NVIDIA GeForce FX 5600 Ultra (NV31) и GeForce FX 5200 Ultra (NV34)


"Ширпотребшейдеры"


Уже по традиции, предваряя большой материал анализа работы нового акселератора, мы настоятельно рекомендуем прочитать аналитическую статью, посвященную архитектуре и спецификациям NVIDIA GeForce FX (NV30), а также практический обзор NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra, поскольку рассматриваемые сегодня ускорители базируются на технологиях NV30

СОДЕРЖАНИЕ

  1. Общие сведения
  2. Особенности видеокарт NVIDIA GeForce FX 5600 Ultra и 5200 Ultra
  3. Конфигурации тестовых стендов и особенности настроек драйверов
  4. Результаты тестов: коротко о 2D
  5. Синтетические тесты RightMark3D: идеология и описание тестов
  6. Результаты тестов: RightMark3D: Pixel Filling
  7. Результаты тестов: RightMark3D: Geometry Processing Speed
  8. Результаты тестов: RightMark3D: Hidden Surface Removal
  9. Результаты тестов: RightMark3D: Pixel Shading
  10. Результаты тестов: RightMark3D: Point Sprites
  11. Результаты тестов: Синтетические тесты 3DMark2001 SE
  12. Выводы из результатов синтетических тестов
  13. Результаты тестов: Игровые тесты 3DMark2001 SE: Game1
  14. Результаты тестов: Игровые тесты 3DMark2001 SE: Game2
  15. Результаты тестов: Игровые тесты 3DMark2001 SE: Game3
  16. Результаты тестов: Игровые тесты 3DMark2001 SE: Game4
  17. Результаты тестов: Игровые тесты 3DMark03: Game1
  18. Результаты тестов: Игровые тесты 3DMark03: Game2
  19. Результаты тестов: Игровые тесты 3DMark03: Game3
  20. Результаты тестов: Игровые тесты 3DMark03: Game4
  21. Результаты тестов: Quake3 ARENA
  22. Результаты тестов: Serious Sam: The Second Encounter
  23. Результаты тестов: Return to Castle Wolfenstein
  24. Результаты тестов: Code Creatures DEMO
  25. Результаты тестов: Unreal Tournament 2003 DEMO
  26. Результаты тестов: AquaMark
  27. Результаты тестов: RightMark 3D
  28. Результаты тестов: DOOM III Alpha version
  29. Качество 3D: Анизотропная фильтрация
  30. Качество 3D в целом
  31. Выводы

Общие сведения

Не так давно мы тщательным образом рассмотрели новый флагман от NVIDIA — GeForce FX 5800 Ultra, известный ранее как NV30. А что такое NV30 вообще? Один чип или семейство? Если подходить к этому вопросу буквально, то это два одинаковых чипа, просто работающих на разных частотах, вследствие чего в свет должны выйти 5800 Ultra и просто 5800. Но если посмотреть на NV30 как родоначальника новой архитектуры, даже нового подхода к формированию графических процессоров, то это начало целого семейства.

Да, на основе предыдущего материала, где мы тщательно и даже не один раз исследовали работу NV30, мы уже убедились, что пора отвыкать от традиционных представлений устройства ускорителя. Речь идет об архитектуре рендеринга. Если упростить все эти малопонятные для простого пользователя термины и рассуждения, то можно сказать следующее:

Речь вести о том, что у чипа 4 или 8 конвейеров, можно теперь условно. На самом деле, драйвер каждый раз, даже под каждую сцену отдельно, может конфигурировать работу VPU по-разному. Этим достигается большая гибкость работы ускорителя на современных играх. К сожалению, не все игры могут работать столь оптимизированно, некоторые старые игры, использующие одиночное текстурирование, не смогут воспользоваться всеми возможностями новых процессоров, к тому же все зависит от настройки драйверов под ту или иную игру.

Итак, NV30, кроме вышеупомянутой гибкости конфигурирования и настраивания, обладает поддержкой DX9, а следовательно и шейдерами 2.0 и даже 2.0+. Мы не станем сейчас снова рассказывать о преимуществах нового API от Microsoft, в статьях, о которых мы говорили в начале обзора, все есть по данному вопросу.

Однако, как известно из прошлого, практически все новые интересные и прогрессивные технологии из области 3D внедрялись в топовых акселераторах уровня High-End, обладающих очень высокими ценами и малодоступными для большинства пользователей. Поэтому разработчики игр крайне неохотно шли на новшества, и мы уже не один год видели появление на рынке игр со старыми уже наработанными техниками. Естественно, какой производитель игр будет внедрять, скажем, шейдеры, делать на их основе более красивую и реалистичную графику, тратить ресурсы (время и деньги), когда это увидеть смогут от силы 5% пользователей? А выпускать гибко настраиваемые под всевозможные акселераторы игры — еще накладнее. Поэтому обилие на рынке GeForce2, да и старых TNT2 тормозило развитие игрового рынка, несмотря на выпуск огромного числа 3D-игр (обладающих подчас очень скромным объемом полигонов в сцене, да и эффектами не могущих впечатлить).

