Графические ускорители для рабочих станций OpenGL – THG.RU

Давление SIGGRAPH

В этом году всё изменилось. Ещё не так давно приходилось ждать по три месяца, чтобы OpenGL-производные потребительских графических карт появились на рынке. Вероятно, падение спроса во времена стагнации привело к изменению мышления производителей.

К примеру, OpenGL-модель чипа nVidia NV35GL для карты Quadro FX 3000 появилась вскоре после выхода графического чипа NV35 и карты GeForce FX 5900 Ultra, как раз перед проведением выставки SIGGRAPH.

ATi действовала схожим образом.

Успех на рынке графических карт OpenGL зависит не только от “железа”. Главное здесь – надёжность. Покупатели рабочих станций часто платят в два раза большую сумму за карту OpenGL, несмотря на то, что аппаратно она практически не отличается от эквивалента для массового рынка. Всё дело в драйверах.

Мы, вообще, засомневались в подобной затее: смогли ли nVidia и ATi значительно уменьшить время разработки драйверов или нет? И для ответа на этот вопрос недостаточно просто получить карты в тестовую лабораторию THG.

В данном тестировании мы сталкиваем друг с другом ATi FireGL X2-256 и nVidia Quadro FX 3000. Помимо этих high-end продуктов, от нашего внимания не ушли “бюджетные” карты Quadro FX 500 и FireGL T2-128. Но пока что карты FX 1000 и FX 2000, а также X1 и Z1 нельзя назвать устаревшими, поэтому мы тоже включили их в тестирование.

Детальная информация о тестовых кандидатах

ATI FireGL X2-256: денежная лошадка

Карта ATI FireGL X2-256 базируется на чипе Radeon/FGL9800 (R350W). Данный графический процессор оснащён примерно 107 миллионами транзисторов и использует 256 Мбайт памяти DDR II. Соответствующий интерфейс имеет ширину 256 бит. Тактовая частота памяти 350 МГц даёт теоретическую пропускную способность 22,4 Гбайт/с. Чип работает на 380 МГц.

Перечислим основные функции чипа:

• 4 параллельных геометрических движка
• 8 параллельных пиксельных конвейеров
• Работа с числами 128-битной точности с плавающей запятой
• Два интегрированных RAMDAC с частотой 400 МГц и 10 битами на цветовой канал
• Максимум 8 световых источников (аппаратное ускорение)
• Наложение 16 текстур за проход
• Поддержка кадрового буфера с 10 битами на канал
• Режимы полноэкранного сглаживания 2X/4X/6X

Карта занимает один слот. Для сравнения, старая модель X1-256 “отъедала” два слота. X2 оснащена двумя портами DVI-I, к которым можно подключать как цифровой ЖК-монитор, так и аналоговый монитор. Максимальное разрешение дисплеев составляет 2048×1536 пикселей. Карта не предусматривает гнезда для стерео-очков.

FireGL X2-256 требует подключения внешнего питания. Как видим, разъём не отличается от питания жёстких дисков.

ATI FireGL T2-128: дешёвая модель для начинающих

По сравнению с high-end моделью X2, FireGL T2-128 кажется существенно урезанной. К примеру, число геометрических движков и пиксельных конвейеров было уменьшено в два раза, что соответствующим образом отразилось на числе транзисторов. Чип имеет 75 миллионов транзисторов, то есть на 32 миллиона меньше, чем X2. T2 позиционируется даже ниже моделей Z1, X1 и X2. Поэтому карту можно рекомендовать только пользователям начального уровня, испытывающим недостаток средств.

Ширина интерфейса памяти составляет 128 бит. Тактовая частота памяти 300 МГц даёт пропускную способность 9,6 Гбайт/с при использовании памяти DDR I (128 Мбайт). Несмотря на урезанное ядро графического чипа FGL9600 (RV350W), ATi решила запустить его на 400 МГц. Это даже на 20 МГц выше, чем X2. Как и в случае с моделью Radeon 9600 для массового рынка, карта не требует использования дополнительного питания.

Перечислим основные функции чипа:

• 2 параллельных геометрических движка (в два раза меньше, чем у FireGL X2)
• 4 параллельных пиксельных конвейера (в два раза меньше, чем у FireGL X2)
• Работа с числами 128-битной точности с плавающей запятой
• Два интегрированных RAMDAC с частотой 400 МГц и 10 битами на цветовой канал
• Максимум 8 световых источников (аппаратное ускорение)
• Наложение 16 текстур за проход
• Поддержка кадрового буфера с 10 битами на канал
• Режимы полноэкранного сглаживания 2X/4X/6X

Карта FireGL T2-128 оснащена портами VGA (Sub-D 15pin) и DVI-I, то есть вы не сможете подключить к ней два цифровых дисплея. Однако возможна комбинация аналогового и цифрового дисплеев.

