, что при сравнении в синтетических тестах, видеоадаптер GTX 570 обходит по производительности флагмана 4-го поколения. Проводя по GTX 480 обзор производительности в ресурсоёмких динамических играх, можно сделать вывод: ситуация изменяется в корне. Любители таких приложений, как GTA 5, Metro 2033, Dirt 2 с топовым представителем 4-го поколения смогут насладиться игрой на максимальных настройках с большой частотой кадров. А вот владельцам GTX 570 удастся запустить приложение лишь с высоким качеством.

Шаг через поколение

Что касается сравнения GTX 480 vs GTX 650, то результат можно предсказать и без проведения каких-либо тестирований. Пусть последний представитель и 6-го поколения, однако, он относится к среднему игровому классу, и у него просто нет ни одного шанса вырвать победу у флагмана Nvidia 480 GTX. В синтетических тестах GTX 650 продемонстрирует показатели, которые окажутся минимум на 30-35% ниже, чем у противника.

Правда, в ресурсоёмких динамических играх ситуацию можно немного исправить, разогнав представителя 6-го поколения как по памяти, так и по ядру. Судя по отзывам энтузиастов, разрыв в производительности можно сократить вдвое. Вот только никто не мешает и владельцам GTX 480 поднять мощность видеоадаптера разгоном, а потенциал у флагмана есть, и он значительно больший, нежели у представителей недорогого сегмента. Если покупатель стоит перед таким выбором (взять 480 GTX или 650 GTX), то первый представитель Nvidia предпочтительнее, пусть он и старше своего оппонента на несколько лет.

Очевидное превосходство

Довольно странно может выглядеть сравнение флагмана 4-го поколения с представителем среднего игрового класса 700-й серии видеокарт. Однако есть отчаянные пользователи, желающие увидеть сравнение двух производительных устройств GTX 480 vs GTX 760. Логично предположить, что в результате перехода на новый техпроцесс (с 40 на 28 нанометров), представитель 7-й серии очень легко обойдёт конкурента во всех тестах, как синтетических, так и игровых.

А если взять во внимание, что производитель разместил на одном кристалле GTX 760 1152 процессора CUDA, то все сомнения сразу исчезнут. Не стоит забывать, что, начиная с 700-й серии, графические процессоры Nvidia прошли психологический барьер 1000 МГЦ и оснащают все видеокарты объёмом памяти не менее 2 Гб. Однозначно в таком сравнении у представителя GTX 480 просто нет шансов на победу.

В заключение

Подводя итоги по представителю High-End 4-го поколения, можно сделать несколько выводов. Во-первых, владельцам данного видеоадаптера нет смысла переходить на видеокарты 500-й и 600-й серии. Однако, если покупатель стоит перед выбором - взять графический ускоритель 7-го поколения или отдать предпочтение GTX 480, - отзывы владельцев и множество проведённых энтузиастами тестов рекомендуют приобретать видеокарту 7-й серии.

Подробный экскурс в архитектуру и технологические особенности GF100 мы делали в прошлой статье , здесь же остановимся только на 3D Vision. Соответствующий комплект существует уже больше года, и читатели нашей новостной ленты скорее всего знают о его основных особенностях. В таком случае можно спокойно перейти к следующему разделу. Однако на нашем сайте не выходил материал, посвященный данной технологии, и анонс новых видеокарт NVIDIA является отличным поводом рассказать о ней подробнее. Заодно в соответствующем разделе мы посмотрим, как изменилась производительность в стереоскопическом режиме при использовании Fermi.

Глаза человека видят предметы под разными углами. Именно формирующееся в мозгу сочетание двух различных картинок и создает ощущение объема. Конечно, если смотреть одним глазом, то «объем» этот чаще всего никуда не девается, потому как обычно не только стереоскопическое зрение дает нам данные об удаленности того или иного объекта. Однако в непривычной обстановке именно оно может оказаться единственным источником информации о глубине.

