Quad SLI — 2012: танец бешеных FPS в исполнении пары GeForce GTX 690

Как вы помните из обзора GeForce GTX 690, эта карта нам очень понравилась. Дабы не повторять самих себя другими словами, приведем итоговый абзац из той статьи:

NVIDIA действительно сделала двухпроцессорную видеокарту, которая с успехом заменяет два GeForce GTX 680. Если нужно собрать SLI-конфигурацию, то решительно нет причин покупать отдельные карты. GTX 690 практически не уступает двум GTX 680 по производительности, а энергии потребляет гораздо меньше. Но что самое удивительное, процессоры GTX 690 еще и нагреваются не больше, чем в GTX 680, и обладают точно таким же разгонным потенциалом. Более того, разгон GTX 690 более эффективен, потому что GPU Boost имеет больший частотный потолок. Видеопамять так и вовсе разгоняется до эффективной частоты гораздо выше 7 ГГц. Вот уж чего не привыкли ожидать от двухпроцессорных карт, так это превосходства над однопроцессорными в оверклокинге. Кроме того, для настоящих, так сказать, энтузиастов появилась возможность объединить две GTX 690 в системе Quad SLI.

Вот и настал этот час. К нам в редакцию приехали два экземпляра GeForce GTX 690 производства ZOTAC. С их помощью мы собрали Über-систему на платформе X79 с шестиядерным CPU Core i7-3960X, разогнанным до 4,6 ГГц. GeForce GTX 690 официально поддерживает режим PCI-E 3.0 на материнских платах с X79, что также будет небесполезным для конфигурации с четырьмя GPU. Фактически это максимум процессорной и графической мощи, который сейчас можно заиметь себе домой. Только открывай кошелек да выкладывай деньги.

В 2011 году мы уже делали похожее тестирование с двумя GeForce GTX 590: см. статью «Мечта Экстремиста» (то есть, конечно же, «экстремала»). Примечательным результатом в прошлогоднем обзоре, помимо непревзойденной на тот момент производительности пары GTX 590 в SLI, стало энергопотребление системы, которое под игровой нагрузкой достигало 674 Вт. И это притом, что тогда мы использовали для тестов видеокарт и менее мощный процессор, и менее интенсивную нагрузку при измерении энергопотребления.

В связи с этим нас плотно интересует не только производительность Quad SLI-системы 2012 года, но и то, сколько энергии она потребляет. Ведь в чем прелесть GeForce GTX 690: TDP на 75 Вт меньше, чем у GTX 590 (375 и 300 Вт соответственно), — спасибо компактному ядру GK104 и техпроцессу 28 нм.

Но главная цель тестирования — проверить масштабирование скорости SLI при переходе от двух к четырем GPU. Бенчмарки GeForce GTX 690 показывают, что в современных играх под API DirectX 10 и 11 связка SLI с двумя GPU при благоприятных условиях дает практически двукратный прирост FPS. Получится ли еще раз удвоить очки?

Еще интереснее было бы сравнить GeForce GTX 690 SLI с тандемом двухпроцессорных видеокарт AMD на GPU Tahiti. Увы, референсные адаптеры AMD с такой конфигурацией до сих пор еще не представлены. Только релиз обновленной версии Radeon HD 7970 поддерживает интерес к противостоянию красной и зеленой команд. Radeon HD 7970 GHz Edition обеспечил паритет производительности между NVIDIA и AMD в этом поколении адаптеров. Посмотрим, что выйдет, если сравнить два Radeon HD 7970 GHz Edition с GeForce GTX 690. Будет ли ничья и здесь?

⇡#ZOTAC GeForce GTX 690

ZOTAC, как и в прошлый раз, обеспечила техническую базу для статьи, предоставив два семпла GeForce GTX 690. Как и подавляющее большинство GTX 690, это карты полностью референсного дизайна. Производителям остается выделяться лишь за счет богатой комплектации и «ба[]атой» упаковки.

Как и GTX 590 от той же компании, ZOTAC GeForce GTX 690 поставляется в коробке-ящике с магнитным замком. В комплект поставки, помимо бумажной документации и диска с ПО, входит пара адаптеров питания с шестиконтактных разъемов на восьмиконтактные и трилогия игр Assassin’s Creed.

Сама карта на вид полностью соответствует референсному адаптеру NVIDIA, который мы тестировали ранее. Единственный «привет» от ZOTAC — стикер на кожухе системы охлаждения. Разбирать карту не будем — чего мы там не видели.

Рекомендованная NVIDA розничная цена на карты GTX 690 составляет $999. В России, как обычно, все дороже. Этот ZOTAC достанется вам вовсе не за так, а как минимум за 36 тыс. рублей (по ценам московских интернет-магазинов).

