Видеоускоритель Nvidia GeForce FX в действии: король умер, да здравствует король!

АрхивВидео

Представляем отчет о реализации идей и технологий новинки, об их влиянии на качество изображения и производительность... а также сравнительные тесты против основного конкурента — ATI Radeon 9700 Pro.

С момента появления на рынке первой видеокарты под торговой маркой GeForce американская компания nVidia захватила бесспорное лидерство в нише производительных графических решений для бытовых настольных систем. По большому счету, лишь полгода назад канадская ATI Technologies с выходом Radeon 9700 Pro вырвалась вперед и чуть позже с помощью линейки Radeon 9000/9500 восстановила status quo. И вот наступил момент, когда давно объявленный конкурент Radeon 9700 Pro — ускоритель GeForce FX — готов к появлению на прилавках.

Встречайте: GeForce FX 5800 Ultra. Ультра во всём...

Ниже мы представляем краткий отчет о реализации идей и технологий новинки, об их влиянии на качество изображения и производительность. Интересующиеся разницей в архитектуре рассматриваемых сегодня продуктов могут удовлетворить информационный голод, воспользовавшись нашими ранними статьями по адресам www.terralab.ru/video/22257 и www.terralab.ru/video/23735.

 

Сердечная мышца

Мимо такой детали, как внешний вид GeForce FX, пройти сможет только очень невнимательная персона. Внушающая почтение конструкция, представляющая собой систему охлаждения, закрывает большую часть лицевой стороны платы. Модули памяти, расположенные на оборотной стороне также прикрывает массивный радиатор. Пластиковый бловер, призванный обеспечить более качественные воздухообмен, выпирает настолько, что карта прихватывает вместе с AGP-слотом еще и соседний PCI-слот. Как нетрудно догадаться, при установке плата занимает сразу две стандартные щели корпуса: верхняя отводится гнездам VGA, TV-Out и DVI-I, а нижняя — вентиляционным отверстиям.

Таким «микроскопом» гвозди можно забивать спокойно.

При интенсивной работе видеоподсистемы карта нагревается моментально. Надо отдать должное стараниям инженеров, в дальнейшем температура хоть и остается высокой, но расти перестает. Причем сильно нагревается плата целиком, так что дополнительное охлаждение в корпусе переходит в разряд «настоятельно рекомендуется иметь».

Впрочем, если вы все же умудрились «проглядеть» это громоздкое чудо, оно напомнит вам о себе звуком. На данный момент в системе используется высокооборотистый, а потому достаточно голосистый вентилятор. Судя по всему, он способен работать приблизительно в восьми скоростных режимах, но сейчас в работе используется только два: тихо и на полную катушку. Но насладиться первым можно только при работе с плоской графикой. В таком случае карта опускает рабочие частоты чипа и памяти. Правда, опыты показали, что скорость вентилятора зависит только от того, какие блоки чипа задействованы в данный момент, а не от рабочих частот.

Оригинальной системе охлаждения — оригинальную «термопрослойку». Назвать «это» просто термопастой язык не поворачивается.

Охлаждающая конструкция крепится к плате намертво. Настолько все серьезно, что nVidia на этот раз специально рекомендует обозревателям не разбирать систему охлаждения.

Дополнительное питание подводится через стандартный 12-вольтовый коннектор. Напомню, что Radeon 9700 Pro использует тот же разъем, но для этого применяется переходник. Помимо своей основной функции он играет роль удлинителя. Впрочем, длины кабеля питания в современных корпусах вполне достаточно, чтобы будущие владельцы GeForce FX не переживали по этому поводу.

Дополнительное питание подводится через стандартный 12-вольтовый коннектор.

В целом, видеокарта выполнена очень качественно. Чтобы улучшить защиту от наводок, для изготовления GeForce FX используется двенадцатислойная (!) печатная плата. Как всегда, сотворив нечто революционное, американцы воспользовались едва ли не всеми доступными на данный момент техническими достижениями. Так что производителям видеокарт придется еще долго ломать голову над тем, где размещать заказы на производство отдельных компонентов. В свою очередь nVidia усилила и без того неслабый контроль за качеством произведенных товаров. Но слухи о том, что GeForce FX будет производить только сама фирма (или некто только по ее заказу), на данный момент далеки от истины.

