NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra против ATI RADEON 9800 XT. Шейдерные войны.

NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra против ATI RADEON 9800 XT. Шейдерные войны
NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra против ATI RADEON 9800 XT. Вторая часть: тестирование

Введение

23-го октября компания NVIDIA проанонсировала выход нового поколения DirectX9-совместимых графических процессоров. Новые чипы NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra (NV38) и GeForce FX 5700 Ultra (NV36) призваны укрепить позиции компании в конкурентной борьбе с ATI и, как нетрудно догадаться, являются "прямыми противниками" объявленным недавно RADEON 9800 XT и RADEON 9600 XT.
Новые графические процессоры от NVIDIA, впрочем, как и новинки от ATI, основаны на базе предыдущих модификаций чипов, поэтому чего-либо действительно революционного от них ожидать не стоит.
Так, например, NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra (NV36) является лишь "разогнанной" версией предыдущего лидера линейки графических процессоров от NVIDIA - GeForce FX 5900 Ultra (NV35).
NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra (NV36) - более интересный чип. В большей части GeForce FX 5700 Ultra повторяет GeForce FX 5600 Ultra (NV31), но отличается от него повышенной скоростью обработки вершин: в отличие от предшественника, NV36 имеет не два, а три вершинных процессора. Также, в отличие от NV31, NV36 поддерживает видеопамять как DDR, так и DDR II.

На базе NVIDIA NV36 и NV38 планируется выпускать три модификации видеокарт:

NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra (NV38): частота ядра - 475 МГц, частота памяти - 950 (475 DDR) МГц, шина памяти - 256 бит DDR, объем - 256 МБ.

NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra (NV36): частота ядра - 475 МГц, частота памяти - 900 (450 DDR) МГц, шина памяти - 128 бит DDR II, объем - 128 МБ.

NVIDIA GeForce FX 5700 (NV36): частота ядра - 425 МГц, частота памяти - 550 (275 DDR) МГц, шина памяти - 128 бит DDR, объем - 128/256 МБ.

Со стороны ATI новинкам противостоят две разновидности видеокарт, основанные на чипах серии R360 и RV360:

ATI RADEON 9800 XT (R360): частота ядра - 412 МГц, частота памяти - 730 (365 DDR) МГц, шина памяти - 256 бит DDR, объем - 256 МБ.

ATI RADEON 9600 XT (RV360): частота ядра - 500 МГц, частота памяти - 600 (300 DDR) МГц, шина памяти - 128 бит DDR, объем - 128 МБ.

В этом обзоре я рассмотрю только самые скоростные модели плат от NVIDIA и ATI - GeForce FX 5950 Ultra и RADEON 9800 XT. Менее дорогие и более массовые платы на базе GeForce FX 5700/5700 Ultra и RADEON 9600 XT я оставляю "на десерт" - ждите следующих обзоров :).

Для того, чтобы сделать сравнение NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra и ATI RADEON 9800 XT более интересным и актуальным, мне пришлось практически полностью обновить "игровой состав" - наконец-то начали появляться достойные игры, использующие возможности современных графических процессоров. Все новые игровые и синтетические тесты используют пиксельные шейдеры 1.х или 2.0.
В этих условиях особенно интересно сравнить "топовые" модели игровых видеокарт и оценить, насколько удачным оказалось применение нового оптимизирующего компилятора шейдеров, технологии Unified Compiler, впервые официально введенной в состав драйверов от NVIDIA.

Впрочем, обо всем - по порядку...

NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra

NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra в нашей тестовой лаборатории представляет референс-плата от NVIDIA:



Дизайн печатной платы GeForce FX 5950 Ultra по сравнению с GeForce FX 5900 Ultra слегка изменился, зато кардинально изменилась система охлаждения:



Система охлаждения графического процессора на NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra представляет собой нечто похожее на печально знаменитый FlowFX, однако, сходство это, по большей части, чисто внешнее.
В новой системе охлаждения "забортный" воздух засасывается через отверстия в крепежной планке видеокарты, подается по пластиковому кожуху к центробежному вентилятору, откуда с помощью кожуха направляется на радиатор. Пройдя вдоль ребер радиатора, установленного на графическом процессоре, нагретый воздух попадает во внутренний объем корпуса. Выгода от применения такой системы охлаждения очевидна: графический процессор охлаждается всегда холодным "забортным" воздухом, и о влиянии температурного режима внутри корпуса на устойчивость работы видеокарты можно не беспокоиться.

