Содержание
- Часть 1 — Теория и архитектура
- Часть 2 — Практическое знакомство
- Часть 3 — Результаты игровых тестов (производительность)
В этой части мы изучим видеокарту, а также познакомимся с результатами синтетических тестов. В нашей лаборатории побывала карта компании AsusTeK.
Платы
| Asus Radeon HD7790 DirectCu II OC 1024 МБ 128-битной GDDR5 PCI-E | |
|---|---|
|  |
| Asus Radeon HD7790 DirectCu II OC 1024 МБ 128-битной GDDR5 PCI-E | |
|---|---|
Карта имеет 1024 МБ памяти GDDR5 SDRAM, размещенной в 4 микросхемах (на лицевой стороне PCB). Микросхемы памяти Hynix (GDDR5). Микросхемы рассчитаны на максимальную частоту работы в 1500 (6000) МГц. |  |
| Сравнение с эталонным дизайном, вид спереди | |
|---|---|
| Asus Radeon HD7790 DirectCu II OC 1024 МБ 128-битной GDDR5 PCI-E | Reference card AMD Radeon HD 7770 |
 |  |
| Сравнение с эталонным дизайном, вид сзади | |
|---|---|
| Asus Radeon HD7790 DirectCu II OC 1024 МБ 128-битной GDDR5 PCI-E | Reference card AMD Radeon HD 7770 |
 |  |
Очевидно, что дизайн у 7790 в чем-то схож с 7770 (шина обмена с памятью одна и та же), однако следует заметить, что мы имеем дело с уникальный разработкой инженеров Asus.
Ускоритель имеет следующий набор гнезд вывода: 2 DVI (один из которых Single-Link и совместим с выводом на VGA) и по одному DisplayPort и HDMI (второе гнездо DVI обладает возможностью через адаптер передавать сигнал на HDMI, поэтому суммарно можно подключить 2 приемника с HDMI). Напомним, что ускорители AMD достаточно давно обладают собственными звуковыми кодеками, поэтому передача на HDMI-монитор будет полноценной, со звуком. Также уместно напомнить, что возможность одновременного вывода картинки максимально на 3 монитора (каждый до разрешения Full HD), полученная еще 7xxx серией, реализована и здесь, однако практически невостребована, учитывая мощность и возможности данного ускорителя.
Максимальные разрешения и частоты:
- 240 Гц — максимальная частота обновления;
- 2048×1536@85 Гц — по аналоговому интерфейсу;
- 2560×1600@60 Гц — по цифровому интерфейсу (для DVI-гнезд с Dual-Link/HDMI).
Что касается возможностей по ускорению декодирования видео — в 2007 году мы проводили такое исследование, с ним можно ознакомиться здесь.
Карта требует дополнительного питания, причем одним разъемом с шестью контактами.
О системе охлаждения.
| Asus Radeon HD7790 DirectCu II OC 1024 МБ 128-битной GDDR5 PCI-E | |
|---|---|
Кулер относится к серии DirectCu, поэтому обязательным является наличие медных тепловых трубок, впрессованных в основание радиатора. Собственно, основой СО является относительно массивный радиатор, усиленный, как уже выше было сказано, тепловыми трубками, разносящими тепло равномерно по ребрам. Микросхемы памяти не охлаждаются. Сверху радиатор накрыт кожухом с двумя вентиляторами. Для такого рода ускорителя СО получилась чуть-чуть избыточной, и потому вентиляторы вращаются на невысоких оборотах, делая кулер практически бесшумным. |  |
 | |
Мы провели исследование температурного режима с помощью новой версии утилиты EVGA PrecisionX (автор А. Николайчук AKA Unwinder) и получили следующие результаты.
| Asus Radeon HD7790 DirectCu II OC 1024 МБ 128-битной GDDR5 PCI-E | |
|---|---|
 | |
После 6 часов прогона карты под максимальной игровой нагрузкой максимальная температура ядра составила 63 градусов, что для такого рода ускорителя отличный результат. Так что, как уже выше отмечалось, СО получилась очень эффективной.
Комплектация. Базовый комплект поставки должен включать в себя руководство пользователя и диск с драйверами и утилитами.
| Asus Radeon HD7790 DirectCu II OC 1024 МБ 128-битной GDDR5 PCI-E | |
|---|---|
Перед нами базовый комплект плюс мост CrossFire и адаптер DVI-to-VGA. |  |
Упаковка.
| Asus Radeon HD7790 DirectCu II OC 1024 МБ 128-битной GDDR5 PCI-E | |
|---|---|
 |  |
Установка и драйверы
Конфигурация тестового стенда:
- Компьютеры на базе процессора Intel Core i7-3960X (Socket 2011):
- 2 процессора Intel Core i7-3960X (o/c 4 ГГц);
- СО Hydro SeriesT H100i Extreme Performance CPU Cooler;
- СО Intel Thermal Solution RTS2011LC;
- системная плата Asus Sabertooth X79 на чипсете Intel X79;
- системная плата MSI X79A-GD45(8D) на чипсете Intel X79;
- оперативная память 16 ГБ DDR3 Corsair Vengeance CMZ16GX3M4A1600C9 1600 МГц;
- жесткий диск Seagate Barracuda 7200.14 3 ТБ SATA2;
- жесткий диск WD Caviar Blue WD10EZEX 1 TБ SATA2;
- 2 SSD Corsair Neutron SSD CSSD-N120GB3-BK;
- 2 блока питания Corsair CMPSU-1200AXEU (1200 Вт);
- корпус Corsair Obsidian 800D Full-Tower.
