NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra 256MB

"Король умер - да здравствует король!"

СОДЕРЖАНИЕ

Pixel Shading

Посмотрим, как изменилась производительность пиксельных процессоров NV35 по сравнению с NV30.

Тест с использованием пиксельных шейдеров 2.0 показывает очень интересные результаты для чипов NVIDIA, особенно учитывая заявленное повышение мощности пиксельных шейдеров DirectX9 в NV35 в два раза. Учитывая, что тактовая частота GeForce FX 5900 Ultra на десять процентов ниже, получаем следующую разницу в производительности чипов на одинаковой частоте в разных тестах:

Тест 1 3 4 5 7

GeForce FX 5900 Ultra / 5800 Ultra +15% -19% 0% -32% +46%

Чтобы понять, почему на разных тестах мы видим различную разницу в производительности чипов, нужно заглянуть в код шейдеров. Вот оно, замечательное преимущество синтетических тестов RightMark 3D! Выводы, которые можно сделать из кода шейдеров, заключаются в том, что шейдеры 1 и 7 (кстати, 6-ой тоже) используют значительно большее количество текстурных выборок (а 6 и 7 тесты к тому же выбирают данные из 3D текстур) относительно арифметических команд шейдера по сравнению с остальными тестами. Отсюда можно сделать вывод, что опять повышение производительности связано с возросшей пропускной способностью шины и улучшенными алгоритмами кэширования.
Но постойте! А как же падение производительности в других тестах при заявленном росте в 2 раза! Дело в том, что GeForce FX 5900 Ultra выполняет операции с плавающей точкой в пиксельных шейдерах 2.0 с истинной 32 битной точностью (128 бит на регистр), в отличие от GeForce FX 5800 Ultra, у которой драйвер ограничивает точность операций 16 битами (64 бит на регистр). В дальшейших исследованиях GeForce FX 5900 Ultra мы несомненно исследуем поведение чипа в пиксельных шейдерах 2.0 более детально.
Что касается Radeon 9800 Pro, то он так и остался безусловным лидером.

Point Sprites

С освещением и без, в зависимости от размеров:

Как и ожидалось наличие или отсутствие освещения сказывается только на маленьких спрайтах, по мере роста размера все упирается в закраску. Происходит это при размере 8 и более. Итак, для вывода систем, состоящих из большого числа частиц, следует признать оптимальными размеры менее 8. Кстати, размер 8 является своеобразным оптимумом для чипов NVIDIA, при этом размере они смогл,и хотя и несущественно, но обойти Radeon 9800 Pro, возможно, это связано с размером кешируемых тайлов у NVIDIA. Также заметно увеличившаяся эффективность работы с буфером кадра у GeForce FX 5900 Ultra по сравнению с предшественником: если при использовании освещения (т.е. повышенной нагрузке на геометрический блок чипа) более 500 Ultra идет вровень, то когда основная нагрузка ложится на блок работы с буфером кадра новичок вырывается вперед.
Radeon 9800 Pro в большинстве режимов все также лидирует, сказывается наличие 8 пиксельных конвейеров, выдающих по пикселю за такт при наложении одной текстуры.

3D-графика, 3DMark2001 SE, 3DMark03 — синтетические тесты

Подчеркну, что все замеры по всем 3D-тестам проводились в 32-битной глубине цвета.

Скорость закраски 3DMark2001 SE

Рост производительности GeForce FX 5900 Ultra при использовании AA очевиден, хотя Radeon 9800 Pro, несмотря на меньшую пропускную способность шины, лидирует и при использовании АА. Заметим, что в отличие от RightMark 3D в 3Dmark 2001 GeForce FX 5900 Ultra опережает 5800 Ultra и без использования АА, причиной несомненно является большие требования теста в 3DMark 2001 к пропускной способности шины.

В случае мультитекстурирования:

Сравнивая с предыдущим тестом, мы видим, что скорость чипов NVIDIA при мультитекстурировании выше, чем у Radeon 9800 Pro. Такое поведение вполне объяснимо. По мере увеличения числа текстур все большую роль играет производительность их выборки и фильтрации, которая в первую очередь определяется тактовой частотой ядра чипа, а не количеством пиксельных конвейеров и пропускной способностью шины. В данном случае у всех чипов количество текстурных блоков одинаково и равно 8, соответственно, главную роль начинает играть тактовая частота чипа. В порядке оной ои и выстроились: сначала 500Мгц NV30, далее 450Мгц NV35 и наконец 380Мгц R350.

Также интересно заметить, что при включенном режиме AA производительность чипов NV3x падает более существенно, нежели R300 - несмотря на сжатие буфера кадра в режиме MSAA, имеющее место у всех чипов, и даже большую ПСП у NV35.

Скорость закраски 3DMark2003

Картина аналогична наблюдавшейся нами в 3DMark 2001, только абсолютные числа несколько меньше – добротность теста немного ниже и цифры дальше от предельных значений.