Мы видим, что вплоть до 2003 года от NVIDIA на рынок до $100 поступали видеокарты как раз таких весьма слабых возможностей — GeForce4 MX, неспособных держать даже DX8. Все "шейдерные" ускорители от этой компании ниже $120-130 и по сей день не опускаются. Когда как ATI еще летом 2002 года выдвинула в данный сектор свой RADEON 9000(PRO), обладающий полноценной поддержкой DirectX 8.1. Да, тогда благодаря именно ATI в Low-End секторе появился современный ускоритель. Пусть и медленный, конечно. Однако, та же канадская фирма сделала все возможное, чтобы RADEON 9000 не стал очень популярным: это и чехарда с драйверами (то одна игра глючит, то вторая, то еще какие-то проблемы), и проблема несовместимостей с рядом системных плат, и подчас низкое качество изготовления карт от некоторых партнеров ATI (о знаменитом 2D-качестве карт от ATI можно забыть). И последнее: грубейшая маркетинговая ошибка с названием карты, когда более слабый по производительности RADEON 9000 имеет в названии более высокую цифру, чем предшественник RADEON 8500, а по сути обе карты поддерживают одни и те же технологии (даже у 8500-го есть аппаратный TrueForm, чего нет у 9000-го).

Поэтому популярность GeForce4 MX хоть и пошла на спад, но RADEON 9000 был слишком слабым соперником по вышеизложенным причинам. Но все же NVIDIA беспокоило то, что новые технологии очень медленно внедряются из-за того, что на Low и Middle-секторах рынка в огромных количествах находится даже не DX8, а DX7-ускорителей. И поэтому, первым же шагом в проектировании новой архитектуры (NV30) стало планирование распространения техник DX9 на Low- и Middle-ускорители.

Да, нечто подобное есть и у ATI (RADEON 9500 64MB/128MB, 9500 PRO). Однако, самая нижняя граница цен, которой ныне достиг самый дешевый 9500 64MB, это $150. Ниже этой отметки у ATI нет больше DX9-акселераторов. Да и вообще имеется большая "дыра", так как RADEON 9000 PRO, ближайший от RADEON 9500 "сосед" имеет стоимость уже ниже $100. Следовательно в нише $100-150 у ATI есть только остатки старых RADEON 8500, которые ныне мало кому интересны. Именно сюда, а также на вытеснение RADEON 9000/PRO, направлена линейка ускорителей от NVIDIA под общим кодовым названием NV34. Разумеется, все GeForce4 MX должны или спуститься до уровня $50, или уйти с рынка вообще. Конечно, когда на рынке появится RADEON 9200 (тот же RADEON 9000 с AGP 8x), то именно он будет соперничать с самыми дешевыми моделями NV34.

Средняя модель — NV31 (вернее, также линейка) позиционируется как соперник RADEON 9500-9500 PRO, а также приходящей ему на смену линейки RADEON 9600/PRO. Разумеется, уйдут в небытье прежние продукты NVIDIA — GeForce4 Ti 4600(4800) и 4200 (4200-8х). Их заменят GeForce FX 5600 Ultra и 5600.

Таким образом, весной 2003 года NVIDIA выкатывает на сцену арсенал новых ускорителей для Low- и Middle-секторов рынка.

  • GeForce FX 5600 Ultra — 350 МГц чип, 128/256 Мбайт 350 МГц (DDR 700) 128 бит памяти (~$199);
  • GeForce FX 5600 — ??? МГц чип, 128 Мбайт ??? МГц (DDR) 128 бит памяти (~$179);
  • GeForce FX 5200 Ultra — 325 МГц чип, 64/128 Мбайт 325 МГц (DDR 650) 128 бит памяти (~$100-149);
  • GeForce FX 5200 — ??? МГц чип, 64/128 Мбайт ??? МГц (DDR) 128 бит памяти (~$79-99).

Цены в скобках указаны предварительные, они могут меняться (в сторону снижения), поэтому мы ориентируемся на них только приблизительно.