Рыночная доля аналоговых мониторов, включая ЖК-панели, всё ещё существенно превышает цифровые.

Драйверы ATi

Для карт FireGL X2, T2, X1 и Z1 используется одинаковый драйвер. Помимо некоторых отклонений в функционировании “железа”, работа с драйвером будет практически идентичной.

Готовые профили охватывают широкий диапазон приложений для рабочих станций.

Всегда возникает вопрос: на мониторе, или на ПК? Любители программного подхода могут использовать регуляторы драйвера для изменения местоположения и размера картинки. То же самое можно сделать и с помощью настройки монитора. Пользователь может указывать уровень гаммы для программ по редактированию изображений.

Драйверы ATi, продолжение

Медленно, но верно в моду входят мониторы с поворотным экраном. Владельцы ЖК-мониторов, предпочитающие работать в портретном режиме, имеют соответствующую опцию.

Ниже закладки расширенных настроек “Advanced Setting” находится Smoothvision II – регулятор сглаживания.

Hydravision

Основное предназначение утилиты Hydravision заключается в конфигурации нескольких дисплеев и рабочих столов. Для часто используемых команд можно назначить горячие клавиши. Кроме того, HydraFX может добавить прозрачности и 3D.

NVIDIA/PNY Quadro FX 3000: флагман

Нынешний флагман nVidia называется Quadro FX 3000 и несёт на своём борту 256 Мбайт видеопамяти. Многие этого не знают, но данная модель поставляется в двух версиях. Как вы вскоре увидите, разница между ними сводится к “железу”. С положительной точки зрения следует отметить существенно меньший уровень шума по сравнению со старой FX 2000.

Сердцем FX 3000 является графический чип NV35GL. Он базируется на ядре NV35, которое присутствует в игровой карте GeForce FX 5900 Ultra. Кстати, GeForce FX 5900 работает на частоте 450 МГц в 3D-режиме; FX 3000 на 50 МГц медленнее. Будьте осторожны: в сфере приложений для рабочих станций связь между тактовой частотой и производительностью далеко не такая очевидная.

Quadro FX 3000 обгоняет семерых оппонентов почти во всех тестовых дисциплинах.

nVidia заявляет о максимальной пропускной способности памяти 27,2 Гбайт/с. Учитывая ширину 256 бит, тактовая частота получается 425 МГц или 850 МГц DDR. В целом, nVidia смогла выделить место для 12 конвейеров шейдеров (FX 2000/1000 были оснащены всего 8) на чипе со 130 миллионами транзисторов. В результате мы получаем до 100 миллионов треугольников/с и 3,2 миллиарда текселей/с.

Что касается разрешения, то здесь nVidia бьёт все рекорды. При использовании роскошных мониторов IBM T221 и Viewsonic VP2209b, можно достичь разрешения 3840×2400 пикселей. Если вам интересно, этому разрешению соответствует труднопроизносимый стандарт QUXGA-W.

Слева размещается гнездо для стерео-очков. Через два порта DVI-I можно подключать цифровые ЖК-мониторы или аналоговые (с помощью адаптера в комплекте поставки). Возможна и смешанная конфигурация. Чип TDMS у карты оказался на голову выше остальных. Он уже может работать с двумя каналами одновременно.

Поскольку потребности по питанию шина AGP уже удовлетворить не может, устройству nVidia требуется дополнительный разъём питания.

NVIDIA/PNY Quadro FX 3000G: специальная версия

nVidia разработала модель FX 3000G для потребителей с очень специфическими нуждами. За это придётся выложить ещё $1000. Что касается производительности, то карта находится на уровне обычной FX 3000. Различие кроется в дополнительных разъёмах.

Вверху справа находится гнездо BNC для синхронизации видеосигналов Genlock. В результате карта может быть синхронизирована с внешним сигналом. Типичное применение карты – “House Sync” для эфирного вещания. Genlock также используется для студийной пост-обработки:

• Компоновка
• Редактирование
• Синхронизация по звуку
• Синхронизация по генератору знаков

Два разъёма RJ45, напоминающих сетевые, служат для синхронизации данных буферов framesync. В результате вы можете соединять множество систем в один кластер для масштабирования ресурсов, необходимых для решения задач визуализации.