⇡#Методика тестирования

В тестировании приняли участие следующие конфигурации видеокарт:

• 2 x ZOTAC GeForce GTX 690 (915/6008 МГц, 4 Гбайт)
• Zotac GeForce GTX 690 (915/6008 МГц, 4 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 680 (1006/6008 МГц, 2 Гбайт)
• 2 x AMD Radeon HD 7970 (1050/6000 МГц, 3 Гбайт)
• AMD Radeon HD 7970 GHz Edition (1050/6000 МГц, 3 Гбайт)
• 2 x NVIDIA GeForce GTX 590 (607/3414 МГц, 3 Гбайт)
• 2 x AMD Radeon HD 6990 (880/5000 МГц, 4 Гбайт)
• NVIDIA GeForce GTX 590 (607/3414 МГц, 3 Гбайт)
• AMD Radeon HD 6990 (880/5000 МГц, 4 Гбайт)

Основная интрига теста — сравнение тандема GTX 690, одиночной GTX 690 и GeForce GTX 680, которую мы берем в качестве точки отсчета. AMD пока что нечего противопоставить quad-конфигурации NVIDIA, но в связи с выходом Radeon HD 7970 GHz Edition у команды AMD есть шанс взять реванш в схватке двухголовых систем. Для этого мы объединили HD 7970 GHz Edition с обычным HD 7970, разогнанным до таких же частот.

Для чистоты эксперимента признаем, что разогнанный HD 7970 все же не является полным аналогом HD 7970 GHz Edition, так как у последнего по-другому работает механизм Power Play. И все же, будь у нас в наличии два «честных» HD 7970 GHz Edition, эта разница вряд ли значимо повлияла бы на результаты.

В тестах на температуру и энергопотребление также участвуют двухпроцессорные карты предыдущего поколения (GeForce GTX 590 и Radeon HD 6990) и quad-конфигурации на их основе.

Температура, энергопотребление

Как мы уже знаем, GeForce GTX 690 греется меньше, чем GeForce GTX 590 и Radeon HD 6990. Даже чуть меньше, чем GTX 680. Соседство двух GTX 690 на открытом стенде мало отразилось на температуре, но в условиях стандартного корпуса, конечно же, надо позаботиться о дополнительном притоке холодного воздуха.

Вопреки простейшей арифметике, система с двумя GTX 690 на пределе потребляет вовсе не на 300 Вт больше, чем с одной картой. Реальная разница — лишь 68 Вт. Тандемы из HD 6990 или GTX 590 (особенно последний) расходуют не в пример больше электроэнергии. И заметьте, результаты этих двух систем были получены год назад на менее мощной платформе и в более мягком бенчмарке. Фактически quad-система на базе GTX 690 кушает даже меньше, чем ПК с одним GTX 590 или HD 6990.

Энергопотребление двух Radeon HD 7970, напротив, являет собой печальную картину. Даже если учесть, что одна из карт немного (по меркам HD 7970) разогнана без подъема напряжения, 600 Вт из розетки — это очень много. Больше, чем у системы с двумя GTX 690! Похоже, что, когда AMD все-таки выпустит Radeon HD 7990, или как там будет называться двухпроцессорная видеокарта на GPU Tahiti, мы еще сможем зафиксировать новые рекорды в области энергопотребления.

⇡#Производительность, синтетические тесты

3DMark 2011

• 3DMark входит в джентльменский набор тестов для видеокарт, и его использование неизбежно, несмотря на подчас весьма странные результаты. Вот и сейчас Graphics Score у quad-системы в полтора раза выше, чем у одного GTX 690, но общий балл поднялся лишь ненамного.
• А в тесте Performance и общий балл одиночного GTX 690 даже меньше, чем у GTX 680.
• Между GTX 690 и парой Radeon HD 7970 наблюдается паритет по Graphics Score.

SLI vs Quad SLI

Первое, что можно сказать по сводной таблице результатов, это то, что Quad SLI в большинстве бенчмарков работает. Уже хорошо. Однако во всех случаях мы имеем далеко не двукратное масштабирование производительности. Большинство лесенок на диаграмме показывает, что прирост FPS при четырех GPU по сравнению с двумя в абсолютных значениях примерно такой же, что и при двух по сравнению с одним. Таким образом, если хорошо оптимизированная игра позволяет удвоить FPS за счет второго GPU, то максимум, на который можно рассчитывать с двумя GPU, приближается к 300% производительности одиночного GeForce GTX 680.