 

Адреналин

Ходили слухи, что драйвер долго не хотел приходить в достойное состояние, затягивая выпуск карт в продажу. Но в личной беседе, Джон Спитцер (John Spitzer), имеющий непосредственное отношение к разработке ПО в nVidia, заявил, что «конечно, мы столкнулись с проблемами, но их было не больше, чем при разработке драйверов, например, для GeForce 4 Ti, в общем, ничего серьезного».

В доступных на момент написания статьи версиях управляющие элементы для комплекса Intellisample были вынесены на отдельную закладку (см. скриншот). Верхний движок отвечает за адаптивные алгоритмы фильтрации. Доступны три варианта: Application (фильтрация подчиняется установкам приложения), Performance-Balanced (Сбалансированная производительность) и Performance-Aggressive (Агрессивная производительность). По умолчанию используется второе положение — качество фильтрации снижается незаметно, но прирост в производительности уже имеется. При включении агрессивной производительности задействуются все алгоритмы адаптивной фильтрации, что приводит к значительному приросту производительности, но и более заметному снижению качества изображения.

Параметры анизотропии и антиалиасинга для DirectX и OpenGL-приложений теперь объединены (ранее управлялись независимо друг от друга). Стали доступны новые режимы сглаживания — 6xS и 8xS. Алгоритмы представляют собой смешение мультисэмплинга и суперсэмплинга. Использовать их удастся только в DirectX-приложениях.

Некоторые дополнительные закладки становятся доступны после редактирования реестра. Самой интересной из них, конечно же, является вкладка Clock Frequencies, позволяющая изменять рабочие частоты видеокарты. Как уже упоминалось выше, карта работает в двух режимах — с плоской графикой и 3D. В драйверах разведены тактовые частоты для каждого из вариантов. Для GeForce 5800 Ultra значениями по умолчанию являются 300 МГц/600 МГц в 2D и 500 МГц/1000 МГц — в 3D.

Существует еще и третий частотный режим, но к штатным его отнести нельзя. Включается он, когда пользователь забыл подключить дополнительное питание к видеокарте. Как вы помните, в такой ситуации GeForce FX все же будет работать. В нашем случае частоты составили всего лишь 250 МГц/500 МГц. Производительности карты при этом уже не хватало даже на полноценную обработку всех эффектов интерфейса в Windows XP! Такое трудно не заметить, но если вы забудете про подпитку, драйвер выдаст тревожное сообщение о недостатке энергии и снижении тактовой частоты (см. скриншот).

Надежность программной составляющей продуктов nVidia всегда была на самом высоком уровне. Никаких недостатков в работе во время тестирования и на этот раз замечено не было. Все просто замечательно. А по качеству плоской графики GeForce FX достойно соперничает с Matrox Parhelia – признанным лидером в этой области.

Несмотря на то что прошло уже довольно много времени с момента появления реальных образцов и еще больше с момента начала разработки концепции драйвера, по состоянию на сегодняшний день даже его интерфейсная часть еще не приобрела окончательно утвердившегося вида. Вполне возможно, что в следующих версиях мы опять увидим некоторые изменения.

 

Кардиограмма

Анализ сердечных сокращений мы проводили на стенде, основу которого составляет безупречная системная плата ASUS P4G8X Deluxe (на чипсете Intel E7205, поддерживающем AGP 8x и двухканальную DDR-память) с процессором Pentium 4 2,53 ГГц и 2х256 Мбайт памяти. Операционной системе помогали драйверы nVidia Detonator 42.68 и ATI Catalyst 3.1. Противоборствующие стороны представляют референс карта nVidia GeForceFX 5800 Ultra и Sapphire Atlantis Radeon 9700 Pro.

Стенд
Процессор	Intel Pentium 4 2,53 ГГц
Материнская плата	ASUS P4G8X Deluxe (Intel E7205)
Системная память	2х256 Мбайт DDR2100 (TwinMOS)
Операционная система	Microsoft Windows XP Professional SP1
Звук	Creative SB Live! Player 5.1
Жесткий диск	IBM DTLA-307030
Драйверы	NVIDIA Detonator 42.68 ATI Catalyst 3.1

С помощью следующей таблицы вспомним основные ТТХ подопытных.

