NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra - "Король умер, да здравствует король!"

Введение

Несмотря на то, что после анонса NVIDIA GeForce FX5800/5800 Ultra прошло более полугода, первые видеокарты, основанных на этих чипах, появились в продаже всего лишь пару месяцев назад.
Видеокарты на базе NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra вернули компании статус лидера, но большой популярности не получили. Причин тому было несколько: во-первых, они оказались дорогими в сравнении с платами на базе ATI RADEON 9700 Pro, а во-вторых, имели ряд серьезных недостатков - большое тепловыделение как графического ядра, так и микросхем видеопамяти, совершенно нестерпимый шум, серьезные требования к блоку питания компьютера...

Выход нового VPU от ATI, RADEON 9800 Pro (R350), еще более усугубил положение NVIDIA в секторе самых производительных видеокарт: компания получила такого конкурента, который смотрелся выгоднее NV30 по всем показателям: скорость, качество, цена, шум, тепловыделение, и т. д. И если скорость для NVIDIA - по большому счету, лишь вопрос времени, то есть, оптимизации драйверов, то остальные недостатки NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra - вам они прекрасно известны - драйверами устранить невозможно. Судя по всему, именно эти "врожденные" недостатки NV30 заставили компанию отвернуться от своего детища и максимально ускорить выход следующего поколения графических процессоров - NV35.

Итак, сегодня компания NVIDIA анонсировала следующее поколение графических процессоров. Чипы серии NV35, получившие официальное название NVIDIA GeForce FX 5900 / 5900 Ultra, призваны заменить NV30 в секторе самых дорогих и быстрых видеокарт.


В сегодняшнем обзоре мы расмотрим четыре видеокарты на базе самых современных графических чипов от ATI и NVIDIA - RADEON 9700 Pro (R300), RADEON 9800 Pro (R350), NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra и, разумеется, NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra - этот "супертяжеловес" от NVIDIA будет в центре нашего внимания :).

Возможности и особенности NV35

Очевидно, чего-либо революционного от NV35 ожидать не стоит - в распоряжении NVIDIA было слишком мало времени для внесения кардинальных изменений в архитектуру чипа. К тому же, само название чипа говорит о том, что компания и не ставила перед собой таких целей - новый графический процессор является "всего лишь" более производительным воплощением архитектуры NV30, точно так же, как, например, NV25 (GeForce 4) по сути является лишь ускоренной версией NV20 (GeForce3).

Итак, что представляет собой NV35?
Для начала - сравнительных таблица основных характеристик NV35 и NV30:



Первое, что бросается в глаза - в NV35 компания, наконец, применила 256-битный контроллер памяти, отказавшись при этом от DDR II в пользу стандарта DDR. Этим шагом NVIDIA убила сразу целое стадо (а может быть, стаю, косяк или табун - что вам больше нравится) зайцев. Пересчитаем тела убитых животных по пальцам:
Во-первых, из-за удвоения ширины шины памяти её пиковая пропускная способность увеличилась, пусть и не в два раза, а "всего лишь" на 70%, поскольку микросхемы памяти стандарта DDR, работающие на частоте 1000 (500 DDR) МГц, пока еще недоступны.
Во-вторых, отказ от микросхем DDR II в пользу менее дорогих DDR SDRAM позволил снизить будущие затраты на выпуск видеокарт.
В-третьих, привычные микросхемы DDR SDRAM имеют меньшее тепловыделение, что позволит отказаться от применения громоздких активных или пассивных систем охлаждения. Например, на видеокартах, использующих новейшие чипы от ATI, микросхемы памяти вовсе не имеют каких-либо систем охлаждения.
Наконец, изменения в контроллере памяти повлекли за собой изменения в схемах кэширования, при этом они, несомненно, лишний раз подверглись "тюнингу", а тесно связанные с ними алгоритмы компрессии текстур, буфера кадра и Z-буфера - дополнительным усовершенствованиям. Обновленные алгоритмы компрессии, получившие, кстати, общее название Intellisample HCT (High Resolution compression Tecnology), по заявлениям NVIDIA, обеспечивают NV35 до 50% прироста производительности в "тяжелых" режимах, использующих полноэкранное сглаживание и анизотропную фильтрацию.