Игры, которые масштабируются настолько хорошо, — это Crysis Warhead, Battlefield 3 и бенчмарк Unigine Heaven. Немного хуже дела обстоят в DiRT 3.

А вот в Call of Duty: Modern Warfare 3 есть только мизерный прирост FPS в разрешении 2560х1440, а в 1920x1080 пара GTX 690 даже немного отстает от одного. Barman: Arkham City может использовать только два GPU, от «квада» нет никакого толку. В Skyrim разница между одним, двумя и четырьмя GPU совершенно мизерная, в пределах погрешности измерения.

Crysis 2 имеет встроенный лимит на 100 FPS, к которому прилипли все три конфигурации. Только GeForce GTX 680 имеет меньший фреймрейт в разрешении 2560х1400.

GeForce GTX 690 vs 2 x Radeon HD 7970 GHz Edition

В целом ситуация такова: в тех играх, где GeForce GTX 680 опережает Radeon, и GTX 690 быстрее, чем пара HD 7970 GHz Edition, а также наоборот.

AMD побеждает в Crysis Warhead, DiRT 3 и Metro 2033. Примечательно, что в двух последних играх победа обеспечена не только превосходством одиночного Radeon HD 7970, но и тем, что CrossFireX дает больший относительный прирост скорости, чем SLI. GeForce GTX 690 берет верх в Unigine Heaven и CoD: MW3. В Batman: Arkham City и Battlefield 3 сложилась неприятная для AMD картина: два GPU могут работать даже немного медленнее, чем один.

То же самое — со Skyrim. Эта игра плохо приспособлена для обеих двухпроцессорных систем, но в случае с CrossFireX опять-таки наблюдается заметная и устойчивая просадка частоты смены кадров.

Unigine Heaven + игровые тесты, подробно

Unigine Heaven 2 (DirectX 11)

• GeForce GTX 690 SLI в разрешении 2560x1400 дает прирост производительности по сравнению с GTX 680, близкий к 300%.
• Одиночный GTX 690 в режиме 1920х1080 немного быстрее пары HD 7970 и чуть-чуть медленнее в режиме 2560х1440.

Crysis Warhead (DirectX 10)

• Результат GTX 690 SLI в разрешении 2560х1440 почти в три раза выше, чем у GTX 680. В 1920х1080 масштабирование хуже.
• Двойка Radeon HD 7970 с большим отрывом опережает GTX 690 и в разрешении 1920х1080 сравнивается с GTX 690 SLI. Эта игра требует большой пропускной способности памяти и благосклонна к Radeon HD 7970 с его 384-битной шиной.

Metro 2033 (DirectX 11)

• GTX 690 SLI более чем в два раза опережает GTX 680, хотя масштабирование здесь не столь линейно, как в предыдущих тестах.
• Два Radeon HD 7970 имеют FPS почти вдвое выше, чем у одного. CrossFireX в этой игре дает больший прирост, чем SLI.

DiRT 3 (DirectX 11)

• В 2560х1440 GeForce GTX 690 SLI лишь вдвое быстрее GTX 680, а в 1920х1080 не достигает и этого рубежа.
• CrossFireX работает эффективнее, да и сам Radeon HD 7970 GHz Edition здесь быстрее GTX 680. Поэтому и пара HD 7970 опережает GTX 690.

Crysis 2 (DirectX 11)

• Quad-конфигурация, а также GTX 690 и тандем HD 7970 уперлись в лимит 100 FPS в обоих разрешениях.
• Все, что позволяет увидеть вышеупомянутое ограничение, это то, что Radeon HD 7970 GHz Edition чуть быстрее GTX 680 в разрешении 2560х1440.

Battlefield 3 (DirectX 11)

• GTX 690 SLI эдак в два с половиной раза быстрее GTX 680, хотя до ожидаемых 300% не дотягивает.
• Адаптерам Radeon CrossFireX не только не помогает, но даже снижает FPS в режиме 2560х1400.

Batman: Arkham City (DirectX 11)

• Эта игра явно недостаточно оптимизирована для SLI. В 2560х1440 есть вполне серьезный прирост производительности с двумя GPU, но в 1920х1080 он практически теряется.
• GTX 690 SLI не имеет ровным счетом никакого преимущества перед одним GTX 690 в разрешении 2560х1440 и даже делает шаг назад в 1920х1080.
• С CrossFireX ситуация еще хуже: в 2560х1440 двойка Radeon HD 7970 чуть быстрее, чем один HD 7970 GHz Edition, но в 1920х1080 налицо серьезное падение FPS.