	GeForce FX	Radeon 9700 Pro
Производственный процесс GPU, мкм	0,13	0,15
Количество транзисторов, млн.	125	~110
Частота GPU, МГц	500	325
Эффективная частота памяти, МГц	1000	620
Разрядность шины памяти, бит	128	256
Тип памяти	DDR II	DDR
Пиковая пропускная способность памяти, Гбайт/с	16	19,8
Объем памяти, Мбайт	128	128
Версия DirectX	9+	9
Версия вершинных шейдеров	2+	2
Количество вершинных шейдеров	3	4
Версия пиксельных шейдеров	2+	2
Количество пиксельных конвейеров	8	8
Количество текстурных модулей на конвейер	1	1

И  сразу же перейдем к рассмотрению работы отдельных их блоков в синтетическом тесте 3DMark 2001SE.

	GeForce FX 5800 Ultra	Radeon 9700 Pro
Fillrate — Single-Texturing, MTexels/sec	1577,9	1771,7
Fillrate — Multi-Texturing, MTexels/sec	3472,9	2536,7
High Polygon Count — 1 Light, Mtriangles	103,7	69,8
High Polygon Count — 8 Light, Mtriangles	30,7	14,9
EMBM, FPS	188,9	188,8
DOT3, FPS	222	204,9
Vertex Shader, FPS	168,4	188,8
Pixel Shader, FPS	203,6	171,3
Advanced Pixel Shader, FPS	132,3	200,2
Point Sprites, Msprites/sec	45,8	38,8

Мы видим тотальное превосходство новинки. Radeon выиграл только в малоиспользуемом ныне режиме single-texturing, в заточенном под него Advanced Pixel Shader, да в Vertex Shader сказалось количественное преимущество (четыре против трех) вершинных шейдеров. По всем остальным пунктам GeForce 5800 Ultra лидирует с заметным отрывом. Особо выделим сокрушительную победу при использовании мультитекстурирования и в тесте High Polygon Count с восемью источниками света.

Далее, не мудрствуя лукаво, смотрим, что в играх. В «Unreal Tournament 2003» (см. диаграммы) с ростом разрешения отрыв GeForce FX увеличивается. Если в 1024x768 он составил лишь четверть процента, то в 1600x1200 достиг почти двадцати! А вот в «Serious Sam: The Second Encounter» ситуация обратная. В низком разрешении FX впереди, но на максимальном уже отстает более чем на те же 20 процентов. Впрочем, эта картина не отражает соотношения сил при использовании OpenGL. Посмотрите на результаты видеокарт в «Return to Castle Wolfenstein». Процессорозависимость игры не позволяет картам показать все, на что они способны, но тенденция легко просматривается. В отличие от «Сэма», в «Замке» GeForce лидирует, увеличивая отрыв с ростом разрешения.

Производительность конкурирующих ускорителей в игровых приложениях.

Перейдем к режимам, более интенсивно задействующим графическую подсистему. Начнем с антиалиасинга. На этот раз я не буду приводить результаты, показанные картами при определенных режимах сглаживания. Посмотрим на падение производительности у конкурентов.

Переход в режим 4x вызывает практически идентичное снижение количества FPS на обеих картах. Так что, если FX и использует сжатие информации о цвете (что помогло бы при мультисэмплинге), то либо оно не дает такого уж сильного преимущества, либо, что более вероятно, Radeon 9700 имеет в своем арсенале схожую, но не афишируемую технику.

Отдельная история с «Сэмом». Похоже, что у FX’а не менее серьезные, чем сам герой игры, проблемы с этим движком. Падение производительности GeForce на 1024x768x32 составляет более двадцати процентов, в то время как Radeon 9700 Pro теряет лишь шесть!

Использование же новых режимов 6xS и 8xS хотя и позволяет добиться чуть более высокого качества картинки, выливается в катастрофическое падение производительности. Уже на 1024x768x32 в «UT2003» при включении 8xS результат опускается на 75 процентов! Медленный суперсэмплинг во всей своей красе.

Правда, nVidia заранее рекомендует использовать эти режимы в играх, «ограниченных неким максимальным разрешением» (надо полагать, подразумевается, что оно будет небольшим, как, например, в стареньком «StarCraft’е»), или в играх, в которых изображение не «дергается» — стрелялки вычеркиваем сразу.