С помощью некоторых ухищрений можно заставить человека видеть объем там, где его нет. Для этого нужно показать каждому глазу предназначающееся для него изображение. Тот же предмет, но под разными углами, как в жизни. Самый очевидный способ сделать это – поставить напротив обоих глаз по небольшому дисплею. Именно это делается в различных «шлемах виртуальной реальности». Несмотря на очевидные плюсы, они обладают и недостатками. Эти шлемы дорогие и не очень удобные в использовании. Гораздо привычнее человеку смотреть издалека на экран или монитор. Однако тут тоже надо как-то заставить глаза видеть различные изображения.

Существует метод, не требующий никаких дополнительных приспособлений, кроме специально подготовленного изображения (стереопары). Если, рассматривая их, пытаться сфокусироваться на более близком/далеком предмете, то изображение на мониторе будет раздваиваться. При наличии определенного навыка, можно «совместить» два различных изображения в одной точке, и тогда картинка неожиданно получит объем. Конечно, долго так скрещивать взгляд затруднительно. С середины позапрошлого века существуют специальные устройства, стереоскопы, которые позволяют видеть в стереопаре объемное изображение без таких ухищрений.

Наиболее простым в реализации является метод анаглифов. Предназначенные для различных глаз картинки располагаются на плоскости с небольшим смещением друг относительно друга. При этом их выполняют в контрастирующих цветах (красный и зеленый, например). Если рассматривать эти изображения через очки со стеклами соответствующих цветов, то каждый глаз не будет видеть контрастирующий цвет. Однако этот метод тоже очень утомителен для глаз и не позволяет хоть сколько-нибудь адекватно передать исходные цвета изображения.

В последнее время начали активно внедряться автостереоскопические методы, не требующие никаких очков для просмотра трёхмерного изображения. Они обеспечивают разделение картинки за счет физического/оптического заслонения определенных участков для каждого глаза. Эта технология очень чувствительна к углу, с которого рассматривается изображение. Поэтому основной областью использования автостереоскопических дисплеев на данный момент являются рекламные панели. В ближайшем будущем, возможно, она получит распространение на мобильных устройствах.

Сильнее всего сейчас распространены поляризационные системы. Именно они используются в кинотеатрах RealD, SuperD и IMAX 3D. Изображения, предназначенные для каждого глаза, формируются с помощью по-разному поляризованного света (используется как линейная, так и круговая поляризация). Ну а фильтры, установленные в очках, пропускают только поляризованный определенным образом свет. Оборудование для поляризационных систем довольно дорогое, а вот очки стоят копейки, что и обуславливает высокую популярность этих систем в кинотеатрах. Применяются поляризационные системы и дома, однако домашние варианты обладают значительными недостатками. Обычно для формирования изображения используются мониторы с чересстрочной поляризацией, так что физическое разрешение монитора уменьшается вдвое. К тому же в двухмерном режиме возникают неприятные визуальные артефакты.

Существует также затворная технология. Этот простой и логичный метод был придуман еще в позапрошлом веке, когда не было никаких адекватных способов его реализовать. Идея заключается в том, чтобы демонстрировать на экране изображения, предназначенные для различных глаз попеременно, синхронно с этим перекрывая видимость для другого глаза. При обеспечении должной частоты обновления кадров это дает желанный стереоэффект.

Однако вплоть до появления жидкокристаллических дисплеев применение затворной технологии было очень затруднено. Затем появилась возможность установить эти дисплеи в очки и затемнять с нужной частотой. Но со внедрением затворных очков произошла небольшая задержка. Дело в том, что после появления первых коммерчески доступных образцов ЭЛТ-мониторы очень быстро начали заменяться жидкокристаллическими, которые не могли на тот момент обновлять изображение с частотой 120 Гц. Со временем эта проблема была решена. 120 Гц дисплеи ничуть не хуже подходят для просмотра двухмерных изображений, и даже обычно обеспечивают лучшее время отклика по сравнению с традиционными моделями. Возможно, в будущем они вытеснят на рынке обычные мониторы, и тогда для просмотра стереоскопических изображений достаточно будет купить затворные очки.