The Elder Scrolls 5: Skyrim (DirectX 9)

• Результаты GTX 680, GTX 690 и GTX 690 SLI различаются в пределах погрешности. Только в разрешении 2560х1440 переход от GTX 680 к GTX 690 дает чисто символический подъем FPS, в то время как в 1920х1080 у GTX 690 наблюдается столь же символичная просадка производительности.
• У пары Radeon HD 7970 FPS значимо меньше, чем у одиночной карты в обоих разрешениях.

Call of Duty: Modern Warfare 3 (DirectX 9)

• GeForce GTX 690 дает нехилый подъем частоты смены кадров по сравнению с GTX 680. Но Quad SLI добавляет лишь несколько FPS в 2560х1440.
• Radeon HD 7970 GHz Edition не сильно отстает от GTX 680, но эффективность CrossFireX невелика, поэтому тандем HD 7970 не может противостоять GeForce GTX 690.

Уже после того, как статья была опубликована, обнаружилась ошибка в тестовой методике. Оказалось, что система была сконфигурирована неправильно, и в результате из четырех GPU в двух GeForce GTX 690 работали только три. Виной было неправильное подключение монитора. Посмотрите на заглавную фотографию статьи: вот так подключать не надо. А надо так, как показано на следующем слайде.

В общем, автор не знал об этой тонкости, и в результате система Quad SLI продемонстрировала не столь высокие результаты, как могла бы. С другой стороны, ошибка имела неожиданное позитивное последствие. Когда шла работа над изначальным обзором, было досадно, что под рукой не оказалось трех экземпляров GeForce GTX 680. Тогда сразу можно было бы проследить масштабирование производительности от одного GTX 680 через GTX 690 и 3-way SLI к Quad SLI. Теперь ошибочные результаты послужат в качестве приблизительной оценки эффективности 3-way SLI из трех GeForce GTX 680, коль скоро один GeForce GTX 690 — практически полный эквивалент тандема двух GTX 680.

Ну что ж, посмотрим, каковая реальная мощь Quad-SLI.

3DMark 2011

О, да. Graphics Score в 3DMark 2011 масштабруется отлично. В тесте Performance Quad SLI даже приближается к четырехкратному преимуществу над одиночным GeForce GTX 680. Общий балл 3DMark Score, как уже было не раз, не откликается на прирост графической мощи. Ничего, мы уже привыкли к особенностям этого теста.

Unigine Heaven 2 + игровые тесты

В разрешении 1920х1080 лишь в трех играх Quad-SLI обеспечивает какой-либо прирост фреймрейта по сравнению с 3-way SLI.

• В Metro 2033 удалось добрать около 15 FPS, но результат Quad SLI менее, чем в три раза превосходит результат GTX 680.
• В Unigine Heaven прибавилось около 30 FPS. Соотношение с GTX 680 почти трехкратное.
• В Battlefield 3 — тоже около 15 FPS, что, в принципе, ненамного больше, чем 185 FPS, которые уже были в 3-way SLI.
• Остальные игры не прореагировали на изменение конфигурации. В Crysis 2 увидеть результат помешал лимит в 100 FPS. Batman: Arkham City по-прежнему уже не масштабируется после двух GPU. В Skyrim SLI вообще бесполезна. В Call of Duty результат Quad SLI даже меньше, чем у одного GeForce GTX 690 (FPS и так заоблачно высокий).
• В Crysis Warhead и DiRT 3, где было заметно масштабирование вплоть до 3-way SLI, Quad SLI уже не принес какой бы то ни было прибавки FPS.

Больше разрешение — больше нагрузка на GPU, а значит — лучше работает Quad SLI.

• Прирост фреймрейта, наконец, обнаружился в Crysis Warhead: результат Quad SLI втрое больше, чем у GTX 680.
• Хороший бонус проявился и в DiRT 3, хотя соотношение результатов между Quad SLI и GTX 680 далеко от трехкратного.
• Более, чем трехкратное соотношение наблюдается в Metro 2033, Unigine Heaven 2 и Battlefield 3.
• Batman: Arkham City, CoD:MW 2 и Skyrim по-прежнему не реагируют на Quad SLI, а в Crysis 2 никуда не делся лимит в 100 FPS.

Энергопотребление

Когда заработал четвертый GPU, энергопотребление системы выросло на 38 Вт. Впрочем, скачок мощности уже не столь высокий по сравнению со ступеньками, которые тестовый стенд перешагнул между одним GeForce GTX 680, GTX 690 и 3-way SLI. Теперь система, наконец, кушает немного больше, чем GeForce GTX 590 или Radeon HD 6990, и приближается к паре Radeon HD 7970 GHz Edition. Энергетическая эффективность ядра GK104 не вызывает сомнений, но возможно, что потребление еще сильнее выросло бы в тесте с более высокой графической нагрузкой. Если Quad SLI на базе двух GTX 690 не работает в два раза быстрее, чем один GTX 690 при разрешении 2560х1400, то и максимальное энергопотребление также наверняка сдерживается неполным задействованием вычислительных ресурсов.

