3D-графика: новогодняя ревизия. Итоги 2011 года / Видеокарты

⇡#Дискретные видеоадаптеры: кто за кем

За прошедший год в сфере дискретной 3D-графики не произошло больших изменений, и ход событий был предопределен заранее. NVIDIA и AMD выпустили семейства GeForce 500 и Radeon HD 6000 еще в конце 2010 года, а в течение 2011-го они прирастали новыми моделями – как вверх, к новым высотам производительности, так и вниз – к бюджетной категории. Единственное крупное явление – Radeon HD 7970, который AMD успела представить в последние дни года, да и то был лишь официальный релиз, продажи новинки стартуют только 9 января.

Пройдемся по спискам адаптеров, которые сейчас производят, и наведем порядок: как соотносятся по производительности продукты одной категории от NVIDIA и AMD и в чем разница между моделям разного уровня.

В категории high-end вплоть до выхода Radeon HD 7970 лидировала NVIDIA. Микроархитектура Fermi преодолела детские болезни, и во флагманском графическом процессоре GF110 раскрылись все ее вычислительные возможности. На базе GF110 постоянно производятся две модели одночиповых видеоадаптеров: GTX 580 и GTX 570. Fermi – легко масштабируемая архитектура, основным строительным блоком которой является шейдерный мультипроцессор (SM), а в каждом SM содержится 32 ядра CUDA для исполнения шейдерных программ и 4 блока фильтрации текстур. На платы GTX 580 и GTX 570 устанавливают одни и те же чипы GF110, но в случае с GTX 570 активно только 15 из 16 SM. Кроме того, модели отличаются разрядностью шины памяти: 384 и 320 бит соответственно.

GeForce GTX 580 был чемпионом среди карт с одним GPU в начале года, и даже сейчас его производительности хватает буквально для всего, а если вдруг будет недостаточно, то GF110 можно изрядно разогнать. Производители видеоадаптеров тоже активно осваивают оверклокерский потенциал GTX 580, и выпускают платы оригинального дизайна с усиленным охлаждением и системой питания. Некоторые из таких продуктов, которые мы протестировали за год, например ASUS Matrix GTX 580 Platinum, выглядят как настоящие монстры. GTX 570 также весьма неплох, по производительности он опережает флагманскую модель предыдущего семейства, GTX 480.

ASUS Matrix GTX 580 Platinum

AMD до самого конца года не могла выпустить однопроцессорной карты, сопоставимой по мощи с GTX 580. Чемпионом AMD был адаптер Radeon HD 6970 на основе GPU Cayman XT. В архитектуре Cayman есть серьезные изменения по сравнению с предшествующими ядрами Barts, и спецификации HD 6970 выглядят внушительно: 1536 потоковых процессоров, 96 текстурных блоков, 32 конвейера растеризации. Но на практике HD 6970 может составить конкуренцию лишь для GeForce GTX 570, да и то – не во всех играх. Особую трудность для карт Radeon шеститысячной серии представляет функция тесселяции из арсенала DirectX 11.

Любители рискнуть и сэкономить предпочитают покупать Radeon HD 6950. Физически это почти идентичная карта, только в GPU заблокирована часть потоковых процессоров и текстурников да понижены тактовые частоты. Если повезет, HD 6950 можно легко превратить в HD 6970 путем перепрошивки BIOS, благо AMD приветствует эксперименты, оснащая свои топовые карты двумя микросхемами CMOS и переключателем.

Radeon HD 6950 и HD 6970

Но если топовые однопроцессорные модели NVIDIA и AMD мы увидели еще в 2010 году, то в 2011-м вышли в свет «двухголовые» адаптеры GeForce GTX 590 и Radeon HD 6990. Соотношение производительности между ними в целом оказалось в пользу NVIDIA, но перевес уже не столь велик. Пара процессоров GF110 имеет такое энергопотребление, что на GTX 590 пришлось существенно понизить тактовые частоты.

