Сказ о том, как два Radeon X1950Pro (CrossFire) одну GeForce 8800GTS победили

Предисловие

Анонс компанией ATI чипов RV560/570 ознаменовал довольно серьезные перемены в концепции CrossFire. Теперь не требуется специальная Master-карта, и можно легко объединить в связку CrossFire две видеокарты на базе X1650XT или X1950Pro. Поскольку CompositeEngine, отвечающий за объединение результатов работы каждого из видеоадаптеров, встроен непосредственно в GPU, теперь для этого понадобятся два соединительных мостика, внешне похожих на те, что используются для объединения видеокарт NVIDIA в SLI. Ну и, разумеется, материнская плата, поддерживающая CrossFire. Мы протестировали две видеокарты на базе X1950Pro в режиме CrossFire и хотим поделиться с вами чрезвычайно любопытными результатами, которые получили в итоге. Скажем сразу, видеокарты X1950Pro от разных вендоров прекрасно работали друг с другом в связке CrossFire. Ну а основная упряжка, на которой проводилось тестирование, выглядит так – Sapphire X1950 Pro + MSI X1950 Pro. По традиции, сначала познакомимся с особенностями видеокарт, принимавших участие в тестировании, а затем перейдем к тестам.

Sapphire X1950 Pro

Коробка видеокарты Sapphire X1950 Pro оформлена в привычном стиле – отрешенная инопланетянка на фоне загадочных чертежей. На обложке указан объем видеопамяти – 256 Мб, а также поддержка HDCP, HDTV и Dual-Link DVI, что является стандартным набором для видеокарт этого класса. На обратной стороне упаковки присутствуют все те же лейблы. Системные требования вынесены на торец упаковки. Из них наиболее важными представляются требования к блоку питания – не менее 450 Вт, обеспечивающем по линии 12В ток не менее 30 А. При установке двух видеокарт в CrossFire требования, естественно, повышаются - мощность блока питания должна быть не меньше 550 Вт, ток по линии 12В – не менее 38 А. Комплект поставки включает:

• адаптер HDTV-out
• адаптер S-Video-out
• переходник DVI/D-SUB - 2 шт.
• переходник дополнительного питания
• кабель S-Video
• кабель "тюльпан"-"тюльпан"
• мостик для CrossFire
• диск с драйверами и фирменными утилитами
• диск с Power DVD 6
• диск с игрой "Код да Винчи" (на анг. языке).
• руководство пользователя

Видеокарта использует однослотовый дизайн, при этом кулер довольно большой по площади и закрывает всю поверхность печатной платы. Кулер состоит из двух частей. Первая часть представляет собой медную пластину с напаянными на нее ребрами, образующими своеобразный веер, и предназначена для охлаждения видеопроцессора. Вторая часть представляет собой алюминиевый радиатор с закрепленной на нем турбиной. Подошва этого радиатора через термопрокладки контактирует с сипами памяти и силовыми элементами, тем самым способствуя их охлаждению. В сборе радиатор GPU вставляется в алюминиевый радиатор, но с небольшим зазором между ними, чтобы избежать перекосов и возможных сколов ядра GPU. Под кулером обнаруживается печатная плата, выполненная согласно референсному дизайну, хотя и на синем текстолите. Естественно, обратная сторона PCB также ничем не отличается от референсной. Чип RV570 работает на рекомендованной для него частоте, которая составляет 580 МГц. А видеопамять приятно удивила. На видеокарте Sapphire X1950 Pro использованы чипы Samsung с временем выборки 1,2 нс, что соответствует номинальной частоте 1600 МГц DDR. Впрочем, штатная частота видеопамяти равна рекомендованной и составляет 1400 МГц DDR.

MSI X1950 Pro

Про оформление упаковки MSI X1950 Pro и говорить нечего, настолько все стандартно. Что интересно, коробка сделана вообще под всю серию видеоадаптеров X1950, а в нашем конкретном случае расположенный справа набор лейблов с характеристиками видеокарты вообще является наклейкой. Эстеты могут поморщиться, но мы, простые покупатели, знаем, что стандартные решения при массовом производстве экономят кучу денег производителю, а значит и цены он сильно задирать не должен. Обратная сторона коробки также стандартно оформлена. Отметим необходимые требования – блок питания от 450 Вт, обеспечивающий по линии 12В ток силой не меньше 30А. Для двух видеокарт в CrossFire требования возрастают до 550 Вт суммарной мощности блока питания и 38А по линии 12В. Что касается режима CrossFire, то для его включения понадобятся – материнская плата с поддержкой данной технологии, две видеокарты X1950 Pro и соединительные мостики, в количестве двух штук - обязательно. Без мостиков режим CrossFire включить не удастся, мы проверяли. В комплект поставки входят:

• адаптер HDTV-out
• адаптер S-Video-out
• переходник DVI/D-SUB - 2 шт.
• переходник дополнительного питания
• кабель S-Video
• мостик для CrossFire
• диск с драйверами и фирменными утилитами
• диск Star DVD Family с утилитами для работы с DVD от CyberLink
• диск с игрой TOCA Race Driver 3
• руководство по быстрой установке

Видеокарта занимает два стандартных слота PCI, оснащена двумя разъемами Dual-Link DVI и видеовыходом. Уже стало традицией, что каждый из производителей видеокарт X1950 Pro оснащает свое изделие кулером собственного изготовления. К изучению его конструкции мы еще вернемся, а пока посмотрим на внешний вид видеокарты MSI X1950 Pro. Компоновка видеокарты выглядит стандартно. Кулер охлаждает только видеопроцессор. Чипы памяти охлаждаются собственными радиаторами. Обратная сторона PCB очень похожа на то, что мы видели у всех остальных видеоплат X1950 Pro. Так и есть, со снятым кулером становится очевидно, что использована референсная PCB. Отсутствие радиатора на крайнем левом чипе видеопамяти не брак, мы отклеили его для «фотосессии». Как видно из фото, радиатор кулера состоит из двух частей, соединенных тепловой трубкой. Материал обеих частей радиатора – алюминиевый сплав. Видимо поэтому, для подстраховки, было решено дополнить радиатор GPU вторым радиатором при помощи тепловой трубки. Таким образом удается значительно увеличить эффективную площадь теплоотвода и улучшить температурный режим видеопроцессора. Под кулером скрывается наш хороший знакомый – чип RV570, работающий на рекомендованной для него частоте – 580 МГц. Видеопамять тоже не преподнесла сюрпризов. Общий объем памяти на видеокарте MSI X1950 Pro равен 256 Мб и набран восемью микросхемами стандарта DDR3 производства Samsung. Время выборки равно 1,4 нс, что соответсвует номинальной частоте 1400 МГц DDR. На этой частоте видеопамять и работает.

Тестирование

В этот раз мы не стали проверять видеокарты на разгон. Поскольку все они, по сути, являются «референсными», то весьма вероятно, что их потенциал разгона будет аналогичен уже рассмотренным ранее видеокартам. Поэтому сразу перейдем к тестированию, благо там и без разгона сюрпризов выше крыши. Первый же сюрприз встретился еще в момент подготовки к тестированию, вернее – в процессе «включения» режима CrossFire. Как оказалось, порядок подключения соединительных мостиков имеет значение. На фото приведены два мостика, вид с лицевой и с обратной стороны. Обратите внимание, что разъемы мостика «с изнанки» помечены как “J1A” и “J2A”. Так вот, чтобы режим CrossFire включился, необходимо подключать мостики разъемом “J1A” к видеокарте, установленной как «первичной» (Primary Video Adapter). В противном случае, на странице Catalyst Control Center, посвященной CrossFire, будет красоваться предупреждение, что мостики подключены неправильно и включение CrossFire невозможно. С мостиками разобрались, режим CrossFire включен, можно приступать к тестированию. Мы будем сравнивать производительность одиночной видеокарты X1950 Pro с производительностью связки X1950 Pro CrossFire на штатных частотах – 580/1400 МГц для GPU/памяти соответственно. Для сравнения мы также взяли видеокарту X1950XTX и два представителя NVIDIA высшего дивизиона – GeForce 8800GTS и 8800GTX. Тестирование проводилось с помощью драйверов Catalyst 7.1

3DMark

В первом же тесте, 3DMark’06, связка X1950 Pro CrossFire показывает весьма впечатляющий прирост по сравнению с одиночной видеокартой X1950 Pro – 67%, и по результатам вплотную приближается к GeForce 8800GTS. Тест 3DMark’05 всегда был более «благосклонен» к адаптерам от ATI, и здесь X1950 Pro CrossFire спокойно обходит GeForce 8800GTS, дыша в затылок флагману сегодняшнего дня – 8800GTX. Прирост производительности связки по сравнению с одиночной видеокартой – 53%. В 3DMark’03 преимущество решений NVIDIA сомнений не вызывает, но и здесь X1950 Pro CrossFire показывает впечатляющие результаты. Прирост – 62% по сравнению с одиночной картой X1950 Pro.

