Na szczycie wydajności

PC Format 02/2011

Gdy AMD zapowiedziało swoje nowe karty Radeon HD 6970, Nvidia zapewniła, że nie pozostanie obojętna i też zaprezentuje nową topową konstrukcję oznaczoną jako GeForce GTX 580. Paradoksalnie to urządzenia Nvidii pojawiły się pierwsze na rynku. Sprawdziliśmy, jak nowe karty różnią się między sobą. [Sebastian Kręzel]

Obydwie karty graficzne są najnowszymi i najsilniejszymi konstrukcjami każdego z producentów.

Nadzwyczajny skok Nvidii

Nvidia GeForce GTX 580 nie jest w rzeczywistości nową konstrukcją, jak sugeruje nazwa. Nowy układ wywodzi się z poprzedniego (GeForce GTX 480) i ma poprawioną architekturę oraz zwiększoną liczbę jednostek funkcyjnych, które mają polepszyć osiągi układu w stosunku do poprzednika.

Skąd zatem taki skok w nazewnictwie? Przecież procesor równie dobrze mógłby być oznaczony jako np. GeForce GTX 485.

Technologiczne roszady Nvidii

GeForce GTX 580 to nadal układ o kodowej nazwie Fermi, w którym poprawiono nieco architekturę. W efekcie poszczególne bloki funkcyjne są lepiej zoptymalizowane, dzięki czemu udało się podnieść taktowanie układu o dodatkowe 10 proc. (z 700 do 772 MHz dla rdzenia oraz z 1401 do 1544 dla shaderów) w stosunku do poprzednika. Zwiększono też liczbę shaderów z 480 do 512 (takie były pierwotne założenia Fermi) oraz liczbę jednostek teksturujących z 60 do 64.

Same jednostki teksturujące uległy poprawie i mogą obecnie przetwarzać do czterech pikseli na cykl zegara zamiast dwóch, jak w GTX 480. Dodatkowo uprawniono jeszcze bardziej wydajność jednostek teselujących. Generalnie według inżynierów Nvidii wprowadzone zmiany powinny w GTX 580 przynieść przyrost wydajności sięgający nawet 30 w stosunku do poprzedniego układu.

Warto też zaznaczyć, że ceny nowych układów miały być niższe od cen GTX 480 w dniu premiery. W wielu przypadkach cena nowych kart pozostaje jednak w granicach 2000 zł (zamiast obiecanych 1800 zł).

Ingerencja w podstawy u AMD

W układach AMD Radeon HD 6970 poważnie przeprojektowano architekturę. I choć teoretycznie są wolniejsze od starszych konstrukcji, praktyka jest odmienna. Inżynierowie AMD stwierdzili, że nadmiar shaderów komplikuje procesy obliczeniowe i wydłuża czas oczekiwania na wynik finalny. A przez to efektywność architektury jest stosunkowo niska. Z tego względu w każdym nowym procesorze strumieniowym (określanym jako VLIW4) zrezygnowano z piątej jednostki wykonawczej (shadera) odpowiedzialnej za przeprowadzanie bardziej skomplikowanych obliczeń. W nowym procesorze strumieniowym wszystkie cztery jednostki operacji prostych są identyczne, lecz cechują się nieco większymi możliwościami niż jednostki stosowane w dotychczasowych procesorach strumieniowych typu VLIW5. Co ciekawe, w przypadku pojawienia się skomplikowanych obliczeń trzy połączone jednostki proste przejmują rolę usuniętej jednostki specjalnej. Wedle zapewnień producenta pojedyncze jednostki wykonawcze cechują się wydajnością o około 10 proc. wyższą do shaderów poprzedniej generacji. Usprawnienie to zapewnia lepszy stopień wykorzystania procesorów strumieniowych dzięki skuteczniejszemu wyeliminowaniu pustych przebiegów obliczeniowych. A to oznacza wyższą wydajność praktyczną, mimo mniejszej liczby shaderów.

Dalsze modyfikacje

Zmiany rdzenia o nazwie kodowej Cayman poszły jeszcze dalej. Otóż układ 6970 ma obecnie 96 jednostek teksturujących (80 w Radeonie 5870). Takie rozwiązanie pozwoliło na zwiększenie efektywności przesyłu danych między procesorami strumieniowymi a jednostkami teksturowania. Nie bez znaczenia jest też tutaj fakt uproszczenia konstrukcji każdego procesora strumieniowego.

Inną bardzo istotną zmianą jest zastosowanie podwójnego silnika graficznego (Graphics Engine) odpowiedzialnego za obliczenia geometryczne, w tym także teselację. Sam ten fakt wskazuje na podwojenie wydajności w stosunku do kart poprzedniej generacji, które były wyposażone tylko w jeden silnik graficzny. Do tego dochodzi jeszcze poprawiona wydajność zastosowanych układów teselacji. Według inżynierów AMD sumaryczna wydajność silników graficznych wzrosła trzykrotnie w stosunku do poprzednich kart. Zmiana ta poprawiła sprawność układów w aplikacjach korzystających z DirectX 11.

Usprawnieniu poddano także wydajność i funkcjonalność jednostek rasteryzacji (ROP), choć ich liczba pozostała ta sama (32 sztuki). Dzięki temu pojawiły się dwa nowe tryby wygładzania krawędziowego EQAA (ang. Enhanced Quality Anti-Aliasing) i MLAA (ang. Morphological Anti-Aliasing).

Porównanie wydajności

Jeśli wziąć pod uwagę ceny poszczególnych kart graficznych, widać, że konstrukcja Nvidii (droższa) nie jest bezpośrednim rywalem dla karty AMD Radeon HD 6970. Niewykluczone, że takim konkurentem będzie karta GeForce GTX 570.

Pod względem wydajności jest podobnie, bo GTX 580 w większości wypadków góruje nad nowym radeonem. Różnice wydajności wahają się od niespełna procenta do nawet 32 procent. Różnice w grach i aplikacjach korzystających z DirectX 11 i teselacji wynoszą 8–15 procent.

Ale zdarzają się też testy, w których karta AMD okazuje się równie wydajna, a nawet minimalnie szybsza od GTX 580. Radeon HD 6970 uzyskał 5-procentową przewagę w grze S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat w rozdzielczości 1920x1200 i w trybie DirectX 11. Wyniki te potwierdzają zalety nowej architektury AMD. Ogólnie jednak relacje wydajności zostały dobrze odzwierciedlone przez różnice w cenach kart graficznych, które wynoszą około 15 procent.

Oczywiście nie należy zapominać o większej złożoności samego procesora graficznego Nvidii oraz o jego ogromnej powierzchni, co przekłada się na cenę końcową samych kart graficznych. Wielkość procesora graficznego wpływa też na pobór prądu. Nasz zestaw testowy z GeForce GTX 580 miał sumaryczną moc aż 371 W, a sam procesor nagrzewał się do 74 stopni. Ale i tak jest to duże osiągnięcie, gdyż ten sam zestaw z kartą GeForce GTX 480 miał moc aż 429 W. Jeszcze mniejszym poborem prądu cechuje się Radeon HD 6970. W tym przypadku zestaw testowy miał moc 317 W, a układ graficzny nagrzewał się do temperatury 69 stopni.

Nvidia GeForce GTX 580