- операционная система Windows 7 64-битная; DirectX 11;
- монитор Dell UltraSharp U3011 (30″);
- драйверы AMD версии Catalyst 13.3beta3; Nvidia версии 314.22
VSync отключен.
Используемые нами пакеты синтетических тестов можно скачать здесь:
- D3D RightMark Beta 4 (1050) с описанием на сайте 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: под Vista без SP1, под Vista c SP1.
Для работы RightMark3D 2.0 требуется установленный пакет MS Visual Studio 2005 runtime, а также последнее обновление DirectX runtime.
В качестве синтетических тестов DirectX 11 мы использовали примеры из пакетов SDK компаний Microsoft и AMD, а также демонстрационную программу Nvidia. Во-первых, это HDRToneMappingCS11.exe и NBodyGravityCS11.exe из комплекта DirectX SDK (February 2010). Мы взяли и приложения обоих производителей видеочипов: Nvidia и AMD. Из ATI Radeon SDK были взяты примеры DetailTessellation11 и PNTriangles11 (они также есть и в DirectX SDK). Дополнительно использовалась демонстрационная программа компании Nvidia — Realistic Water Terrain, также известная как Island11.
Синтетические тесты проводились на следующих видеокартах:
- Radeon HD 7790 со стандартными параметрами (далее HD 7790)
- Radeon HD 7870 со стандартными параметрами (далее HD 7870)
- Radeon HD 7850 со стандартными параметрами (далее HD 7850)
- Radeon HD 7770 со стандартными параметрами (далее HD 7770)
- Geforce GTX 650 Ti Boost со стандартными параметрами (далее GTX 650 Ti+)
- Geforce GTX 650 Ti со стандартными параметрами (далее GTX 650 Ti)
Для анализа результатов новой среднебюджетной модели видеокарты Radeon HD 7790 эти решения были выбраны по следующим причинам. Radeon HD 7870 и HD 7850 близки в линейке компании к рассматриваемой модели, но это более мощные решения, и будет интересно посмотреть, насколько ниже производительность новинки по сравнению с ними. Ну а сравнение с HD 7770 будет интересно потому, что HD 7790 основан на более мощном чипе, но входит в это же подсемейство. Заодно узнаем возможности видеочипа Bonaire, который по сложности ровно посередине между Pitcairn (HD 7870) и Cape Verde (HD 7770).
От конкурирующей компании Nvidia для сравнения нами были выбраны две видеоплаты. По сути, это практически одна и та же модель физически, только с разными скоростными характеристиками. Geforce GTX 650 Ti на время выхода Radeon HD 7790 была её основным конкурентом, но Nvidia вовремя подсуетилась, специально к этой дате выпустив разогнанный вариант — Geforce GTX 650 Ti Boost. Из-за слишком длинного названия эта модель на диаграммах будет представлена как GTX 650 Ti+ (что полностью отражает её суть, кстати).
Direct3D 9: тесты Pixel Shaders
Тесты текстурирования и заполнения (филлрейта) из пакета 3DMark Vantage мы рассмотрим чуть позже, а первая группа пиксельных шейдеров, которую мы используем, включает в себя различные версии пиксельных программ сравнительно низкой сложности: 1.1, 1.4 и 2.0, встречающихся в старых играх, и она очень проста для современных видеочипов.
Тесты довольно простые для современных графических процессоров, и скорость даже среднебюджетных решений в них часто упирается во что-то, и не всегда она определяется текстурированием или филлрейтом. Такие тесты не способны показать все возможности современных видеочипов и интересны разве что с точки зрения устаревших игровых приложений. Судя по нашим предыдущим сравнениям, производительность последних видеокарт в этих тестах часто ограничена филлрейтом.
Новая модель AMD в этом сравнении показала отличный результат, опередив во всех тестах как соперниц на обычной и ускоренной версии GK106, так и своих сестёр в виде Radeon HD 7770 и HD 7850. Конечно, мощнейшей в сравнении плате на базе чипа Pitcairn она всё же уступила, но оно в зачёт не входит — Radeon HD 7790 явно дешевле. Посмотрим на результаты более сложных пиксельных программ промежуточных версий:
Тест Cook-Torrance интенсивнее вычислительно, и скорость в нём сильнее зависит от количества ALU и их частоты, но также и от скорости работы TMU. Этот тест исторически лучше подходит для графических решений компании AMD, но новые платы Geforce на базе архитектуры Kepler в нём также показывают также довольно сильные результаты. Вот и в этот раз получилось так, что новинка AMD примерно наравне лишь с обычной Geforce GTX 650, но не её ускоренной Boost-версией.
Так получилось не только в тесте освещения, больше зависящем от скорости ALU, но и в тесте Water, скорость в котором зависит ещё и от текстурирования. Хотя GTX 650 Ti Boost обгоняет Radeon HD 7790 совсем чуть-чуть, всего на 5%. Так что результат сегодняшней героини от компании AMD сравнительно неплохой, так как конкурирующие решения в этих тестах всегда были сильны.
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 «Современная терминология 3D-графики».
- 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, производительность в которых зависит и от скорости блоков ALU, и от скорости текстурирования, также в них важен общий баланс чипа и эффективность исполнения вычислительных программ. Прошлые наши исследования показывают, что в этих конкретных задачах архитектура AMD смотрится несколько лучше графической архитектуры Nvidia.