В случае мультитекстурирования:

Результаты полностью аналогичны полученным нами в 3DMark 2001.

Пиксельный шейдер 2.0

В данном тесте GeForce FX 5900 Ultra смогла опередить 5800 Ultra и при больших разрешениях даже обгоняет Radeon 9800 Pro. Опять возвращаясь к RightMark 3D, мы видим, что данный тест функционально близок к Pixel Shading тестам Shader Level 6 и 7, также использующие процедурные текстуры, и видимо поэтому также очень сильно зависит от скорости текстурных выборок, что и приводит к выигрышу в скорости у GeForce FX 5900 Ultra по отношению к предшественнику.

Продолжая строить аналогии с тестами Shader Level 6 и 7 из RightMark 3D видим, что в RightMark 3D Radeon 9800 Pro сильно опережает оба чипа NVIDIA, а в 3DMark03 такого преимущества не наблюдается. Видимо, не зря программисты NVIDIA едят свой хлеб: оптимизация под этот тест налицо, особенно если взглянуть на результаты GeForce FX 5800 Ultra на драйвере версии 43.45.

Вершинные шейдеры 1.1

В тесте анимируются 30 тролей, каждый из которых состоит приблизительно из 5500 треугольников. Персонажи прорисовываются в четыре прохода (во время каждого прохода фигура троля заново анимируется в шейдере), используя вершинные шейдеры 1.1. Итого получаем примерно 30*5500*4 = 660,000 треугольников рисуемых в каждом кадре. Результат приводится в кадрах в секунду.

Тест вершинных шейдеров, используемый в 3DMark03 хотя и сильно отличается от используемого в RightMark3D, но выдает похожие результаты: GeForce FX 5900 Ultra также проигрывает порядка 10% своему предшественнику 5800 Ultra, а Radeon 9800 Pro показывает в данном тесте схожую с чипами NVIDIA скорость.

Анизотропная фильтрация

Реализация алгоритмов анизотропной фильтрации в чипе не изменилась. Все также присутствуют три режима работы, о которых мы говорили ранее (см. настройки драйверов). Ниже в разделе по качеству 3D вы сможете увидеть и скриншоты.

Quality - максимальное качество изображения - полностью соответствует параметрам, заданным пользователем или приложением. Алгоритмы аналогичны используемым со времен GeForce 3
Performance - в идеале драйвер пытается определить оптимальные по качеству алгоритмы фильтрации. Пример подобных оптимизаций можно посмотреть в статье Алексея Николайчука aka Unwinder. В GeForce FX в дополнение к сказанному с статье используется анизотропная фильтация, требующая меньшего количества текстурных выборок для большинства пикселей. Также изменен алгоритм трилинейной фильтрации - чипы NV3x позволяют использовать режим, в котором выборка и фильтрация одновременно из двух MIP-уровней производится только для части поверхности, находящейся наиболее "близко" к переходу между MIP-уровными. Для остальной поверхности выполняется выборка и фильтрация только одного из MIP-уровней, это приводит к двукратному росту скорости фильтрации текстур в этом месте.
High Performance - дальнейшее упрощение фильтрации. Степень анизотропной фильтрации, применяемой в этом режиме, еще меньше, чем в режиме Performance, а трилинейная фильтрация также упрощена.

Выводы из результатов синтетических тестов

Итак, подведем краткий итог по детальному исследованию различных блоков NV35 с помощью синтетических тестов.

Основным вкладом в изменение производительности NV35 безусловно является увеличение пропускной способности памяти, и связанная с этим переработка и оптимизация контроллера памяти и работающих непосредственно с ним блоков чипа, отвечающих за сжатие буфера кадра, а также, возможно, блока раннего отсечения по z (early z-cull) в связи с добавлением технологии UltraShadow. Возросшая пропускная способность памяти незамедлительно сказалась на тестах, использующих антиалиасинг. В тестах на скорость закраски (Fillrate) при больших разрешениях получаемый прирост измеряется не в процентах, а в десятках процентов и чуть ли не в разах.
Каких-либо существенных архитектурных отличий в блоке, отвечающем за геометрическую обработку, не обнаружено.
Также оптимизированы пиксельные процессоры, теперь пиксельные шейдеры, использующие операции с числами с плавающей точкой с 32-битной точностью (128 бит на регистр) выполняются со скоростью, сравнимой с операциями 16 битной точности в NV30. Хотя, к сожалению, скорость выполнения пиксельных шейдеров второй версии у Radeon 9800 Pro так и осталась недостигнутой.

[ Предыдущая часть (3) ]

[ Следующая часть (5) ]

Андрей Воробьев (anvakams@ixbt.com)
Алексей Барковой (clootie@ixbt.com)
Опубликовано — 13 мая 2003 года

Комментарии? Поправки? Дополнения? anvakams@ixbt.com