Need for Speed Most Wanted

Вот и обещанные сюрпризы. Связка X1950 Pro CrossFire не оставляет шанса никому, даже флагманам 8800GTS/GTX. Прирост производительности составляет все те же 63%. С ростом разрешения абсолютный отрыв X1950 Pro CrossFire уменьшается, но посмотрите, как возрастает эффективность объединения двух видеокарт в CrossFire - прирост производительности уже равен 90%! Дальнейшее увеличение разрешения все же выводит вперед представителей восьмой серии линейки NVIDIA. По всей видимости, сказывается наличие большего объема оперативной памяти и ее более высокая пропускная способность. Тем не менее, прирост FPS у X1950 Pro CrossFire по сравнению с одиночной картой продолжает расти и составляет уже 104%! Невероятно. Мы знаем, что теоретический предел эффективности объединения двух видеокарт равен 100%, как он может быть выше? Возможно, это погрешности измерения, а может еще что-то?

Need for Speed Carbon

В последней версии аркадного сериала Need for Speed под названием Carbon, расстановка сил поначалу та же, что и в Need for Speed Most Wanted. Связка X1950 Pro CrossFire впереди всех, а прирост FPS к одиночной карте составляет 85%. Чудеса продолжаются. В отличие от предыдущей версии NFS, с увеличением разрешения отрыв X1950 Pro CrossFire от соперников только увеличивается, а прирост производительности уже 115%. Невероятно, но в разрешении 1600х1200, абсолютный разрыв становится еще больше. Связка X1950 Pro CrossFire просто «рвет в клочья» всех представленных здесь соперников. А про прирост производительности по сравнению с одиночной видеокартой и говорить страшно – 154%! Что в полтора раза выше теоретического максимума. Вероятно, на этом месте читатели, имеющие опыт работы с компьютерным «железом», начнут запасаться камнями, дабы забросать ими автора или его огород. А коллеги по тестированию срочно примутся за бандаж нижней половины туловища, чтобы не надорвать животы от смеха. Потому, что так – «не бывает!», как не бывает «вечных двигателей». Разумеется, мы попытались найти причину появления таких невероятных цифр прироста производительности. И, кажется, у нас получилось. Позже мы познакомим вас с этими соображениями, а пока продолжим тестирование. Интересно, то, что произошло с X1950 Pro CrossFire в Need for Speed – закономерность или случайность?

The Elder Scrolls IV- Oblivion

В игре Oblivion ситуация, если так можно выразиться, «нормализуется». По крайней мере, видеокарты выстроились согласно общепринятым ожиданиям и текущей стоимости. Прирост X1950 Pro CrossFire – 69%. С ростом разрешения расстановка сил не меняется, но разрыв уменьшается, а эффективность X1950 Pro CrossFire увеличивается до 79%. В режиме 1600х1200 происходит перелом. Связка X1950 Pro CrossFire превосходит по производительности 8800GTS, а прирост CrossFire увеличивается до 89%. Теперь перейдем к изучению производительности в «шутерах».

F.E.A.R.

В уже старой, но все еще «тяжелой» игре F.E.A.R. связка X1950 Pro CrossFire проявляет себя на удивление слабо. Эффективность CrossFire не превышает 12% в разрешении 1024x768. Далее практически без изменений. Прирост всего лишь около 13 С ростом разрешения максимум, что удается достичь X1950 Pro CrossFire – догнать Radeon X1950XTX, благодаря тому, что эффективность CrossFire резко возросла до 51%.

Call of Duty 2

В игре Call of Duty 2 поначалу все идет неплохо. Лучше, чем в F.E.A.R. Но что это? Добавление второй видеокарты не только не прибавило производительности, но даже заметно ухудшило ее! В теории такое вполне допустимо, и, как оказалось, встречается и на практике. С ростом разрешения ситуация ля X1950 Pro CrossFire в CoD2 только усугубляется.

Battlefield 2

Результаты в Battlefield 2 комментировать особо нечего. В малых разрешениях все упирается по видимому в CPU, а в разрешении 1600x1200 связка X1950 Pro CrossFire самую малость, но все же уступает 8800GTS.

Serious Sam 2

В игре Serious Sam 2 результаты X1950 Pro CrossFire находятся на уровне X1950XTX. Меряться силами с новейшими представителями NVIDIA в этом приложении довольно проблематично. Эффективность Crossfire находится на уровне от 28% до 45%.

Quake 4

Как ни странно, но в Quake 4 ситуация для X1950 Pro CrossFire складывается гораздо лучше. Эффективность Crossfire значительно выше и составляет от 78% до 88%. Причем в разрешении 1600х1200 два Radeon X1950 Pro начинают опережать 8800GTS. Весьма впечатляющий результат для «игры на чужом поле».