GeForce GTX 590

В среднем ценовом диапазоне у NVIDIA появился мощный игрок – GeForce GTX 560 Ti. Его процессор, GF114, представляет собой новую версию чипа GF104, который использовался в GTX 460, только теперь в нем активирован ранее отключенный шейдерный мультипроцессор (а всего их восемь), ну и тактовые частоты стали повыше. AMD в этой нише тоже отстает на полшага от конкурента. GPU, которые используются в Radeon HD 6850 и 6870 (те самые Barts), построены на старой версии фирменной архитектуры – VLIW5 — и работают менее эффективно по сравнению с топовыми чипами шеститысячной серии Cayman (архитектура VLIW4). Поэтому GTX 560 Ti в большинстве игр опережает Radeon HD 6870 и даже опасно приближается к HD 6950.

GeForce GTX 560 Ti

Кстати, недавно в прайс-листах появились видеокарты под маркой GeForce GTX 560 Ti 448 Cores. С обычными GTX 560 Ti они имеют мало общего. В них используется такой же GPU GF110, как и в GTX 570 и 580, у которого деактивирован еще один шейдерный мультипроцессор. Таким образом NVIDIA избавляется от некондиционных чипов, а геймеры могут задешево купить адаптер с отличной производительностью (немногим меньше, чем у GTX 570). Аналогичный продукт представляет собой Radeon HD 6930. По сравнению с HD 6950 у него меньшие тактовые частоты, 1280 потоковых процессоров и 80 текстурных модулей вместо 1408 и 88 соответственно (но снижение производительности тоже не катастрофическое).

Эквивалент Radeon HD 6870 – это «простой» GeForce GTX 560, без индекса Ti, по спецификациям GPU – полный аналог старого доброго GTX 460, только разогнанный за счет улучшенного технологического процесса. Эти карты замыкают категорию middle-end. В большинстве игр с приличной «визуалкой» они держат FPS на грани комфорта при максимальных настройках и разрешении 1920х1080, но вот в таких играх, как Battlefield 3, уже приходится снижать качество картинки.

Карты, стоящие на ступеньку ниже, – это еще не совсем low-end, но о максимальных настройках в современных играх уже можно забыть.

В эту узкую нишу из модельных рядов NVIDIA и AMD попадают GeForce GTX 550 Ti и Radeon HD 6790. GeForce 550, даром что Titanium, не идет ни в какое сравнение со старшими картами: у него осталось всего четыре мультипроцессора, а шину памяти урезали до 192 бит. Radeon HD 6790 гораздо больше похож на полноценную игровую видеокарту (ведь он тоже построен на чипе Barts, хоть и «облегченном» – Barts LE) и, разумеется, берет верх в бенчмарках. А вот HD 6750 и HD 6770 – это своего рода подвох со стороны AMD. Дело в том, что эти модели, по сути, представляют собой перемаркированные HD 5750 и HD 5770 со старыми процессорами Juniper и 128-битной шиной памяти, к которым AMD всего лишь прибавила поддержку HDMI 1.4a (для стереоскопического 3D), и по производительности далеко отстоят от HD 6790.

Зато AMD провела эффективную ревизию видеокарт бюджетной категории, к которой относятся модели HD 6570, HD 6670 и самая младшая – HD 6450. GPU под кодовыми именами Turks и Caicos, который устанавливают на них, произошли от самого передового на тот момент чипа Cayman, а это означает более эффективное использование вычислительных ресурсов за счет архитектуры VLIW4, повышенную скорость работы с геометрией и прочие бонусы. NVIDIA в качестве альтернативы может предложить только GeForce GTS 450 и GT 440 – модели 2010 года из предшествующей линейки GeForce. И, как показали наши бенчмарки, если у GTS 450 еще есть кое-какой запас производительности (в модификациях с памятью GDDR-5), то GT 440 уже явно отстал от времени.

Radeon HD 6570 и HD 6670

Единственный свежачок – GeForce GT 520, немного более быстрая карта по сравнению с HD 6450. Впрочем, выгадывать лишние FPS с адаптерами такого уровня бессмысленно.