NVIDIA/PNY Quadro FX 500: начальный уровень

Подобно ATI FireGL T2, Quadro FX 500 является картой OpenGL начального уровня. Она базируется на графическом чипе NV34GL. Кстати, в GeForce FX 5200 используется классический NV34. nVidia решила установить 128 Мбайт памяти DDR-I. При использовании 128-битной шины и частоты 300 МГц мы получаем пропускную способность 7,8 Гбайт/с.

Однако выход графического конвейера был весьма сильно урезан. Лишь 45 миллионов треугольников/с и 1,1 миллиард текселей/с – карта Quadro FX 500 подойдёт только тем покупателям, которые не требуют многого от производительности рендеринга. Типичный пользователь будет использовать карту для создания планов этажей или офисного помещения, а также простых механических компонентов.

Перечислим основные функции чипа:

• Конвейер с плавающей запятой, полная 128-битная точность IEEE
• 32-битная цветовая точность на компонент
• 12-битная суб-пиксельная точность
• Аппаратное полноэкранное сглаживание 8x (FSAA)
• Программируемость OpenGL и DX9.0

Пользователям аналоговых мониторов не понадобится адаптер DVI-to-VGA, поскольку FX 500 оснащена портом VGA – в отличие от других карт nVidia для рабочих станций. По крайней мере, у вас осталась опция подключения цифровых мониторов к порту DVI-I.

Драйверы nVidia

Подобно ATi, nVidia тоже использует концепцию одинаковых драйверов для всех карт. Поэтому драйверы выглядят совершенно одинаково, не считая нескольких специфичных для данного “железа” функций.

Самая важная закладка, по нашему мнению: готовые настройки для большинства приложений.

Пo сравнению с ATi, регуляторы цветовых настроек использовать удобнее.

Драйверы nVidia, продолжение

На закладке Adapter Information указана версия драйвера. Там же можно узнать, работает ли ваша карта в режиме AGP 8X.

Опции видео нужны при подключении телевизора.

Во время тестирования мы не столкнулись с проблемами перегрева. Если карта “разогнана”, вопреки рекомендациям nVidia, вам нужно активировать предупреждение о перегреве Heat Indicator Warning.

nView

Утилита nView Desktop Manager является важным дополнением к стандартному драйверу.

Если вы работаете с двумя мониторами, то рекомендуется настроить цвета окон Windows Color Keying.

Часто используемым операциям можно присвоить горячие клавиши.

В драйвере уже содержатся готовые профили типа DCC, CAD и Finance. Вы можете адаптировать их, при необходимости.

Обзор наиболее важных характеристик карт

В следующей таблице приведен обзор функций карт.

Частоты памяти указаны в соответствии с их реальными тактовыми частотами. Эффективная частота в два раза выше (DDR). Отделы маркетинга вместо реальной тактовой частоты обычно указывают эффективную.

Тестовая конфигурация

Все характеристики, указанные ниже, относятся только к тестированию производительности и оказывают соответствующее влияние на результат.

Примечания лаборатории: драйверы следует доработать

За прошедшие годы мы привыкли к стабильной работе карт OpenGL в нашей лаборатории. Однако в этот раз мы испытали несколько головных болей, связанных с крахом 3D Studio Max. Подобная ситуация наблюдалась с картами Quadro FX 3000 и FireGL T2: в определённый момент теста они выдавали сообщение об ошибке. Что интересно, ошибка происходила в один и тот же момент как на карте nVidia, так и ATi. Все остальные шесть карт работали безупречно.

Если обе карты прошли графическую часть теста с летающими цветами, то тест процессора привёл к появлению ошибки “Insufficient Memory for Shadow Buffer for Light ‘Spot SUN'”. Мы решили убедиться, что в этом не виновата платформа E7505, и повторили тест на плате i875P с установленной “с нуля” Windows. Проблема не исчезла. nVidia вслед за этим выслала нам промежуточную версию драйвера, которая сняла проблему при условии выставления апертуры AGP в BIOS 256 Мбайт. Другие настройки, типа 128 Мбайт, не работали.

В данном случае nVidia сообщила нам, что в драйвере были сделаны незначительные изменения, влияющие на распределение системной и видеопамяти.

В случае ATi проблема была вызвана новой платформой. Когда мы выставили апертуру AGP в 128 Мбайт на плате i875P, проблема исчезла, однако она осталась на E7505. Так что драйверы от nVidia и ATi немного сыроваты.