Это относится и к Radeon HD 7790, выпущенной в марте. В тесте «Frozen Glass» скорость больше зависит от математической производительности, поэтому Radeon HD 7790 снова оказывается быстрее даже «ответной» видеоплаты Nvidia, не говоря уже об «обычной» Geforce GTX 650. В этом тесте Bonaire показывает результат ровно между двумя моделями на базе Pitcairn и он заметно быстрее Cape Verde, которая страдает ещё и от недостатка пропускной способности памяти.
Во втором тесте «Parallax Mapping» новая видеокарта Radeon показала производительность хоть и выше, чем у GTX 650 Ti Boost, но уже лишь на 8% (зато обычная версия GTX 650 Ti почему-то сильно отстала). Что касается сравнения «со своими», то и тут новинка между HD 7870 и HD 7850, правда ближе к младшей в этот раз. Ну а HD 7770 нет смысла рассматривать — она намного медленнее новой модели. Рассмотрим эти же тесты в модификации с предпочтением выборок из текстур математическим вычислениям:
В изменившихся условиях положение плат на чипах производства Nvidia явно чуть улучшилось, и их проигрыш в «математическом» тесте уже заметно меньше. Radeon HD 7790 в одном из тестов показывает результат на уровне старшего из конкурентов от Nvidia, а во втором всё же опережает обе Geforce. Современные чипы AMD в этих задачах явно работают чуть более эффективно, по сравнению с GPU от Nvidia.
Но всё это давно устаревшие задачи, с упором в текстурирование и филлрейт. Далее мы рассмотрим результаты ещё двух тестов пиксельных шейдеров, но уже версии 3.0, самых сложных из наших тестов пиксельных шейдеров для Direct3D 9. Они наиболее показательны с точки зрения современных игр на ПК, среди которых много мультиплатформенных. Тесты отличаются тем, что сильно нагружают и ALU, и текстурные модули, обе шейдерные программы сложны и длинны и включают большое количество ветвлений:
- Steep Parallax Mapping — значительно более «тяжелая» разновидность техники parallax mapping, также описанная в статье «Современная терминология 3D-графики».
- Fur — процедурный шейдер, визуализирующий мех.
Эти тесты уже не ограничены производительностью текстурных выборок или филлрейтом и больше всего зависят от эффективности исполнения сложного шейдерного кода. В самых тяжёлых DX9-тестах из первой версии пакета RightMark видеокарты производства Nvidia в предыдущие годы были сильнее, но в последних архитектурах решения AMD сильно ускорились, особенно после доводки драйверов.
В тесте «Fur», который использует и активное текстурирование, и много математических расчётов, новинка AMD выступила на уровне «ускоренного» конкурента в виде GTX 650 Ti Boost, а вот в тесте Steep Parallax Mapping обошла её почти на 40%, что легко объясняется большей математической мощью и явным приоритетом AMD к попиксельным вычислениям. По сравнению со старыми решениями компании, HD 7790 снова оказался на уровне ровно между HD 7850 и HD 7870 — что можно считать отличным результатом.
Direct3D 10: тесты пиксельных шейдеров PS 4.0 (текстурирование, циклы)
Во вторую версию RightMark3D вошли два уже знакомых нам теста PS 3.0 под Direct3D 9, которые были переписаны под DirectX 10, а также ещё два новых теста. В первую пару добавились возможности включения самозатенения и шейдерного суперсэмплинга, 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» суперсэмплинга — 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 суперсэмплинга, они относительно просты, и соотношение результатов в режимах «Low» и «High» должно быть примерно одинаковым.
В этом тесте производительность зависит в большей степени от количества и эффективности блоков TMU, влияет на скорость и эффективность выполнения сложных программ. А в варианте без суперсэмплинга дополнительное влияние на производительность оказывают ещё и эффективный филлрейт с пропускной способностью памяти. Результаты при детализации уровня «High» получаются до полутора раза ниже, чем при «Low».
В задачах процедурной визуализации меха с большим количеством текстурных выборок, за пару поколений графических архитектур компания AMD сократила разницу с платами Nvidia, а с выпуском GCN даже вырвалась вперёд. И сейчас уже именно платы Radeon являются лидерами таких сравнений, что говорит о высокой эффективности выполнения ими данных шейдерных программ.
Поэтому и результат на диаграмме ожидаемый. Новая Radeon HD 7790 с большим запасом обогнала обе модели Geforce, а по сравнению с другими Radeon, рассматриваемая нами сегодня модель компании AMD снова оказалась где-то между HD 7850 и HD 7870, но чуть ближе к первой. Посмотрим на результат этого же теста, но с включенным «шейдерным» суперсэмплингом, увеличивающим работу в четыре раза: возможно, в такой ситуации что-то изменится, и ПСП с филлрейтом будут влиять меньше:
И в этот раз ситуация похожа на то, что мы видели на предыдущей диаграмме, но новинку от AMD ещё сильнее ограничивает пропускная способность памяти или даже производительность блоков ROP. В этот раз модель Radeon HD 7790 смогла лишь немного выиграть у HD 7850. Что касается сравнения с платами на чипах Nvidia при включении суперсэмплинга, увеличивающего теоретическую нагрузку вчетверо, то тут результаты не сильно изменились, новый Radeon HD 7790 заметно впереди, а обе Geforce отстали. В подобных вычислениях преимущество явно у чипов компании AMD, предпочитающих попиксельные вычисления.