Референсные видеокарты NVIDIA GeForce
Модель	GPU	Число транзи-сторов, млн	Шейдерные мульти-процессоры	Ядра CUDA	TMU	ROP	Разрядность шины памяти, бит	Тип видео-памяти	Тактовая частота GPU, МГц	Эффективная тактовая частота видеопамяти, МГц	Объем видео-памяти, Мбайт	TDP	Средняя розничная цена, руб.
GT 520	GF119	НД	1	48	8	4	64	GDDR3	810	1800	1024/2048	29	Нет данных
GT 440	GF108	585	2	96	16	4	128	GDDR3/GDDR5	810	1800/3200	512/1024/2048	65	Нет данных
GTS 450	GF106	1170	4	192	32	16	128	GDDR5	783	1804	512/1024	106	Нет данных
GTX 550 Ti	GF116	1170	4	192	32	24	192	GDDR5	900	4104	1024	116	Нет данных
GTX 560	GF114	1950	7	336	56	32	256	GDDR5	810	4004	1024/2048	150	Нет данных
GTX 560 Ti	GF114	1950	8	386	64	32	256	GDDR5	822	4008	1024/2048	170	Нет данных
GTX 560 Ti 448 Cores	GF110	3000	14	448	56	40	320	GDDR5	732	3800	1280	210	Нет данных
GTX 570	GF110	3000	15	480	60	40	320	GDDR5	732	3800	1280/2560	219	Нет данных
GTX 580	GF110	3000	16	512	64	48	384	GDDR5	772	4008	1536/3072	244	Нет данных
GTX 590	2xGF110	2x3000	32	2 x 512	2 x 64	2 x 48	2x384	GDDR5	607	3414	3072	365	Нет данных

Референсные видеокарты AMD Radeon
Модель	GPU	Число транзи-сторов, млн	Потоковые процессоры	TMU	ROP	Разрядность шины памяти, бит	Тип видеопамяти	Тактовая частота GPU, Мгц	Эффективная тактовая частота видеопамяти, МГц	Объем видеопамяти, Мбайт	TDP	Средняя розничная цена, руб.
HD 6450	Caicos	370	160	8	4	64	GDDR3/GDDR5	625-750	1066-1600/3200-3600	512/1024	18/27	Нет данных
HD 6570	Turks	716	480	24	8	128	GDDR3/GDDR5	650	1800/4000	1024/2048	44/60	Нет данных
HD 6670	Turks	716	480	24	8	128	GDDR5	800	4000	512/1024	66	Нет данных
HD 6750	Juniper PRO	1040	720	36	16	128	GDDR5	700	4600	512/1024	86	Нет данных
HD 6770	Juniper XT	1040	800	40	16	128	GDDR5	850	4800	512/1024	108	Нет данных
HD 6790	Barts LE	1700	800	40	16	256	GDDR5	840	4200	1024	150	Нет данных
HD 6850	Barts Pro	1700	960	48	32	256	GDDR5	775	4000	1024	127	Нет данных
HD 6870	Barts XT	1700	1120	56	32	256	GDDR5	900	4200	1024	151	Нет данных
HD 6950	Cayman CE	2640	1280	80	32	256	GDDR5	750	4800	1024/2048	200	Нет данных
HD 6950	Cayman Pro	2640	1408	88	32	256	GDDR5	800	5000	1024/2048	<225	Нет данных
HD 6970	Cayman XT	2640	1536	96	32	256	GDDR5	880	5500	2048	200	Нет данных
HD 6990	Antilles	2x2640	2x1536	96	32	2x256	GDDR5	830	5000	2x2048	375	Нет данных

⇡#Главные события прошедшего года

Гибридные процессоры

В 2011 году дебютировали APU (accelerated processing units) – центральные процессоры с интегрированным графическим ядром. В этой области лидер и главный новатор – AMD. Она породила семейство Fusion, которое покрывает все области применения APU от настольных ПК до планшетов, но до производства пока дошли только чипы Llano (для десктопов), Zacate и Ontario (нетбуки).

Intel тоже встраивает графику в процессоры Core i3 и i5 с архитектурой Sandy Bridge – слабенькие ядра HD Graphics 2000 и 3000 с поддержкой DirectX не выше версии 10.1. А в состав Llano входят GPU Radeon HD шеститысячной серии, из которых самый мощный, HD 6550D, по ТТХ соответствует дискретным графическим процессорам бюджетной категории: 400 потоковых процессоров, 16 текстурных модулей, тактовая частота – 600 МГц. Есть поддержка DirectX 11. Llano даже позволяет (с определенными ограничениями) объединить силы с дискретной видеокартой в режиме CrossFireX. А главное, с помощью ядра Radeon AMD увеличила вычислительный потенциал процессора в неграфических задачах. APU может исполнять программы под API OpenCL и DirectCompute, а архитектура специально заточена под совместную работу над вычислениями силами ядер x86 и GPU.