Воздуховод системы охлаждения, прижимаясь к плате винтами, посредством упругой металлической скобы прижимает радиатор к графическому процессору - в этом система охлаждения чем-то напоминает кулеры для SocketA с их упругими крепежными скобами:



Вентилятор, установленный на референс-видеокарте от NVIDIA. имеет больший диаметр по сравнению с тем, что использовался во FlowFX, и имеет меньшие обороты:



В результате система охлаждения GeForce FX 5950 Ultra работает гораздо тише по сравнению с FlowFX, и даже тише, чем стандартная система охлаждения NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra.

В части охлаждения микросхем видеопамяти никаких кардинальных изменений нет - радиатор, отводящий тепло от микросхем, установленных на лицевой стороне платы, изменил только форму, а радиатор на обратной стороне платы и вовсе не изменился:



NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra, как и GeForce FX 5900 Ultra, имеет разъемы DVI-I, D-Sub и TV-Out, точно так же занимает два слота и требует подключения дополнительного питания:



Основа видеокарты - графический процессор NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra (NV38) с тактовой частотой в 3D-режиме 475 МГц. К сожалению, фотографии чипа на сей раз не будет - радиатор держится на термопрокладке настолько прочно, что я не решился снимать его, опасаясь повредить графический процессор:



На плате установлено 256 МБ видеопамяти DDR SDRAM в микросхемах от Hynix с временем цикла 2.0 нс:



Тактовая частота видеопамяти составляет 950 МГц.

Итак, NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra представляет собой не более чем "разогнанный" вариант NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra, и в соответствии с повысившимся тепловыделением плата получила модернизированную систему охлаждения.
Преимущество новой платы относительно NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra в производительности вряд ли будет существенным - частоты графического процессора и видеопамяти в 3D-режиме повысились всего лишь на 5,6% и 11,8%.
Впрочем, для подкрепления своих позиций компания NVIDIA приготовила еще одно средство: новый оптимизирующий компилятор шейдеров.

Драйверы от NVIDIA: "мы знаем, как оптимизировать шейдеры"

Известно, что эффективность исполнения пиксельных шейдеров DirectX 9.0 у графических процессоров серии NVIDIA GeForce FX не столь высока, как у чипов RADEON 9500/9700/9800 от ATI. Тому есть несколько причин. Во-первых, более низкая эффективность исполнения пиксельных шейдеров является обратной стороной повышенной гибкости архитектуры GeForce FX (см. обзоры NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra и GeForce FX 5900 Ultra). Во-вторых, не секрет, что спецификации DirectX 9 разрабатывались Microsoft в тесном сотрудничестве с ATI в предверии выхода графических процессоров серии R300, и неудивительно, что шейдеры, написанные в соответствии с соглашениями DirectX 9, зачастую оказываются более "удобными" для графических процессоров от ATI, нежели для чипов от NVIDIA с их совершенно иной архитектурой. В результате складывется такая ситуация, что шейдеры, имеющие одинаковые входные и выходные параметры и исполняющиеся на GeForce FX и RADEON 9X00 оптимально, выглядят по-разному.

Для того, чтобы повысить эффективность исполнения пиксельных шейдеров, компания NVIDIA разработала оптимизирующий компилятор шейдеров, использующий сильные и слабые стороны архитектуры GeForce FX.
Вот как выглядит цепочка "пиксельный шейдер DirectX 9 - графический процессор" в представлении NVIDIA:



Пиксельные шейдеры DirectX 9 не исполняются непосредственно графическим процессором. Сначала DirectX переводит шейдер в универсальный промежуточный код, и лишь потом драйвер видеокарты, получая этот код, компилирует его в команды пиксельного процессора.
Как раз на этапе компиляции промежуточного кода и задействуется новая технология от NVIDIA - NVIDIA Unified Compiler Technology, входящая в состав драйвера, получившего название ForceWare. Цель оптимизирующего компилятора - принимая во внимание особенности архитектуры GeForce FX, составить на выходе такую последовательность команд, которая будет исполняться графическим процессором с максимальной скоростью.
Для этого компилятор "разбирает", анализирует и заново "собирает" шейдер, и может, например, если это возможно, переставить команды, сгруппировав попарно текстурные и математические операции, уменьшить количество используемых временных регистров, снизить число команд, применив команды, чья аппаратная поддержка есть только у GeForce FX, и т.д..
Критерий оптимизации - максимальная скорость исполнения выходного кода, неукоснительное требование - полное соответствие выходных параметров оптимизированного и исходного шейдера. То есть, при использовании оптимизирующего компилятора потери в качестве, по заявлениям NVIDIA, полностью исключены.

