Сравнение быстродействия видеокарт в DirectX 11, DirectX 12 и Vulkan, часть 1

⇡#От теории — к практике

Мы долго говорили об особенностях API нового поколения и готовы перейти к бенчмаркам, но сначала придется признать: все сказанное в теоретической части не получится напрямую связать с цифрами. Поддержка Direct3D 12 или Vulkan в какой-либо игре еще не значит, что ее движок задействует ту или иную из новых функций, а главное, нам неизвестно, насколько широко и эффективно она используется. Также не будем забывать, что Direct3D 12 и Vulkan являются сравнительно низкоуровневыми API, и задача оптимизации быстродействия под GPU различной архитектуры лежит на плечах разработчиков движка (некоторые из которых прямо сообщают, что поддержка Direct3D — экспериментальная опция и ожидать чудес не стоит). Эти переменные останутся скрыты от глаз исследователя без полноценного профайлинга приложений — задачи, которая выходит далеко за рамки данного обзора. Как бы то ни было, результаты тестирования дают представление о быстродействии видеокарт в API нового поколения на данный момент — вне зависимости от того, как могла бы сложиться идеальная картина.

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

В тестовую обойму вошли семь игр 2016–2017 годов выпуска, среди которых шесть поддерживают API Direct3D 12, а две — Vulkan. Доподлинно известно, что все они так или иначе задействуют функцию Multi-Engine («асинхронные вычисления»). И пара слов об отдельных играх.

• DOOM. Эта игра использует т. н. Shader Intrinsitc Functions — шейдеры, непосредственно исполняемые на GPU избранной архитектуры, минуя стадию компиляции из высокоуровневого кода. Только Vulkan, в отличие от OpenGL и Direct3D любой версии, дает такую возможность, и только AMD выпустила для Vulkan соответствующее расширение. Собственные Shader Intrinsics есть и у NVIDIA, но они задействуются через проприетарный интерфейс NVAPI или библиотеки GameWorks. Именно поэтому Vulkan в DOOM дает процессорам AMD такой мощный прирост быстродействия (хотя и чипы NVIDIA не обделяет).
• В Total War: WARHAMMER II не поддерживается Direct3D 12 на графических процессорах архитектуры Kepler.
• Tom Clancy’s The Division (по крайней мере с нашим железом и настройками) не запускается в режиме Direct3D 12 на ускорителях семейств Kepler и Maxwell.

Тесты выполнены при разрешениях 1080p, 1440p и 2160p. Настройки выбраны таким образом, чтобы обеспечить высокую частоту смены кадров (от 60 FPS и выше в режиме 1080p) на мощных GPU последнего поколения и приемлемую частоту (от 30 FPS в 1080p) на ускорителях среднего уровня, что соответствует реальным сценариями использования. Для слабых видеокарт (Radeon RX 560 и GeForce GTX 1050 Ti) выбраны иные, более щадящие параметры качества графики в ряде игр.

При таких настройках мы едва ли сможем в полной мере оценить экономию ресурсов CPU на подготовке draw call, которую обеспечивает Direct3D и Vulkan. Испытания API Mantle в свое время показали, что максимальный рост быстродействия возникает в несбалансированных конфигурациях (мощный GPU и двухъядерный центральный процессор) либо при кадровой частоте свыше 100 FPS. Тестирование на платформе со сниженным числом ядер и частотой CPU будет представлено во второй части статьи.

Участники тестирования

Для тестирования были избраны пять видеокарт на базе GPU каждого производителя в диапазоне архитектур от GCN 1.1 (Radeon R9 390X) до GCN 1.4 (Radeon RX Vega 64) и от Kepler (GeForce GTX 780 Ti) до Pascal (GeForce GTX 1080 Ti) соответственно.

• AMD Radeon RX Vega 64 (1546/1890 МГц, 8 Гбайт);
• AMD Radeon RX 580 (1340/8000 МГц, 8 Гбайт);
• AMD Radeon RX 560 (1275/7000 МГц, 4 Гбайт);
• AMD Radeon R9 Fury X (1050/1000 МГц, 4 Гбайт);
• AMD Radeon R9 390X (1050/6000 МГц, 8 Гбайт);

• NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (1480/11000 МГц, 11 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1060 (1506/9000 МГц, 6 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1050 Ti (1290/7008 МГц, 4 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 980 Ti (1000/7010 МГц, 6 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 780 Ti (875/7010 МГц, 3 Гбайт).

⇡#AMD Radeon R9 390X

⇡#AMD Radeon R9 Fury X

⇡#AMD Radeon RX 560

⇡#AMD Radeon RX 580

⇡#AMD Radeon RX Vega 64