А теперь познакомимся с архитектурой GeForce FX 5600 и 5200:


  NV30 NV31 NV34
Технология, нм. 130 130 150
Транзисторов, млн. 125 75 47
Пиксельных конвейеров 4 2/4(1) 2
Текстурных блоков 8 4 4
Частота ядра, Мегагерц 400/500 (Ultra) 350 (Ultra) 250/325 (Ultra)
Шина памяти, бит 128 (DDR II) 128 (DDR) (2) 128 (DDR)
Частота шины памяти (эфф.) Mегагерц 800/1000 (Ultra) 700 (Ultra) 333… 650 (Ultra)
Пиксельные шейдеры 2.0+ 2.0+ 2.0+ (3)
Вершинные шейдеры 2.0+ 2.0+ 2.0+
ПСП, гигабайт в сек. 16 11,2 До 10,4 (Ultra)
HSR Да Да Да
Ранний Z тест Да Да Да
Сжатие Z Да Да Да
Сжатие цвета в MSAA режимах До 1:4 До 1:4 Нет
Аппаратный геометрический блок Есть Есть (4) Есть (4)
RAMDAC, Мегагерц 2х400 2х400 2х350
TV-out Встроен ? Внешний ? Внешний ?
DVI Внешний (5) Встроен Встроен
Корпус FCPGA BGA (6) BGA (6)
Внешнее питание Обязательно Желательно Опционально

Примечания:

  1. NV31 может работать по схеме 4х1 (конвейеров х текстурных модулей) или 2х2 (см. далее подробное исследование).
  2. Есть поддержка DDR2
  3. Есть некоторые отличия в возможностях пиксельных шейдеров NV34, относительно NV31, но они как минимум соответствуют 2.0.
  4. Аппаратный геометрический процессор NV31 и NV34 имеет одинаковую (!) вычислительную производительность, меньшую более чем вдвое по сравнению с NV30. Все отличия между NV31 и NV34 в плане скорости обработки геометрии обусловлены контроллерами памяти, КЭШами и размером внутренних очередей.
  5. До двух DVI интерфейсов, причем, один может быть двухканальный.
  6. Совместим с NV25

Кроме того:

  1. NV31 снабжена всеми возможностями NV30 и кроме того имеет некоторые дополнительные оптимизации. NV35 видимо будет включать не только эти оптимизации но и более агрессивную производительность пиксельных операций с плавающей запятой.
  2. Размеры КЭШей и очередей расположились следующим образом NV30 > NV31 > NV34, причем видимо в соотношении 4 > 2 > 1

Платы

Карты снабжены интерфейсом AGP х2/x4/x8, 128 МБ локальной памяти DDR SDRAM (восемь микросхем, размещенных на лицевой и оборотной сторонах PCB).

NVIDIA GeForce FX 5600 Ultra; NVIDIA GeForce FX 5200 Ultra


На картах установлены микросхемы памяти Hynix марки HY5DU283222-AF25, форм-фактора BGA. Максимальная частота работы — 400 (800) МГц, время выборки — 2,5 нс. По умолчанию память работает у GeForce FX 5600 Ultra на частоте 350 (700) МГц, у GeForce FX 5200 Ultra — 325 (650) МГц.

Обе карты совершенно идентичны, то есть используется одна и та же PCB. Но все равно мы более детальные фотографии покажет раздельно.

NVIDIA GeForce FX 5600 Ultra
NVIDIA GeForce FX 5200 Ultra
NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra
NVIDIA GeForce4 Ti 4600

Как мы видим, дизайн у обеих карт совершенно одинаковый, PCB короче чем у GeForce FX 5800 и GeForce4 Ti 4600. Тем не менее, внешнее питание требуется. Мы видим у NV31 и NV34 есть такие же 4-х пиновые разъемы для поключения питания от БП, как у и NV30. Если его не подключить, то при загрузке операционной системы драйвер выдаст сообщение:

Однако если у NV30 при отсутствии внешнего питания производительность резко затормаживается, то у NV31/34 ничего не происходит.

В отличие от своего старшего собрата FX 5800 Ultra новые карты оснащаются простыми кулерами по подобию тех, что мы ранее видели у плат GeForce4 Ti 4600:



Охлаждающее устройство представляет собой закрытый радиатор, через который вентилятор гонит воздух. Крышка радиатора — практически зеркальная.

Если снять радиаторы, то можем увидеть и сами процессоры, которые выполнены в традиционном "стиле" с пластиковой крышкой, в центре которой металлическая пластина. Размеры корпусов обоих чипов одинаковы.



Карты снабжаются внешним TV-кодером — Philips 7114, поэтому рассказывать о качестве TV-out нет нужды, работа подобных кодеров уже рассматривалась в статье Алексея Самсонова и Дмитрия Дорофеева.

На этом рассматривать сами карты мы заканчиваем.