Prey

В игре Prey, в отличие от Quake 4, чуда не случилось, X1950 Pro CrossFire не может обогнать 8800GTS, хотя и подбирается весьма близко по результатам. Эффективность Crossfire находится примерно на том же уровне - от 62% до 85%.

The Chronicles of Riddick: EFBB

Игра The Chronicles of Riddick: EFBB не приносит потрясений. Результаты выстроились в ровную «лесенку». Связка X1950 Pro CrossFire уверенно опережает одиночную X1950XTX, но дотянуться до 8800GTS не в силах.

Выводы

Тестирование двух видеокарт X1950Pro, объединенных в связку CrossFire, показало, что в большинстве случаев эффективность X1950Pro CrossFire (прирост производительности по сравнению с одиночной X1950Pro) составляла 50% и более. Отметим, что в игровых приложениях связка X1950Pro CrossFire довольно часто демонстрировала более высокую эффективность, чем в синтетических бенчмарках. Это говорит об определенной зрелости технологии. Но инженерам AMD/ATI успокаиваться рано. Еще есть над чем поработать, поскольку разброс результатов от приложения к приложению все еще значителен, а в планах компании значится объединение мощности не только двух, но и большего числа видеопроцессоров. Если сравнить результаты X1950Pro CrossFire с уровнем производительности видеокарт, представленных в обзоре, то в подавляющем большинстве тестов связка превосходила одиночную X1950XTX, а в половине случаев показывала результаты близкие или превосходящие 8800GTS. Разумеется, сравнивать видеокарты разных поколений «в лоб» было бы не совсем корректно. Однако, игр под DirectX 10 пока еще нет, а новые флагманы NVIDIA еще весьма дороги. Так что, если вам вдруг подарят вторую X1950Pro, не отказывайтесь, на паре X1950Pro вполне можно погонять «с ветерком». На этом можно было бы поставить точку. Но мы обещали, что попытаемся разобраться с феноменальными результатами тестирования X1950Pro CrossFire в Need for Speed Carbon, которые превосходят теоретический максимум для объединения производительности двух видеокарт. Данная часть материала требует определенной «подкованности» читателя в таких вопросах, поэтому вынесена за рамки общего изложения.

Разбор «полетов»