⇡#Итоги

Итак, вопрос номер один: что нам дает 3-way SLI на базе трех GPU GK104 и Quad SLI на базе двух GeForce GTX 690? Если принять за исходное положение, что три GPU в связке двух GeForce GTX 690 действительно являются эквивалентом трех GeForce GTX 680, то с 3-way SLI в наиболее благоприятном случае можно рассчитывать на цифры, приблиюащиеся к 300% производительности одного GeForce GTX 680. С другой стороны, далеко не все игры настолько хорошо оптимизированы, чтобы получить такой результат. В большинстве бенчмарков удалось добиться от силы 200-250%.

Quad SLI увеличивает среднее соотношение до 300% или немногим больше в хорошо оптимизированных тестах, но об удвоении FPS по сравнению с одним GTX 690 говорить не приходится. К тому же, эффективность конфигурации Quad SLI сильно зависит от вычислительной нагрузки. В некоторых из игр, где наблюдается хорошее масштабирование в разрешении 2560х1440, уже в 1920х1080 FPS почти что обрезан на том уровне, который достигает 3-way SLI. Ну и в паре игр Quad SLI попросту не работает. Таким образом отличились Batman: Arkham City и Skyrim. Особенно обидно за «Бэтмена», носителя логотипа NVIDIA: The way it’s meant to be played.

Интересно сравнить такую статистику с результатами прошлогоднего теста Quad SLI на базе GTX 590. В том наборе бенчмарков, который мы использовали тогда, некоторые удачные игры позволяли почти вдвое увеличить FPS за счет четырех GPU по сравнению с двумя. Сейчас такого и в помине нет. Конечно, такой регресс проще всего объяснить спецификой игр в тестовой обойме. Но есть и другая гипотеза: для того, чтобы раскрылся потенциал тандема GeForce GTX 690, уже недостаточно даже разрешения 2560х1440, нужно больше. Или, если перевернуть тезис, если вы не играете в разрешении выше 2560х1440, то Quad SLI вам не нужен, довольно и одного GTX 690.

Впрочем, мы еще вернемся к этой теме, когда наконец выйдет Radeon HD 7990 или, если говорить корректно, двухпроцессорная видеокарта AMD семейства Southern Islands. Тогда будет смысл еще раз протестировать quad-конфигурации, уже в мультимониторном окружении.

Что касается энергопотребления, то чип GK104 проявил себя в составе системы с четырьмя GPU не хуже, чем в одной двухголовой видеокарте. Да, пиковое энергопотребление quad-конфигурации на 104 Вт выше, чем у ПК с одним GTX 690. Но вспомним, что quad-система с GTX 590 даже при менее мощном CPU и более мягкой нагрузке все равно оказывается на 82 Вт прожорливее! Фактически, пара GTX 690 потребляет энергиии немногим больше, чем единственный GTX 590.

Многопроцессорные системы на базе Radeon HD 7970 GHz Edition, напротив, кушать хотят пугающе много. Пиковое энергопотребление ПК даже с двумя такими картами уже заметно выше, чем в случае с двумя GTX 690. Да-да, мы помним, что в тесте участвовала связка из настоящего HD 7970 GHz Edition и обычного HD 7970, разогнанного до соответствующих частот. Но даже притом, что HD 7970 GHz Edition может быть более экономным за счет переменного напряжения на GPU и глубокой шкалы троттлинга, вряд ли это принципиально меняет картину.

К счастью для AMD, судя по результатам в играх, хорошо оптимизированных под CrossFireX, комбинация Radeon HD 7970 GHz Edition по чистой производительности не уступает GTX 690 и даже обладает некоторым запасом мощности за счет более широкой шины памяти. Проблема в том, что во многих играх CrossFireX попросту не работает или даже снижает производительность по сравнению с одиночной картой. К сожалению, у нас нет широкой статистики по современным играм, чтобы знать, насколько хорошо в целом разработчики поддерживают CrossFireX. Но те игры, которые мы используем в качестве бенчмарков (а это известные и популярные игры), явно имели больше проблем с CrossFireX, чем с SLI.

Нельзя не отметить, что AMD уделяет большое внимание оптимизации технологии под проблемные игры, оперативно выпуская новые Catalyst Application Profiles, но хотелось бы, чтобы и разработчики более активно двигались навстречу, и CrossFireX хотя бы работала во всех играх, где поддерживается SLI.