Разгон

С разгоном интересная штука. У карты NV31 в драйверах нет разделения частот на 2D и 3D, можно регулировать общую частоту, и карта разогналась до 405/810 МГц. А вот с NV34 сложности. Почему-то драйвера у этой карты разделяют частоты на 2D и 3D (как у NV30), несмотря на то, что сама плата относится почти к Low-end. Разумеется, частоты одинаковые в 2D и 3D — 325/650 МГц, но разгон выше 355/720 МГц невозможен, начинаются сильные тормоза, непонятные глюки (именно глюки, а не зависания). Поэтому мы ограничились съемом результатов на частоте 350/700 МГц, чтобы сравнить в некоторых тестах NV31 и NV34 на равных частотах.

Установка и драйверы

Рассмотрим конфигурацию тестового стенда, на котором проводились испытания карт:

  • Компьютер на базе Pentium 4 (Socket 478):
    • процессор Intel Pentium 4 3066 (HT=ON);
    • системная плата ASUS P4G8X (iE7205);
    • оперативная память 1024 MB DDR SDRAM;
    • жесткий диск Seagate Barracuda IV 40GB;
    • операционная система Windows XP SP1.

На стенде использовались мониторы ViewSonic P810 (21") и ViewSonic P817 (21").

При тестировании применялись драйверы от NVIDIA версии 42.72, VSync отключен, компрессия текстур отключена в приложениях. Установлен DirectX 9.0.

Для сравнительного анализа приведены результаты уже знакомых читателям видеокарт:

  • Gainward Powerpack Ultra/750 (GeForce Ti 4600, 300/325 (650) МГц, 128 МБ);
  • ABIT Siluro GFTi4200-8x (GeForce Ti 4200-8x, 250/256 (512) МГц, 128 МБ);
  • Prolink PixelView GeForce4 MX 440-8x (275/256 (512) МГц, 128 МБ);
  • Hercules 3D Prophet 9000 PRO (RADEON 9000 PRO, 275/275 (550) МГц, 128 МБ, driver 6.292);
  • Hercules 3D Prophet 9500 PRO (RADEON 9500 PRO, 275/270 (540) МГц, 128 МБ, driver 6.292).

Настройки драйверов

Думаю, что нет нужды еще раз рассказывать о настройках драйверов, желающие смогут прочитать подробности в материале по GeForce FX 5800 Ultra.

Напомню, что получить доступ к некоторым закрытым по умолчанию закладкам можно, запустив патч к registry Windows XP.

Результаты тестов

2D-графика

Традиционно начнем с 2D. Заметим, что качество отменное. В 1600х1200 при 85Гц все прекрасно у обеих карт.

Наверняка старожилы помнят, что когда дорогой Леонид Ильич Брежнев на 25-м съезде КПСС говорил о необходимости экономику сделать экономной, а качество 2D — объективно оцениваемым, половина делегатов съезда этот момент проспала. Вероятно поэтому оно так и осталось на бумаге, в лозунгах и розовых мечтах "матроксоведов". Поэтому напомню, что и сегодня качество зависит от конкретного экземпляра, да и связка карта-монитор может по-прежнему играть огромную роль. Прежде всего, надо обращать внимание на качество монитора и кабеля. Тестирование 2D у нас происходит на мониторе ViewSonic P817-E совместно с BNC-кабелем Bargo.

Синтетические тесты RightMark 3D (DirectX 9)

В этой статье мы представим вам подробные описания и первые результаты тестирования, полученные с помощью разрабатываемого нами набора конфигурируемых синтетических тестов для API DX9.

Набор синтетических тестов из разрабатываемого нами тестового пакета RightMark 3D включает в себя (на данный момент) следующие тесты:

  1. Тест на закраску и фильтрацию текстур (Pixel Filling Test);
  2. Тест на производительность обработки геометрии (Geometry Processing Speed Test);
  3. Тест на производительность работы с отсечением невидимых точек и примитивов (Hidden Surface Removal Test);
  4. Тест на производительность сложных пиксельных шейдеров (Pixel Shader Test);
  5. Тест на производительность отрисовки, освещения и анимации спрайтов (Point Sprites Test).

Полагаем, что нет смысл повторять здесь освещение идеологических вопросов тестирования, поэтому еще раз просим желающих узнать по-подробнее об идеологии синтетических тестов прочитать внимательно материал по NV30. Там же можно найти и их описание.

Внутри каждого архива вы найдете описание параметров каждого теста и пример .bat файла, используемого нами для тестирования ускорителей. Мы будем благодарны любым откликам, как в плане пожеланий и идей, так и информации об ошибках или странном поведении тестов.

Пишите по адресу: unclesam@ixbt.com.




Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.