Такой подход к проблеме можно только приветствовать: во-первых, через оптимизирующий компилятор проходят все шейдеры без исключения, а не только те, что используются, скажем, в 3DMark 03, а во-вторых, компания обещает, что никаких потерь в качестве не может быть принципиально.
Что ж, в сравнении NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra с ATI RADEON 9800 XT мы посмотрим, чего смогли добиться программисты из NVIDIA.

ATI RADEON 9800 XT

Графический процессор ATI RADEON 9800 XT представляет одноименная референс-плата от ATI:


Дизайн печатной платы ATI RADEON 9800 XT изменился по сравнению с ATI RADEON 9800 PRO, особенно заметно различия видны в части стабилизаторов питания графического процессора и видеопамяти.
На лицевой стороне новой платы установлен медный радиатор с огромным вентилятором, на обратной стороне - медная пластина, накрывающая микросхемы видеопамяти.
Как и ATI RADEON 9800 PRO, новая плата имеет выходы DVI-I, D-Sub и TV-Out и требует подключения дополнительного питания. Однако, в отличие от NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra, видеокарта от ATI, по-прежнему, занимает всего лишь один слот:



Система охлаждения ATI RADEON 9800 XT производит немного шума - не больше, чем стандартные кулеры на платах, основанных на RADEON 9800 PRO.
Основа платы - графический процессор ATI RADEON 9800 XT с тактовой частотой 412 МГц:



Видеокарта оснащена 256 МБ видеопамяти DDR SDRAM в микросхемах от Hynix c времнем цикла 2.5 нс:



Тактовая частота видеопамяти - 730 (365DDR) МГц.

Видеокарта на базе ATI RADEON 9800 XT превосходит своего предшественника на 8,4% по частоте ядра и на 7,3% по частоте видеопамяти, поэтому особого преимущества у RADEON 9800 XT над RADEON 9800 PRO не будет.
Или, всё-таки, будет? Компания ATI предлагает повысить производительность RADEON 9800 XT с помощью динамического разгона.

Драйверы от ATI: "мы знаем, как разгонять видеокарты"

С появлением драйвера Catalyst версии 3.8 в контрольной панели, помимо косметических изменений в панелях настроек качества графики и появления закладки "SMARTSHADER Effects", на которой можно включить пост-процессинг изображения в 3D-приложениях, появилась панель "OVERDRIVE":



При включении функции Overdrive драйвер автоматически повышает частоту графического процессора ATI RADEON 9800 XT. Если температура ядра не превышает 52 градуса (чип R360 имеет встроенный термодатчик), то частота поднимется до 432 МГц. Если же температура повысится, но не достигнет 65 градусов, то новая частота ядра составит 418 МГц. Когда графический процессор разогреется до температуры выше 65 градусов, его частота будет возвращена в исходное значение.
Для того, чтобы избежать перезагрузки системы в случае "мертвого зависания" видеокарты, например, вследствие перегрева графического ядра, можно включить функцию "VPU RECOVER":



В этом случае, если ядро в течение какого-то времени перестанет отвечать на вызовы драйвера, драйвер вызовет реинциализацию графического процессора.

Итак, 418 и 432 МГц при динамическом разгоне. Это большой прирост частоты, или небольшой? Относительно номинальной частоты графического процессора, 412 МГц, он составляет около 1.5% и 4.9% соответственно.
Разгон, конечно, дело полезное, но максимум на 5% - это очень мало. Мне кажется, что, имея средства аппаратного мониторинга, возможность восстановления номинальных частот при перегреве и восстановления в "аварийных" ситуациях - всё то, чем наделен ATI RADEON 9800 XT - можно было бы увеличивать частоты намного выше, чем на 5%. Тем более, когда известно, что чипы R350, а значит, очевидно, и R360, обладают прекрасным разгонным потенциалом, и 20% прироста частоты, а при экстремальном разгоне и 40% - для них не предел.

При тестировании ATI RADEON 9800 XT, при всем моем одобрении по отношению к идее динамического разгона, я отказался от использования функции OVERDRIVE и протестировал видеокарту на номинальных частотах. Почему? Потому, что те, кто будет осознанно повышать частоты видеокарты, пятью процентами прироста частоты ядра не удовлетворятся, а тем, кто просто выставит "галочку" на соответствущей панели, этот "разгон" погоды не сделает.

ASUS RADEON 9800 XT/TVD

Компания ASUS объявила о том, что собирается производить видеокарты на чипах от ATI, одновременно с анонсом новых графических процессоров RADEON 9800 XT и RADEON 9600 XT. Результат сотрудничества ASUS и ATI - целая линейка новых видеокарт на чипах от ATI, от RADEON 9200 до RADEON 9800XT.