О качестве можете судить сами. На мой взгляд, разница между режимами минимальна. Так что, стоит хорошенько подумать, прежде чем включить прожорливые 6xS и 8xS.

Без сглаживания	4-кратный мультисэмплинг
6-кратный суперсэмплинг+мультисэмплинг	8-кратный суперсэмплинг+мультисэмплинг

А вот суперсэмплинг у NV30 в отличие от R300 не только заявлен, но и уже работает. Что и отражено в следующих скриншотах. Обратите внимание на несглаженные мультисэмплингом края листьев, корректно обработанные дотошным алгоритмом-предшественником.

Без сглаживания.

4-кратный мультисэмплинг.

4-кратный суперсэмплинг.

С точки зрения падения производительности похожая ситуация и с анизотропией. Но в данном случае это более интересно. Ведь ранее продукты ATI славились своей дешевой анизотропией, гораздо более производительной, чем у nVidia. А теперь и здесь равенство. Иногда процент падения производительности у FX даже ниже, чем у конкурента. Такого результата удалось добиться благодаря упомянутым уже адаптивным алгоритмам фильтрации. При включении анизотропии они становятся особенно актуальны. Внимательное изучение скриншотов, сделанных в режимах Application, Performance-Balanced и Performance-Aggressive, позволяет говорить об очень аккуратном их вмешательстве. Разница ничтожна.

 

Диагноз

Будущее GeForce FX туманно. Да, он вернул nVidia лидерство. Но преимущество не велико. А если учитывать сильную зависимость большинства современных игр от центрального процессора, то практическая разница между ним и Radeon 9700 Pro становится минимальной. При этом против FX — раздражающий шум от его кулера и сильное тепловыделение. Насколько нам известно, возможны варианты установки производителями карт своих охлаждающих систем, отличных от референсной. Может быть, это будет даже кулер от Quadro FX.

Результаты нашего тестирования только подтвердили вынужденность таких жестких условий эксплуатации Ultra. Ее младший брат, GeForce 5800, работающий на частоте 400 МГц/800 МГц просто не способен угнаться за Pro-версией Radeon 9700. Так что, по сути, перед нами экстремальный разгон в промышленных масштабах. Особого оптимизма ни со стороны nVidia, ни со стороны ее партнеров не наблюдается. Возможно, GeForce FX не станет массовым продуктом. Это тем более вероятно, что заметная доля чипов пойдет на более выгодный рынок профессиональных ускорителей под маркой Quadro FX.

Но огромные материальные вложения себя окупят. В этом не сомневается никто. Недавно объявленные NV31 и NV34, основанные на FX-архитектуре, наверняка принесут nVidia успех в нише mainstream. Впрочем, и GeForce FX будет продаваться «на ура» даже по запредельным ценам в районе 500-550 долларов за 5800 Ultra (хотя по некоторым данным, например, карты ASUSTeK должны появиться в продаже за более скромные деньги, около 400 долларов). Никто меня в этом не разубедит. Сомневающимся, могу напомнить судьбу последних Voodoo (как же не вспомнить о них, когда GeForce FX своим названием постоянно напоминает об инженерах породившей их компании — 3dfx). Даже за этими, мягко говоря, неудачными технологически, но очень дорогими моделями поклонники буквально гонялись по всему миру. А NV30 не просто отвечает современным требованиям, он опережает их!

Да и nVidia, скорее всего, придется в ближайшем будущем заметно снизить цену, поскольку не за горами появление в продаже Radeon 9800 Pro. Тактовая частота его ядра поднята до 380 МГц, памяти — до 340 МГц DDR. Никаких радикальных перемен в архитектуре не будет (в скором времени мы представим подробный анализ возможностей новой линейки (!) продуктов ATI). GeForce FX придется сложить свои полномочия и покинуть только что занятый трон. Даже Ultra-вариант не сможет тягаться на равных с такой картой.

Но что смогут сделать калифорнийцы? Дальнейший разгон практически нереален. Выход NV35 ожидается не ранее этого лета. Единственный ресурс — оптимизация драйверов. Правда, опыт прошлых лет подсказывает, что ресурс этот очень серьезен, а выжимать из него максимум в nVidia умеют.

Радостно видеть, что прогнозы многих обозревателей о невиданной доселе борьбе в нише Hi-End видеокарт оправдались.