Следующий DX10-тест измеряет производительность исполнения сложных пиксельных шейдеров с циклами при большом количестве текстурных выборок и 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 суперсэмплинг увеличивает это число в четыре раза. Наиболее сложный тестовый режим с суперсэмплингом 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 суперсэмплинга:
Второй пиксель-шейдерный тест Direct3D 10 интереснее с практической точки зрения, так как разновидности parallax mapping широко применяются в играх, а тяжелые варианты, вроде steep parallax mapping, давно используются во многих проектах, например в играх серий Crysis и Lost Planet. Кроме того, в нашем тесте, помимо суперсэмплинга, можно включить самозатенение, увеличивающее нагрузку на видеочип ещё примерно в два раза — такой режим называется «High».
Диаграмма в целом похожа на предыдущую (также без включения SSAA), но есть и небольшие отличия. Обе Geforce смотрятся в этот раз уже чуть лучше, хотя всё равно справляются с работой в тесте хуже конкурирующих видеокарт от AMD. Неудивительно, что новая плата Radeon HD 7790 в обновленном D3D10-варианте теста без суперсэмплинга показала результат, значительно превышающий скорость плат Nvidia. По сравнению с другими платами Radeon, новинка всё так же где-то между HD 7850 и HD 7870 (которая является быстрейшим решением сравнения). Посмотрим, что изменит включение суперсэмплинга.
Тут всё снова примерно так же, что и в «Fur» — при включении суперсэмплинга и самозатенения, задача получается ещё более тяжёлой, совместное включение сразу двух опций увеличивает нагрузку на карты почти в восемь раз, вызывая серьёзное падение производительности. Разница между скоростными показателями протестированных видеокарт немного изменилась, включение суперсэмплинга сказывается меньше, чем в предыдущем случае.
Верхняя модель серии Radeon HD 7800 осталась лидером, а графические решения Nvidia в наших D3D10-тестах пиксельных шейдеров работают явно менее эффективно. Героиня нашего сегодняшнего обзора продолжает показывать скорость почти ровно между HD 7870 и HD 7850, к которой присоединилась и HD 7770. Всё это объяснимо теорией, HD 7790 должна быть примерно на уровне HD 7850, удивляет скорее то, что новинка обогнала её в некоторых из тестов. Посмотрим, что получится в чисто вычислительных задачах.
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.
Результаты наших предельных математических тестов обычно более-менее соответствуют разнице в частотах и количестве вычислительных блоков, но с влиянием разной эффективности их использования и с учётом оптимизации драйверов. На диаграмме есть только одна заметная проблема — Radeon HD 7850 показал слишком низкую производительность — видимо, из-за каких-то ошибок в старых версиях драйверов, так как такую разницу между HD 7850 и HD 7870 ничем объяснить нельзя.
В остальном все архитектуры AMD в таких тестах раньше имели серьёзное преимущество перед конкурирующими видеокартами Nvidia, но калифорнийцы в архитектуре Kepler увеличили число потоковых процессоров, сократив отставание по пиковой математической производительности для Geforce. Что мы и видим по результатам первого математического теста, где рассматриваемая Radeon HD 7790 хоть и показала хороший результат между HD 7850 и HD 7870, но её почти догнала ускоренная версия GTX 650 Ti Boost.
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 математическом тесте мы видим почти такие же относительные результаты, но все платы AMD ещё чуть-чуть укрепили свои лидирующие позиции. Скорость рассматриваемой сегодня модели Radeon в этом тесте уже ближе к теории, по сравнению с предыдущим. В этот раз новинка от компании AMD обошла обе конкурирующие платы Geforce и разница между ними ощутимая. И Radeon HD 7790 всё так же между двумя моделями серии Radeon HD 7800.
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, образующие частицу. Аналогичные алгоритмы должны получить широкое использование в будущих играх под DirectX 10.
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 для всех решений, производительность соответствует количеству точек, с каждым шагом падение FPS близкое к двукратному. Задача эта для современных видеокарт не слишком сложная, и производительность в ней ограничена скоростью обработки геометрии и пропускной способностью памяти.
Зависимость от ПСП заметна только в случае решений AMD — налицо разница между результатами видеокарт на чипах Nvidia и решений AMD. Первый же тест геометрии снова показал, что в таких задачах платы Nvidia оказываются производительнее. Но это и неудивительно, но почему Radeon HD 7790 проиграла даже HD 7850, причём очень много? Возможно, дело в недостаточной оптимизации драйверов, но ещё одним возможным фактором может быть ПСП — карты AMD расположились на диаграмме в зависимости от этого параметра.
И хотя сегодняшняя новинка Radeon HD 7790 вроде бы имеет большее количество геометрических блоков, по сравнению с той же HD 7770, но её явно ограничивает сравнительно низкая пропускная способность памяти, которая не даёт оторваться от старого решения на Cape Verde. Про конкурентов от Nvidia и говорить нечего — обе Geforce GTX 650 Ti оторвались от сегодняшней героини с огромным преимуществом. Посмотрим, как изменится ситуация при переносе части вычислений в геометрический шейдер:
При изменении нагрузки в этом тесте цифры слегка улучшились и для плат AMD, и для решений Nvidia. Видеокарты в данном тесте слабо реагируют на изменение параметра GS load, отвечающего за перенос части вычислений в геометрический шейдер, а поэтому и все выводы остаются прежними. Новая модель Radeon HD 7790 всё так же показывает результаты лишь чуть выше HD 7770 и явно медленнее видеоплат производства Nvidia. Интересно, что изменится в следующем тесте, который предполагает большую нагрузку именно на геометрические шейдеры.