Чип ATI RADEON 9800 XT со стороны нового партнера ATI в этом обзоре представляет видеокарта ASUS RADEON 9800 XT/TVD:



Картонная коробка, в которую упакована видеокарта, имеет огромные размеры. Чтобы лучше ощутить масштаб, посмотрите на фото коробки с откинутым клапаном - в ней есть "окно", через которое видна видеокарта:



Дизайн печатной платы ASUS RADEON 9800 XT/TVD немного отличается от референс-дизайна:



Система охлаждения видеокарты состоит из двухвентиляторного кулера, накрывающего графический процессор и микросхемы видеопамяти на лицевой стороне платы, и медной пластины, отводящей тепло от чипов памяти, расположенных на обратной стороне платы:



К слову, кулер на лицевой стороне платы выполнен не целиком из меди, несмотря на то, что так может показаться при взгляде на плату. Этот кулер состоит из медной пластины с приклеенной к ней тепловой трубкой, и алюминиевых радиаторов, привинченных к пластине небольшими винтами:



Такая система охлаждения, по всей видимости, имеет достаточно высокую эффективность, однако, по сравнению с референс-платой от ATI видеокарта от ASUS издает чуть больше шума.

Основа платы - графический процессор ATI RADEON 9800 XT, работающий на частоте 412 МГц:



... и 256 МБ видеопамяти DDR SDRAM в микросхемах от Hynix с времением цикла 2.5 нс:



Тактовая частота видеопамяти на ASUS RADEON 9800 XT/TVD составляет 730 (365 DDR) МГц.

Как и все платы на базе RADEON 9800 PRO/ 9800 XT, ASUS RADEON 9800 XT/TVD требует подключения дополнительного питания. Функциональность видеокарты от ASUS - выше, чем у референс-платы от ATI: вместе с видеовыходом плата имеет и видеовход. Разъемы на крепежном "костыле" видеокарты - точно такие же, как у референс-платы, но у комбинированного разъема видеовхода-видеовыхода на плате от ASUS задействована та часть контактов, что отвечает за видеовход:



Поддержку видеовхода, то есть, декодирование видеосигнала, обеспечивает чип ATI RAGE THEATER, установленный на обратной стороне платы:



К слову, в этом проявляется одно из отличий ASUS RADEON 9800 XT/TVD от референс-дизайна: судя по внешнему виду референс-платы от ATI, на ней подразумевается установка более современного чипа RAGE THEATER 200, имеющего другой вид корпуса.

Комплект поставки ASUS RADEON 9800 XT/TVD включает в себя всё, что необходимо для работы с видеокартой: комплект брошюр, компакт диски с драйверами и утилитами, в состав которых входят пакеты PowerDirector 2.55 ME и MediaShow SE 2.0 от Cyberlink , Ulead Cool 3D SE 3.0 и Ulead Photo Express 4.0.
Для подключения источников и приемников видеосигнала ASUS предлагает использовать входящий в комплект поставки переходник-"лягушку" с двумя разъемами RCA и двумя разъемами S-Video:



Напоследок стоит отметить, что видеокарта от ASUS оснащена развитыми средствами аппаратного мониторинга. Фирменная утилита SmartDoctor от ASUS информирует пользователя о температуре и напряжении питания графического процессора и видеопамяти, напряжении AGP, скорости вентиляторов, и позволяет установить для этих параметров пороговые значения, при достижении которых выдается "аварийный" сигнал. Помимо этого, SmartDoctor позволяет устанавливать тактовые частоты графического процессора и видеопамяти и автоматически сбрасывает их при перегреве. Наконец, любителям тишины предлагается два варианта регулировки скорости вращения вентиляторов: установка фиксированной скорости и автоматическое регулирование в зависимости от температуры графического процессора.
К сожалению, всё это богатство возможностей доступно только владельцам видеокарт от ASUS - на референс-плате от ATI утилита SmartDoctor, что неудивительно, не заработала. Стандартная функция Overdrive из контрольной панели драйвера Catalyst 3.8 на плате ASUS RADEON 9800 XT/TVD также отказалась работать.

Что же касается производительности ASUS RADEON 9800 XT/TVD в сравнении с референс-платой от ATI, то здесь никаких сюрпризов нет: при работе на номинальных частотах обе видеокарты демонстрируют практически одинаковые результаты.

Итак, приступаем к тестированию.


NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra против ATI RADEON 9800 XT. Шейдерные войны
NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra против ATI RADEON 9800 XT. Вторая часть: тестирование