Другие отличия NV35 от NV30 в сравнительной таблице отмечены примечаниями. Рассмотрим их подробнее:

1: Новый чип от NVIDIA наследует гибкую архитектуру NV30, не имеющую чёткого разделения функциональных блоков пиксельного процессора на отдельные пиксельные конвейеры (см. Обзор NVIDIA GeForce FX), и, как и его предшественник, в зависимости от ситуации образует либо 4, либо 8 пиксельных "конвейеров". Реализация этой идеи в NVIDIA GeForce FX 5800/5800 Ultra (NV30) оказалась не совсем полноценной: 8-"конвейерная" схема включается только в тех случаях, когда не используется запись в буфер кадра. То есть, при расчете Z-буфера или буфера шаблонов графический процессор работает вдвое быстрее по сравнению с обычным режимом отрисовки кадра, где NV30 ведет себя как классический чип с четырьмя пиксельными конвейерами, имеющими по 2 текстурных модуля.
Ожидалось, что с выходом NV35 эта ситуация исправится, тем более, что NVIDIA уже удалось полностью реализовать возможности гибкой архитектуры в графическом процессоре NVIDIA GeForce FX 5600/5600 Ultra (NV31), полноценно реализующем схемы "4х1" и "2х2" (соответственно, 4 пиксельных "конвейера" с одним блоком выборки текстур в каждом и 2 пиксельных "конвейера" с двумя блоками выборки текстур в каждом).
Однако, вопреки ожиданиям, NV35 в этом плане не получил никаких преимуществ перед предшественником - как и в NV30, схема с восемью пиксельными "конвейерами" в NV35 используется лишь при расчете Z-буфера и буфера шаблонов. Что характерно, компания NVIDIA не считает это недостатком NV35 - наоборот, в пресс-релизах, посвященных NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra это преподносится как преимущество архитектуры, ведь скорость чипа при расчете теней удваивается по сравнению с отрисовкой буфера кадра. Более того, чтобы подчеркнуть это отличие NV35 от чипов с традиционной архитектурой, маркетологи NVIDIA придумали новое звучное название - технология....

2: ...Ultra Shadow. Эта технология включает в себя одно интересное усовершенствование, которое получил чип NV35: при расчете теней теперь можно задать граничные величины Z (depth bounds), за пределами которых вычисления производиться не будут. Тем самым можно сэкономить на вычислениях и повысить производительность в сценах, использующих расчет теней в реальном времени.
На схеме ниже символически обозначены граничные значения (zmin и zmax), за пределами которых расчет тени не производится.

Для того, чтобы использовать ускоренный расчет теней, игровые движки, разумеется, должны "знать" о наличии такой возможности, рассчитывать и передавать ускорителю корректные граничные значения. Пока же, в существующих 3D-играх и тестах, использующих динамический расчет теней на основе буфера шаблонов, эта особенность NV35 не используется.

3: Функциональность пиксельных процессоров в NV35 осталась в точности такой же, как и у предшественника, то есть, ничего нового в плане пиксельных шейдеров по сравнению с NV30 компания не предлагает.
Однако, это не касается производительности: NVIDIA заявляет о двукратном росте скорости вычислений с плавающей точкой. Скорость исполнения пиксельных шейдеров версии 2.0, использующих представление данных с плавающей точкой - слабое место NV30, и его устранение в NV35 - вполне ожидаемый шаг.
Соответственнно, название архитектуры CineFX, "ускоренной" в NV35, получило вполне ожидаемое дополнение и превратилось в CineFX 2.0.

4: Как уже было сказано чуть выше, новый графический процесор получил обновленные алгоритмы компрессии буфера кадра, Z-буфера и текстур, и в связи с этим обещается прирост производительности в "тяжелых" режимах с полноэкранным сглаживанием и анизотропной фильтрацией.