Увы, но «Hyperlight» — второй тест геометрических шейдеров, демонстрирующий использование сразу нескольких техник: instancing, stream output, buffer load, в котором используется динамическое создание геометрии при помощи отрисовки в два буфера, а также новая возможность Direct3D 10 — stream output, вовсе не работает почти на всех видеокартах компании AMD, включая и Radeon HD 7790, начиная с какой-то версии драйверов.
Так что самый интересный геометрический тест новинка просто провалила, иначе это назвать нельзя. Интересно, что именно в «Hyperlight» в нашем наборе синтетических тестов всегда наблюдался большой проигрыш видеокарт AMD. Совпадение? В этом тесте единственно важным параметром является производительность геометрических блоков, с которой дела у Nvidia обстоят заметно лучше. А ведь именно увеличенной скоростью обработки геометрии и отличается Bonaire от Cape Verde, и было бы очень интересно узнать — насколько.
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, так что соотношение между результатами карт в тестах «Earth» и «Waves» должно быть примерно одинаковым. В обоих тестах используется displacement mapping 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 может влиять и скорость текстурирования, и пропускная способность памяти, особенно в лёгком режиме. Результаты некоторых видеокарт Nvidia бывают ограничены ещё чем-то непонятным, а между схожими по классу одночиповыми платами разница в этом тесте зачастую получается весьма небольшой. Вот и сейчас так получилось, разве что Radeon HD 7850 слишком медленна, а HD 7870 — слишком быстра.
Все остальные платы показали близкие результаты. Самой быстрой ожидаемо стала «внеконкурсная» Radeon HD 7870, самой медленной HD 7850, а все остальные платы близки друг к другу по скорости. Хотя Geforce GTX 650 Ti Boost всё-таки немного быстрее сладкой парочки Radeon HD 7790 и Geforce GTX 650 Ti, которые пугающе близки друг к другу. Посмотрим на производительность в этом же тесте с увеличенным количеством текстурных выборок:
Взаимное расположение карт на диаграмме изменилось — сравнительные результаты решений компании AMD в тяжёлых режимах заметно ухудшились, и с платами Nvidia соперничать может только старшая Radeon HD 7870. Это касается среднего и тяжёлого режимов, а в лёгком она лидирует. Представленная недавно Radeon HD 7790 уступает им обеим, хотя не так далека от обычной Geforce GTX 650 Ti без дополнительного разгона.
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.
Результаты второго теста вершинного текстурирования «Waves» совсем не похожи на то, что мы видели на предыдущих диаграммах, лишь некоторые тенденции продолжились. По каким-то странным причинам показатели разогнанной и обычной моделей Geforce GTX 650 Ti отличаются чуть ли не вдвое (похоже на программную оптимизацию, так как использовались драйверы разных версий). Причём, старшая плата Nvidia хороша в лёгком режиме, а в тяжёлом и среднем они с Radeon HD 7790 примерно на одном уровне. Похоже на упор в ПСП, так как новинка недалеко ушла от HD 7770, а платы на Pitcairn имеют 256-битную шину памяти, поэтому они впереди (особенно в лёгком режиме). Рассмотрим второй вариант этого же теста:
С усложнением задачи скорость решений Nvidia стала ещё ниже, хотя и не сильно. Radeon HD 7790 всё так же где-то на одном уровне с Geforce GTX 650 Ti Boost, а младшая Geforce уступает им из-за устаревших драйверов. Что касается сравнения с лидирующей Radeon HD 7870, то она недосягаема. А вот скорость HD 7850 примерно на уровне новинки. Ну а HD 7770 сильно отстаёт от всех Radeon. Версия объяснения результатов большим влиянием ПСП подтверждается ещё раз.
3DMark Vantage: тесты Feature
Синтетические тесты из пакета 3DMark Vantage покажут нам то, что мы ранее упустили. Feature тесты из этого тестового пакета обладают поддержкой DirectX 10 и интересны тем, что отличаются от наших и до сих пор актуальны. При анализе результатов новой видеокарты в этом пакете мы сделаем какие-то новые и полезные выводы, ускользнувшие от нас в тестах из пакетов семейства RightMark. Feature Test 1: Texture Fill
Первый тест — тест скорости текстурных выборок. Используется заполнение прямоугольника значениями, считываемыми из маленькой текстуры с использованием многочисленных текстурных координат, которые изменяются каждый кадр.
Тест компании Futuremark хоть и не показывает теоретически возможного уровня производительности текстурных выборок, но эффективность видеокарт AMD и Nvidia в нём достаточно высока и сравнительные цифры моделей близки к соответствующим теоретическим параметрам. Только Radeon HD 7850 снова оказалась подозрительно медленной — даже хуже HD 7770, чего не может быть даже в теории. Вероятно, дело в отличиях версий драйверов.
Новинка от AMD по текстурированию показала схожий с Geforce GTX 650 Ti результат, но разогнанный вариант GTX 650 Ti Boost вырвался немного вперёд. Что касается сравнения скорости Radeon HD 7790 с собратьями по производителю, то за исключением аномально низкого рез-та HD 7850 всё более-менее соответствует теории — новая модель HD 7790 по текстурной скорости находится между HD 7770 и HD 7870, как и должно быть. Feature Test 2: Color Fill
Вторая задача — тест скорости заполнения. В нём 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.