В одном из тестов мы всесторонне исследовали производительность APU от Intel и AMD в ценовой категории «около 100 долларов».

Radeon HD 7970

Эта видеокарта не только стала первым представителем нового поколения Radeon HD, но и ознаменовала крутой поворот в истории графики от ATI/AMD. Впервые с 2006 года коренным образом поменялась архитектура GPU. Начиная с серии HD 2000, первых адаптеров с унифицированными шейдерными процессорами, в Radeon использовалась концепция VLIW (very long instruction word). Это значит, что шейдерные процессоры были лишены планировщика, а его распределение нагрузки между ALU (арифметико-логическими устройствами) внутри каждого процессора выполнялось заранее при компиляции кода. За счет VLIW у ATI/AMD получались относительно компактные GPU с большим числом шейдерных процессоров. Но если в 3D-рендеринге архитектура VLIW показала себя с лучшей стороны, то для неграфических расчетов она не подходит: компилятор просто не может в достаточной степени использовать ресурсы GPU. В то же время NVIDIA уже застолбила область вычислений на шейдерных ядрах с технологией CUDA, а новым гибридным CPU от AMD просто необходим апгрейд графической части для по-настоящему эффективной работы в OpenCL и DirectCompute.

В серии Radeon HD 7000 будет использоваться новая архитектура Graphics Core Next, в которой шейдерный домен устроен совершенно по-другому. В каждом блоке потоковых процессоров есть планировщик, и за счет динамического распределения нагрузки GPU более эффективно работает в 3D-рендеринге и должен отлично справляться с неграфическими вычислениями.

AMD переработала и другие компоненты GPU, да и просто увеличила число шейдерных процессоров и текстурных блоков. По данным наших тестов, производительность Radeon HD 7970 в большинстве игр на 20-30% больше, чем у предыдущего одночипового флагмана, HD 6970, а при активном использовании тесселяции – почти вдвое. HD 7970, без всяких сомнений, на сегодня является самой мощной графической картой с одним процессором и часто оказывается даже быстрее, чем «двухголовый» адаптер HD 6990.

Новый Radeon также примечателен поддержкой шины PCI-E версии 3.0 (это новшество опять-таки полезно не столько для игр, сколько для неграфических вычислений). Он также принес еще множество нововведений, о которых мы подробно рассказали в недавнем обзоре.

⇡#NVIDIA 3D Vision 2

Если речь идет о стереоскопическом 3D в играх, то альтернативы, сопоставимой по удобству и возможностям, у технологии 3D Vision пока нет. Теперь NVIDIA выпускает новую версию комплекта затворных очков, а мониторы не просто поддерживают частоту развертки 120 Гц, но специально приспособлены для работы с 3D Vision.

Очки стали крупнее, поэтому лучше закрывают поле зрения от боковой засветки. Окуляры работают таким образом, что открытая фаза LCD-затворов сократилась до минимума, поэтому изображение гораздо меньше мерцает, даже в помещении с лампами дневного света. Эмиттер для синхронизации очков теперь встраивают не только в игровые ноутбуки, но и в новые 27-дюймовые мониторы, сертифицированные для работы с 3D Vision 2. Сами мониторы обзавелись функцией LightBoost, которая увеличивает яркость при переключении в 3D-режим. Подробнее обо всех нововведениях читайте в нашем обзоре.

Напомним, что у AMD есть альтернативная технология HD3D, и она тоже работает в сотнях игр, но фирма не производит специальных очков, и стереоскопический эффект создается силами дисплея. Зато теперь, когда вышел Radeon HD 7970, HD3D можно запустить на системе CrossFireX и выдавать картинку на несколько мониторов одновременно в режиме Eyefinity.