Рассмотрим подробнее плату на базе нового графического процессора от NVIDIA.

Видеокарта NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra

Референс-видеокарта NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra, появившаяся в нашей тестовой лаборатории, одним своим видом внушает уважение:



На фотографиях видно, что компания NVIDIA, наконец, отказалась от применения одиозной системы охлаждения FlowFX в пользу более традиционного, хотя и впечатляющего размерами кулера с центробежным воздушным насосом:


На NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra этот кулер работает в двух режимах, различающихся частотой оборотов, причем, "высокооборотный" режим плата включает периодически, основываясь на показаниях встроенных цепей мониторинга температуры. При этом даже в режиме с высокими оборотами новый кулер производит меньше шума, чем печально знаменитый FlowFX.
Тем не менее, несмотря на отказ от Flow FX, плата, по-прежнему, будет занимать два слота - во-первых, кулер имеет приличную высоту, а во-вторых, плата имеет двойной "костыль", выходящий на заднюю стенку корпуса:


Кулер установлен на графическое ядро с некоторым смещением - ось вентилятора находится слева от чипа, при этом достигается эффективный обдув воздушным потоком ребер радиатора, находящихся непосредственно над ядром:


Для охлаждения микросхем видеопамяти применены отдельные пассивные радиаторы из алюминия:


Радиатор, расположенный на лицевой стороне, оснащен специальными вставками, обдуваемыми потоком воздуха, набегающего со стороны активного кулера графического ядра, и теплопроводными подушечками, которыми он "ложится" на микросхемы памяти:


На обратной стороне платы расположен более простой пассивный радиатор:


Радиаторы микросхем видеопамяти скреплены между собой хитрыми подпружиненными шурупами, исключающими возможность появления излишних усилий и возможности повредить видеокарту:


Без радиаторов на микросхемах видеопамяти плата выглядит весьма забавно - чипы памяти расположены попарно вокруг графического ядра, как на Matrox Parhelia - такое расположение чипов позволяет снизить длину сигнальных линий и сократить тем самыми число помех и наводок:


Компоненты платы - графическое ядро и видеопамять - имеют приличное потребление и серьезные требования к стабильности питающего напряжения, и неудивительно, что стабилизаторы питания занимают не меньше трети от всей площади платы. Похоже, именно из-за наличия этих стабилизаторов длина платы увеличилась по сравнению с референс-платами на базе NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra:


На фото выше, кстати, заметен ставший традиционным разъем для подключения дополнительного питания от БП компьютера.

"Сердце" видеокарты - графический чип NV35 (NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra), промаркированный, кстати, как NV35GL - "профессиональный" вариант NV35:


Тактовая частота графического процессора - 450 МГц, то есть, чуть ниже, чем у NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra. По всей видимости, компания посчитала запас производительности NV35 с 256-битной шиной памяти настолько высоким, что позволила себе даже чуть снизить тактовую частоту графического процессора, снизив его потребление и тепловыделение, и повысив запас устойчивости.

Микросхемы видеопамяти, примененные на плате - 32-битные модули DDR SDRAM от Hynix в BGA-упаковке:


Время цикла этих микросхем составоляет 2.2 нс, соответственно, номинальная тактовая частота - 908 (454 DDR) МГц. На плате NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra эти микросхемы работают на чуть пониженной частоте - 850 (425 DDR) МГц.
Эти микросхемы памяти имеют гораздо меньшее тепловыделение по сравнению с чипами DDR II от SAMSUNG, применяемыми на видеокартах NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra. Как результат - при тестировании в открытом стенде при отсутствии дополнительного охлаждения даже после нескольких часов непрерывной работы видеокарты радиаторы на микросхемах памяти оказались чуть теплыми.
Еще одна интересная деталь: на видеокарте установлено 16 таких чипов, следовательно общая ширина шины памяти должна составлять 512 бит (32бит х 16). Но это, разумеется, не так - на видеокарте используется 2 банка памяти, причем общий её объем составляет 256 МБ (!).