Во-первых, давайте сначала зададимся вопросом – откуда берется теоретический предел объединения производительности двух идентичных систем? Понятно, что просто так ничего не бывает, и какое-то ограничение быть должно. Но почему общая производительность если и вырастет, то не более чем в два раза, а не в три раза, скажем? Есть же примеры синергии. Синергизм - комбинированное воздействие двух или более факторов, характеризующееся тем, что их совместное биологическое действие значительно превышает эффект каждого компонента и их суммы.
греч.Synergos - вместе действующий. Дело в том, что синергия возникает, как правило, при взаимодействии отличных друг от друга факторов, которые дополняют и усиливают действия друг друга. Если же действующие факторы идентичны, то в дело вступает арифметика, поэтому два фактора могут дать максимум удвоенный эффект (за вычетом «накладных расходов» на объединение). Если позволите, приведем пример, весьма упрощенный, но передающий суть дела. Допустим, у нас имеется самосвал, который может перевезти за раз 10 тонн груза. Сколько груза смогут перевезти два таких самосвала одновременно? По идее – 20 тонн. В принципе, можно самосвалы поставить рядом и нагрузить «с горкой», но в таком виде груз в целости доедет лишь до ближайшего поворота, а дальше возникнут трудности с «синхронизацией» усилий и конструкция рассыплется. Теперь один из самосвалов заменим экскаватором. И вот такая связка обретает совершенно новое качество, с ее помощью можно менять ландшафты! «Синергия» возникает в результате объединения усилий. С помощью только самосвала изменить ландшафт невозможно. С помощью только экскаватора - можно, но долго и муторно. А вместе они могут творить чудеса. Почему бы такому замечательному явлению, как синергия, вдруг не проявиться при тестировании видеокарт? Если отвлеченно пофилософствовать, такая точка зрения имеет право на жизнь. Синергия может проявиться, когда при объединении систем высвобождаются «скрытые» ресурсы, вступают в силу определенные оптимизации или существенно меняются «правила игры», при этом результирующий эффект превосходит «производительность» одиночного компонента. Но давайте все же будем материалистами, и поищем более весомое оправдание увиденным результатам, чем философские изыски. Наше дальнейшее повествование будет базироваться на принципах, изложенных в статье «Методика тестирования видеокарт 2007. Использование FRAPS.». Собственно, логика такого подхода состоит в том, что тестирование в Need for Speed Carbon проводилось с помощью утилиты FRAPS, а мы в своем распоряжении имеем определенные методы анализа результатов, полученных таким образом. Поскольку имеется недопустимое расхождение на уровне среднего FPS, давайте проанализируем исходные данные. Сначала мы обратимся к результатам, полученным с помощью FRAPS, для одиночной видеокарты X1950Pro. Ниже показана диаграмма распределения FPS по диапазонам значений. Как видно из диаграммы, колокол распределения очень «узкий» и вертикальная красная линия, отмечающая среднее значение 24,2 FPS, проходит практически по его середине. Впрочем, так оно и должно быть. Теперь построим точно такую же диаграмму, но уже для двух видеокарт X1950Pro в режиме CrossFire. И что же мы видим? С появлением второй видеокарты в видеосистеме на диаграмме появляется второй колокол распределения. Возникает странная ситуация. Примерно половина мгновенных значений FPS находится в диапазоне от 25 до 35 FPS, но при этом в игре не чувствуется никаких «лагов» и «притормаживаний». Среднее значение FPS находится посередине между вершинами этих «колоколов», а уж что именно в таком случае оно выражает, вряд ли скажет даже именитый астролог. Диаграмма не может дать ответ на вопрос, каким образом распределены мгновенные значения FPS во времени. Поэтому давайте построим график FPS в зависимости от времени (строго говоря – в зависимости от номера кадра). Ну что же, хотя в такой мешанине толком ничего не разобрать, один важный вывод сделать можно – мгновенные значения FPS из обоих «колоколов» перемешаны довольно плотно. Углубимся дальше и возьмем из середины этого графика кусок, в котором содержится всего лишь 50 кадров. Вот что получится в итоге. Оказывается, что мгновенные значения FPS из двух «колоколов» не просто перемешаны друг с другом, а последовательно чередуются! При этом верхняя граница коридора, в который укладываются значения, более подвержена изменениям, чем нижняя. Кстати, именно поэтому на диаграмме распределения колокол «высоких FPS» оказался ниже и шире, чем колокол «низких FPS». Ну и что из всего этого следует? По всей видимости, проблема в способе измерения производительности видеокарт и в условиях, к которым он применяется. Дело в том, что в версии драйверов Catalyst 7.1 в режиме CrossFire используется метод AFR, когда каждый видеоадаптер рендерит отдельный кадр целиком, а затем готовые кадры объединяются с помощью CompositeEngine, встроенного в видеопроцессор (в случае чипов RV560/570). В свою очередь, FRAPS реагирует на окончание рендеринга кадра и отмечает это дело в своем лог-файле. Дальше остается только строить догадки, как же данный процесс протекает в деталях. Рискнем предположить, что FRAPS реагирует на какие-то сигналы, подаваемые вторым видеоадаптером (возможно сигнал синхронизации), и ошибочно принимает их за сигналы окончания рендеринга кадра. Такие мысли навевает близость нижней границы коридора к уровню 30 FPS, что является половиной частоты вертикальной развертки монитора тестового стенда в режиме 1600х1200. Хотя вертикальная синхронизация (V.Sync) отключалась как в драйверах, так и в настройках графики в игре (но двум видеокартам в CrossFire как то же надо согласовывать свою работу). Тех, кто при использовании FRAPS предпочитает использовать усредненные данные из файла « … minmaxavg.csv» также огорчим. Значения Min, Avg, Max из этого файла соответственно равны 35; 44,5; 54, что опять же весьма далеко от реальности. Впрочем, какие результаты тут являются реальностью, а какие нет – тоже еще вопрос. По крайней мере, при тестировании одиночных видеокарт средние значения FPS, полученные разными способами из данных утилиты FRAPS, расходились незначительно. Если бы мы изначально взяли данные из файла « … minmaxavg.csv», то данного разбирательства и не было бы. Среднее значение 44,5 FPS вполне укладывается в рамки допустимого теоретического предела (эффективность CrossFire равна 84% по сравнению с одиночной видеокартой).Однако, в нашем случае, стоит ли ему верить, этому удобному среднему FPS? Итоговый вывод таков – использование FRAPS для оценки производительности составных видеосистем типа CrossFire (и, вероятно, SLI) может дать неадекватные результаты, поэтому слепо доверять таким результатам не стоит. А стоит ли доверять результатам внутренних бенчмарков игр на таких системах – тема отдельного исследования. На этой оптимистической ноте мы, пожалуй, и закончим данное исследование. Обсудить статью на форуме