Вряд ли можно считать допустимым, что изменение апертуры AGP приводит к ошибкам. Этот параметр должен влиять только на производительность.

Viewperf 7.1a

Данный тест имеет полностью синтетическую природу. Мы не слишком учитываем синтетические результаты в нашей финальной оценке. Результаты работы приложений имеют для нас больший вес.

Мы использовали версию 7.1a, в которой исправлена маленькая ошибка в одном тесте версии 7.1.

Viewperf 7.1a, продолжение

3D Studio Max 4.2.6

Все следующие тесты базируются на реальных приложениях, часто использующихся в сегменте рабочих станций. Чтобы запустить эти тесты, вам понадобится полная лицензионная версия каждой программы – ведь тесты построены на базе расчёта модели или прогона скрипта.

Тест 3dsm предназначен не только для измерения графической производительности. Он также демонстрирует, насколько видеокарта и драйвер нагружают центральный процессор. Нагрузка должна быть правильно распределена между процессором и графической картой. Как демонстрируют результаты, nVidia явно лидирует в графическом тесте, что связано с меньшей нагрузкой на центральный процессор. Однако ATi не позволила nVidia оторваться далеко.

Solidworks 2003 SP0.0

Картина в Solidworks 2003 аналогичная 3D Studio Max. Хотя ATi отстаёт по графической производительности, по общему результату продукты компании занимают третье и четвёртое места, благодаря низкой нагрузке на процессор.

Предупреждение покупателям: если перевести числа в проценты, то разница между nVidia и ATi пренебрежимо мала. Чисто субъективно FireGL X2 будет так же быстро работать, как и Quadro FX 3000.

Maya 5.0

Maya 5.0 вышла на рынок несколько недель назад. Так что ATi пока ещё не провела оптимизации под новую версию, что явилось причиной отставания по результатам. Впрочем, ситуация наверняка изменится вместе со следующим обновлением драйверов.

Ценовое сравнение

На этот раз мы решили провести более внимательное исследование соотношения цена/производительность. Для этого мы соотнесли результаты всех тестов, относящихся к графике, к максимальному значению в 100%. Результат представляет собой среднее арифметическое для всех результатов тестов, что даёт возможность рассматривать его как рейтинг производительности карт. Примечание: рейтинг получен только на основе наших тестовых приложений.

Затем учтём розничную цену на карты.

И высчитаем соотношение цена/производительность.

Как видим, лучший результат оказался у “бюджетных” карт FireGL T2 и Quadro FX 500. Однако потенциальным покупателям следует оценить, достаточно ли будет низкой производительности карт для поставленных задач. nVidia явно просит больше за высокую производительность FX 2000 и 3000, в результате чего эти карты дают худший результат. Говоря общими словами, ATi даёт лучшую производительность за уплаченные деньги. Заслуживает упоминания и “динозавр” FireGL Z1.

Оснащённость карт

Заключение: по производительности лидирует nVidia, зато ATi имеет лучшее соотношение цена/производительность

Карта Quadro FX 3000 от nVidia стала бесспорным победителем по производительности в нашем сравнительном тестировании. Однако покупателям этой карты придётся смириться с высокой ценой. Не каждый готов выложить $2000 за FX 3000 и $3000 за FX 3000G. При цене $900 карта FireGL X2-256 выглядит сравнительно привлекательно, а её производительность вас не разочарует.

В целом, как показывают тесты, ATi имеет лучшее соотношение цена/производительность.

Для инженеров со средними запросами относительно производительности рендеринга в условиях недостатка средств хорошим выбором станет FireGL T2-128. Хотя этот продукт начального уровня и стоит на $50 дороже Quadro FX 500, но он обеспечивает лучшую производительность.

По сравнению с ранними тестами карт OpenGL, на этот раз не всё прошло безупречно. Мы впервые наблюдали крах теста 3D Studio Max на картах Quadro FX 3000 и FireGL T2-128. Проблема наблюдалась на двух разных тестовых платформах, на базе чипсетов E7505 и i875P. nVidia, в конце концов, смогла решить эту проблему, обновив драйвер, в то время как у ATi мы смогли её разрешить только через регулировку апертуры AGP и только на системе i875P. Так что здесь работает старое правило: карты OpenGL выходят раньше, чем для них бывают готовы драйверы. Однако производители всё же устранили все основные проблемы, поэтому мы даём покупателям зелёный свет.