В тесте производительности блоков ROP результат новинки несколько слабее, что и ожидалось, исходя из характеристик чипа Bonaire. Цифры этого подтеста из 3DMark Vantage показывают производительность блоков ROP с учётом величины пропускной способности видеопамяти (т. н. «эффективный филлрейт»). Это отлично видно по паре плат Nvidia — GTX 650 Ti Boost оказалась в полтора раза быстрее оригинальной модели, а отличаются они друг от друга так сильно именно по ПСП и скорости ROP.
То же самое касается и сравнения скорости представленной недавно Radeon HD 7790. По ПСП и филлрейту она ближе к HD 7770, чем к паре из семейства HD 7800, поэтому и результат показала соответствующий — налицо сравнительно низкий филлрейт. Если сравнивать новинку с Geforce, то она идёт наравне с обычной GTX 650 Ti, а Boost вариант последней догоняет даже HD 7870. Так что подтверждается возможная нехватка пропускной способности видеопамяти и скорости ROP, что может сказаться и в некоторых играх, особенно старых или мультиплатформенных. 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 проведённых нами ранее тем, что результаты в нём зависят не исключительно от скорости математических вычислений, эффективности исполнения ветвлений или скорости текстурных выборок, а от нескольких параметров одновременно. Для достижения высокой скорости тут важен верный баланс GPU, а также эффективность выполнения сложных шейдеров. В данном случае важны математическая и текстурная производительность, поэтому в синтетике из 3DMark Vantage новая плата Radeon HD 7790 с запасом обогнала и двух соперниц от Nvidia и две младшие модели старого семейства Southern Islands.
Другими словами, дело скорее в теоретической разнице по математической мощи, чем скорости текстурирования. Поэтому Radeon HD 7790, хоть и уступила верхней модели семейства HD 7800 (которая в очередной раз стала лучшей в сравнении), но платы Geforce опередила с хорошим запасом. Это неплохой результат для AMD, но это не удивляет — в этом тесте их решения обычно выигрывают у видеокарт на чипах производства Nvidia. 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.
Скорость рендеринга в этом тесте также зависит сразу от нескольких параметров, но всё же основными факторами влияния являются производительность обработки геометрии и эффективность выполнения геометрических шейдеров, поэтому и картину на диаграмме мы видим обычно такую, что из-за большего количества геометрических блоков все видеокарты производства Nvidia чувствуют себя в этом тестировании лучше конкурентов, обгоняя соответствующие по цене платы Radeon. Но Radeon HD 7790 смогла нас удивить! Пожалуй, в первый раз.
Рассматриваемая нами сегодня модель Radeon легко опередила все представленные в сравнении платы, в том числе и разогнанный вариант GTX 650 Ti. А ведь это — один из тех тестов, в которых видно преимущество решений Nvidia, имеющих улучшенный геометрический конвейер. У новой платы Radeon скорость тут очень высокая, и по скорости геометрических вычислений в этой задаче новинка впервые стала быстрейшей в сравнении. Отличная работа над ошибками! 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, образующие частицу. Но тест больше всего загружает шейдерные блоки вершинными расчётами, также тестируется stream out.
Рассмотрим ещё один тест из 3DMark Vantage, относящийся к геометрии, но совершенно иной. Удивительно, но в этот раз высокий результат новинка не показала — видимо, улучшения относятся к тем блокам GPU, которые в этом тесте задействованы не полностью. Судя по скорости двух вариантов GTX 650 Ti, дело в филлрейте и/или ПСП. А раз так, то неудивительно, что лучшими тут стали Radeon HD 7870 и Geforce GTX 650 Ti Boost.
Главная же героиня сегодняшнего сравнения оказалась где-то между HD 7770 и HD 7850, что также объяснимо с теоретической точки зрения. Ну а двум вариантам GTX 650 Ti она уступила, хотя младшей из них и не очень сильно. Всё-таки платы Nvidia в таких тестах несколько сильнее и опережают соперников в подобных задачах. 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 применяемый в процедурном текстурировании, он использует много математических расчётов.
В чисто математическом тесте из пакета компании Futuremark, показывающем пиковую производительность видеочипов в предельных вычислительных задачах, мы видим несколько иное распределение результатов, по сравнению с двумя аналогичными тестами из нашего тестового пакета. В этом случае производительность решений также не полностью соответствует теории, но к тому же ещё и немного расходится с тем, что мы видели ранее в математических тестах из пакета RightMark 2.0.
Давно известно, что все видеокарты Radeon компании AMD, созданные на базе чипов архитектуры GCN, очень хорошо справляются с подобными задачами, и почти всегда показывают лучшие результаты в случаях, когда выполняется сравнительно простая, но весьма интенсивная математика. И новый Radeon HD 7790 вполне ожидаемо показывает отличный результат, отставая лишь от явно более дорогой модели — старшей Radeon HD 7870 (младшая карта на Pitcairn снова провалилась по не совсем понятным причинам).
Что касается сравнения с соперничающими моделями Geforce, то рассматриваемая сегодня видеокарта показала скорость на 20% выше производительности «ускоренного» варианта на графического процессора GK106. Хотя возросшая эффективность видеокарт, сделанных на основе чипов архитектуры Kepler, в этой задаче повысилась, но бороться с соответствующими платами Radeon на равных всё ещё не получается.