⇡#Чего ждать в 2012 году

Основное внимание, как обычно, будет приковано к новому витку противостояния NVIDIA и AMD в области дискретной графики. Ранее считалось, что обе компании представят GPU нового поколения еще до Нового года, но в срок успела только AMD. И хотя Radeon HD 7970 пока что вышел только на бумаге, уже 9 января стартуют продажи, и дефицита не предвидится. Когда же NVIDIA сделает ответный ход? По неофициальным источникам, первый представитель линейки GeForce 600, основанной на микроархитектуре Kepler, будет представлен уже в текущем месяце. Представитель NVIDIA заверил, что освоение техпроцесса 28 нм идет лучше, чем переход на 40 нм, который в свое время изрядно задержал старт архитектуры Fermi и вынудил NVIDIA отключать часть потоковых процессоров в GPU серии GeForce 400.

Но вот в чем проблема: не так давно в Сеть слили roadmap продуктов на основе Kepler, и выходит, что если NVIDIA действительно планирует релиз в первой четверти 2012 года, то это будет не флагманская модель GeForce 600, а бюджетная карта – где-то посередине между GeForce GT 520 и GTX 550 Ti. Хотя, судя по спецификациям чипов, которые тоже периодически всплывают, диаграмма отражает только позиции GPU в линейке и ничего не говорит о соотношении с предыдущими продуктами по производительности.

Семейство будет двигаться вверх не спеша, и топовый однопроцессорный адаптер на чипe GK112 (впоследствии упоминается как GK100), быть может, задержится до 2013 года, что и не удивительно, если посмотреть на спецификации, полученные из неофициальных источников. Ожидается, что этот GPU будет включать 1024 ядра CUDA, 128 текстурных модулей и 64 блока растеризации, ширина шины памяти – 512 бит. Довести такого монстра до стадии производства наверняка будет чертовски сложно.

Процессор попроще, GK104, должен выйти во втором квартале 2012 года. Он получит 640 либо 768 ядер CUDA, 80 или 96 текстурников и 48 ROP, шина памяти – 384 битная. Достойный ответ на Radeon HD 7970! Кстати, все старшие видеоадаптеры GeForce 600 тоже получат поддержку PCI-E 3.0.

А хотите еще интриги? В очередном «сливе» появился слайд из внутренней презентации NVIDIA, на котором сравнивается производительность флагманской карты на платформе Kepler и GeForce GTX 580, и Kepler в среднем аж в два раза быстрее. Совершенно непонятно, каким образом получили эти числа, но что еще более странно, новая карта фигурирует уже как GeForce GTX 780! На этот счет можно выдвинуть несколько теорий. Возможно, NVIDIA по каким-то соображениям решила проскочить серию GeForce 600 (маловероятно, тем более что мобильные GeForce 600 уже выпускают, хотя Kepler там и не ночевал), а возможно, что тот самый GPU с 1024 ядрами CUDA настолько далек от реализации, что просто не успеет присоединиться к линейке GeForce 600. Ну и вариант по умолчанию: «Да врут они все», слайд – подделка.

Как бы то ни было, NVIDIA ждет нелегкое противостояние. AMD готова выпускать новые адаптеры семейства Radeon HD 7000 один за другим. Уже в январе появится вторая по старшинству однопроцессорная модель HD 7950 на базе GPU Tahiti Pro. По неофициальной информации, новинка получит 1792 потоковых процессора и память GDDR5 с несколько меньшей тактовой частотой, чем у HD 6970, зато шина памяти останется 384-битной. В феврале ожидается выход двух адаптеров подсемейства Radeon HD 7800, а в конце первой четверти года представят Radeon HD 7990 – карту на базе двух процессоров Tahiti XT. Говорят, что рекомендованная цена на нее составит 849 долларов.

С другой стороны, в 2012 году AMD должна выпустить APU нового поколения под кодовым названием Trinity, состоящие из ядер x86 на основе архитектуры Piledriver (усовершенствованная Bulldozer) и графического блока Radeon HD 7000. Платформа Fusion подает большие надежды. Главное, чтобы разработчики ПО тоже оценили те усилия, которые AMD вкладывает в это направление, и не только профессионалы, занимающиеся специфическими вычислениями, но и простые пользователи смогли в полной мере использовать потенциал гибридных процессоров.