Видеокарта имеет выходы D-SUB, DVI и комбинированный разъем TV-In/TV-Out, формирование сигнала для цифровых мониторов обеспечивает внешний TDMS-трансмиттер от Silicon Image...:


... а за кодирование и декодирование телевизионного видеосигнала - чип SAA7108 от Philips:



Итак, пора инсталлировать плату и переходить к тестированию.

Драйверы

При установке платы необходимо подключить дополнительное питание, иначе частоты платы будут снижены до 250/500 МГц, а "система защиты" видеокарты, утилита NVIDIA System Sentinel, при загрузке выдаст соответствующее сообщение:


На момент начала тестирования самой свежей была версия 43.80 драйвера Detonator от NVIDIA. Как и предыдущие версии, при установке драйвер размещает все настройки видеокарты в закладках окна "Свойства экрана". Большинство панелей, на которых расположены эти настройки, выглядит стандартно, однако, некоторые из них стоит рассмотреть подробнее.
В первую очередь - конечно, панель настроек работы в 3D-приложениях:



Здесь можно выбрать соотношение "качество-скорость" при использовании анизотропной фильтрации (режимы "Performance", "Balanced" и "Quality", причем, по умолчанию предлагается режим "Quality"), включить полноэкранное сглаживание (возможные варианты: 2x, Quincunx, 4x, 4xS для Direct3D, 6xS для Direct3D и 8x) и, наконец, форсировать анизотропную фильтрацию (возможные уровни анизотропной фильтрации: 2x, 4x и 8x).

При изменении ключа Coolbits в реестре или при включении разгона на уровне драйвера с помощью утилиты Rivatuner появляется закладка, на которой размещены регулировки частот графического процессора и видеопамяти NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra. Как и NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra, новая плата имеет различающиеся номинальные частоты в разных режимах: в 2D-режиме - 300/850 МГц...:


...а в 3D-приложениях - 450/850 МГц:


Наконец, совершенно новая панель - "Hardware Monitoring". На эту панель выводятся показания температуры графического ядра и видеокарты, снимаемые с датчиков аппаратного мониторинга. Здесь же можно установить максимально допустимое значение тепературы ядра при достижении которого его тактовая частота автоматически снизится:


Почти перед самым анонсом NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra появилась более новая версия драйвера - 44.03, имеющая поддержку новых, еще не анонсированных профессиональных видеокарт серии Quadro FX:


NVIDIA Quadro FX 3000, очевидно, будет основываться на "профессиональной" версии GeForce FX 5900 Ultra, а Quadro FX 500 - базе NV31 или NV34 (соответственно, NVIDIA GeForce FX 5600 или GeForce FX 5200).

Помимо поддержки новых видеокарт, драйвер 44.03 имеет слегка измененную панель настроек 3D:


Как видно по скриншоту, режимы "качество-скорость" в очередной раз подверглись переименованию: режим "Performance" превратился в "High Performance", а бывший "Balanced" стал называться "Performance".
К счастью, или к сожалению, в плане качества изображения и производительности драйвер версии 44.03, как выяснилось при экспресс-тестировании, ничем не отличается от драйвера версии 43.80. Это позволило спокойно завершить тестирование видеокарт от NVIDIA на драйвере 43.80, не переходя на новую версию драйвера.
К тому же, по всей видимости, через некоторое время после анонса GeForce FX 5900 Ultra компания NVIDIA выпустит новый драйвер, теперь уже серии 50.хх - Detonator FX, который обеспечит прирост производительности всем видеокартам линейки GeForce FX. А это значит, что все результаты, полученные на предыдущих версиях драйверов от NVIDIA, в том числе и результаты сегодняшнего тестирования NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra, актуальность свою, как это ни печально, потеряют.



Содержание:

NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra - "Король умер, да здравствует король!"
Вторая часть: Тестовая система, синтетические тесты
Третья часть: Анизотропная фильтрация, полноэкранное сглаживание
Четвертая часть: Тестирование в играх
Пятая часть: Тестирование в 3DMark 2001 SE, 3DMark 03
Шестая часть: Разгон, заключение