Direct3D 11: Вычислительные шейдеры
Чтобы протестировать новое решение компании AMD в задачах, использующих такие новые возможности DirectX 11, как тесселяция и вычислительные шейдеры, мы воспользовались примерами из пакетов для разработчиков (SDK) и демонстрационными программами компаний Microsoft, Nvidia и AMD.
Сначала мы рассмотрим тесты, использующие вычислительные (Compute) шейдеры. Их появление — одно из наиболее важных нововведений в последних версиях DX API, они уже используются в современных играх для выполнения различных задач: постобработки, симуляций и т. п. В первом тесте показан пример HDR-рендеринга с tone mapping из DirectX SDK, с постобработкой, использующей пиксельные и вычислительные шейдеры.
Пусть это и не самый удачный пример для вычислительных шейдеров, но разницу в производительности в одной из конкретных задач он показывает. Скорость расчётов в вычислительном и пиксельном шейдерах для всех плат давно одинаковая, это у видеокарт с GPU ранних поколений были различия, которых давно нет. Судя по нашим предыдущим тестам, результаты в задаче явно зависят не только от математической мощи и эффективности вычислений, но и от других факторов, вроде ПСП и производительности ROP. Это видно по сравнению результатов Radeon HD 7790 и HD 7850, которые отличаются в пользу последней именно по указанным характеристикам.
Новая топовая плата от компании AMD в этом тесте примерно между моделями HD 7770 и HD 7850, что говорит об упоре в производительность ROP или ПСП. Также она отстаёт от Geforce GTX 650 Ti Boost, которая показала результаты на уровне HD 7850. Второй тест вычислительных шейдеров также взят из Microsoft DirectX SDK, в нём показана расчётная задача гравитации N тел (N-body) — симуляция динамической системы частиц, на которую воздействуют физические силы, такие как гравитация.
Картина в этом случае совершенно иная. Как мы выяснили ранее, у решений Nvidia есть некоторое преимущество в таких сложных расчётных задачах. Поэтому в этом тесте Geforce GTX 650 Ti Boost совершенно логично берёт верх над представленной недавно Radeon HD 7790, хотя та и выступила также очень неплохо, обогнав не только HD 7770, но и HD 7850, которая снова аномально медленна в этом тесте.
Лидером традиционно становится Radeon HD 7870, но она и цену имеет максимальную из представленных видеоплат. Похоже, что в этом тесте общая скорость упирается именно в скорость исполнения математических вычислений. Ну а мы переходим к тестам производительности в задачах тесселяции, которые традиционно должны показать сильнейшую сторону новой платы.
Direct3D 11: Производительность тесселяции
Вычислительные шейдеры очень важны, но ещё одним важным нововведением в Direct3D 11 считается аппаратная тесселяция. Мы очень подробно рассматривали её в своей теоретической статье про Nvidia GF100. Тесселяцию уже довольно давно начали использовать в DX11-играх, таких как STALKER: Зов Припяти, DiRT 2, Aliens vs Predator, Metro 2033, Civilization V, Crysis 2, Battlefield 3 и других. В некоторых из них тесселяция используется для моделей персонажей, в других — для имитации реалистичной водной поверхности или ландшафта.
Существует несколько различных схем разбиения графических примитивов (тесселяции). Например, phong tessellation, PN triangles, Catmull-Clark subdivision. Так, схема разбиения PN Triangles используется в STALKER: Зов Припяти, а в Metro 2033 — Phong tessellation. Эти методы сравнительно быстро и просто внедряются в процесс разработки игр и существующие движки, поэтому и стали популярными.
Первым тестом тесселяции будет пример Detail Tessellation из ATI Radeon SDK. В нём реализована не только тесселяция, но и две разные техники попиксельной обработки: простое наложение карт нормалей и parallax occlusion mapping. Что ж, сравним DX11-решения AMD и Nvidia в различных условиях:
В тесте простого бампмаппинга видеоплаты обычно упираются в ПСП, и результат новой видеокарты AMD примерно соответствует скорости Geforce GTX 650 Ti Boost. Новинка семейства Radeon HD 7000 опережает только свою самую младшую сестру, уступая всем остальным, включая HD 7850. А вот во втором подтесте с более сложными попиксельными расчётами новая плата уже расположилась между HD 7850 и HD 7870 и немного обогнала единственную соперницу от компании Nvidia. Подтвердили ранее высказанное мнение о том, что эффективность выполнения сложных математических вычислений в пиксельных шейдерах у чипов архитектуры GCN несколько выше.
В самом интересном тесте с тесселяцией результат Radeon HD 7790 также весьма неплох — она почти догнала единственную Geforce. Но и только. Почему нет значительного влияния увеличенной скорости обработки геометрии по сравнению с HD 7770? Всё объясняется просто — в данном тесте тесселяции разбиение треугольников весьма умеренное и скорость в нём не упирается в производительность блоков обработки геометрии. Поэтому скорости обработки треугольников у плат компании AMD достаточно высоки, чтобы показывать результаты, аналогичные и даже превышающие те, что мы видим у Geforce.
Вторым тестом производительности тесселяции 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 мы уверены, что на их основе создают свой код игровые разработчики. Этот пример мы протестировали с различным коэффициентом разбиения (tessellation factor), чтобы понять, как сильно влияет его изменение на общую производительность.
В этом примере применяется уже более сложная геометрия, и сравнение геометрической мощи различных решений по этому тесту явно более полезно и приносит совсем другие выводы. Хотя все представленные в материале современные решения хорошо справляются с лёгкой и средней геометрической нагрузкой, показывая высокую скорость, в тяжёлых условиях графические процессоры Nvidia остаются заметно более производительными, но и новинка снова показала свою силу!
Анонсированная в марте видеоплата Radeon HD 7790 основана на чипе Bonaire, который имеет удвоенное количество геометрических блоков, по сравнению с Cape Verde, а также некие оптимизации, результат которых мы уже видели в разделе 3DMark Vantage. Новинка показала очень хороший результат даже выше уровня Geforce GTX 650 Ti Boost во всех условиях, кроме самого тяжёлого, где всё-таки уступила. А остальные видеокарты в сложных условиях сдают позиции гораздо быстрее. Очень хороший результат (если на него не повлияла «оптимизация» уровней разбиения, конечно).
Рассмотрим результаты ещё одного теста — демонстрационной программы Nvidia Realistic Water Terrain, также известной как Island. В этой демке используется тесселяция и карты смещения (displacement mapping) для рендеринга реалистично выглядящей поверхности океана и ландшафта.
Тест Island не является чисто синтетическим тестом для измерения исключительно геометрической производительности GPU, так как он содержит и сложные пиксельные и вычислительные шейдеры в том числе, и такая нагрузка ближе к реальным играм, в которых используются все блоки GPU, а не только геометрические, как в предыдущих тестах геометрии. Увы, но результатов Radeon HD 7850 в этом тесте нет — при её тестировании в своё время, программа на ней просто не запустилась.
Мы протестировали данную программу при четырёх разных коэффициентах тесселяции (в данном случае настройка называется Dynamic Tessellation LOD). Если при самом первом коэффициенте разбиения треугольников, когда скорость не ограничена производительностью геометрических блоков, сильнейшая в сравнении видеокарта компании AMD показывает высокий результат, лучше чем у Geforce GTX 650 Ti Boost, но при увеличении геометрической работы единственная плата компании Nvidia вырывается вперёд, а производительность всех плат Radeon заметно падает. Хотя в текущей архитектуре компании AMD геометрическая производительность чипов была улучшена, а в Bonaire добавлен второй геометрический блок, в соответствующих синтетических тестах они всё ещё заметно проигрывают решениям Nvidia.
Но всё же, нужно отметить отличное выступление Radeon HD 7790 по сравнению со своими сёстрами от AMD. Новая плата этой компании во всех режимах показывает сильные результаты, лишь в лёгких условиях сильно уступая более дорогой Radeon HD 7870, а в сложных приближаясь к ней. Естественно, что HD 7770 осталась далеко позади — в самых сложных условиях её результат вдвое ниже, как и должно быть по теории. В общем, результат для новинки неплохой, даже в задачах со сложнейшей геометрией и шейдерами она смотрится хорошо.
Выводы по синтетическим тестам
Результаты синтетических тестов среднебюджетной модели Radeon HD 7790, основанной на новом графическом процессоре Bonaire архитектуры GCN 1.1, а также результаты других моделей видеокарт производства обоих производителей дискретных видеочипов показали, что новое решение компании AMD является одним из наиболее выгодных предложений на рынке в своём ценовом диапазоне и будет вполне успешно конкурировать с соответствующими решениями Nvidia.
По синтетическим тестам новой модели и сравнению с другими моделями Radeon, всё примерно соответствует теории и было нами ожидаемо. Новинка хорошо выступила в наших предельных тестах и по сравнению с двумя разными модификациями платы Geforce GTX 650 Ti от конкурента. Наше синтетическое тестирование показало, что по производительности новинка в среднем находится где-то между моделями HD 7770/HD 7850 и HD 7870. При этом новинка продаётся заметно дешевле последней. Сильные стороны Radeon HD 7790 — математическая, текстурная и геометрическая производительность на уровне HD 7850, а в слабые можно записать сравнительно низкую пропускную способность памяти и производительность блоков ROP (филлрейт), которые хуже, чем у той же HD 7850, что может сказаться в некоторых играх.
Но в целом, в виде Radeon HD 7790 рынок получил ещё одно выгодное для нетребовательных игроков решение, производительности которого будет вполне достаточно для большинства современных 3D-игр даже с учётом распространения дисплеев с высоким разрешением. В следующей части статьи мы проверим производительность новой модели в играх и узнаем, подтвердились ли наши предварительные выводы.
AMD Radeon HD 7790 — Часть 3: производительность в игровых тестах →
2 блока питания Corsair CMPSU-1200AXEU для тестового стенда предоставлены компанией Corsair | Корпус Corsair Obsidian 800D-Full Tower для тестового стенда предоставлен компанией Corsair | Модули памяти Corsair Vengeance CMZ16GX3M4X1600C9 для тестового стенда предоставлены компанией Corsair | Corsair Hydro SeriesT H100i CPU Cooler для тестового стенда предоставлен компанией Corsair |
Монитор Dell UltraSharp U3011 для тестовых стендов предоставлен компанией Юлмарт | Системная плата Asus Sabertooth X79 для тестового стенда предоставлена компанией AsusTeK | Системная плата MSI X79A-GD45(8D) для тестового стенда предоставлена компанией MSI | Жесткий диск Seagate Barracuda 7200.14 3 ТБ для тестового стенда предоставлен компанией Seagate |
Накопитель SSD OCZ Octane 512 ГБ для тестового стенда предоставлен компанией OCZ Russia | 2 накопителя SSD Corsair Neutron SeriesT 120 ГБ для тестового стенда предоставлены компанией Corsair |
