Видеокарты OpenGL для рабочих станций: переходим на PCI Express – THG.RU

Переходим на PCI Express

PCI Express уже с нами. Профессиональным пользователям, желающим приобрести новую рабочую станцию, определённо, следует придерживаться нового интерфейса. По сравнению с AGP 8x, шина PCI Express обеспечивает четыре гигабайта в секунду – в два раза большую пропускную способность в направлении от ПК к карте. А обратный поток оказывается почти в 15 раз больше, но вряд ли он важен на практике, ведь карты обычно отображают готовую картинку на мониторе, а не отсылают данные на материнскую плату.

Производители графических чипов ATi и nVidia уже предлагают первые продукты. ATi решила начать эпоху нового интерфейса с трёх карт: FireGL V3100 и V3200 для недорого рынка, а также V5100 для верхнего уровня среднего сегмента. V7100 пока задерживается и появится в ближайшие несколько недель.

nVidia ответила картами Quadro FX 1300 для начального уровня, а также FX 3400 для среднего сегмента. Карты FX 1400 и FX 4400 тоже появились, но в лабораторию THG они ещё не попали.

Эти видеокарты предназначены для приложений OpenGL, чем они и отличаются от массовых чипов. Однако принципиальная разница заключается в драйверах, сертификации и поддержке. Поэтому вряд ли вас удивит существенно более высокая цена на карты OpenGL по сравнению с массовыми продуктами, даже несмотря на мизерную разницу в аппаратной начинке.

Успокаиваем акционеров

На графическом рынке nVidia и ATi представляют собой, примерно, то же самое, что Intel и AMD на рынке процессоров. Раньше nVidia являлась бесспорным лидером. Однако ATi сумела догнать её и даже перегнать. Два года назад никто и не думал, что ATi будет способна на такое. Мы видели, как nVidia медленно превращалась, де-факто, в монополию – как и Intel. Однако ситуация быстро меняется. Рыночная капитализация ATi теперь увеличилась до $3,4 миллиарда, в то время как nVidia приходится довольствоваться $1,6 миллиарда. Да и изменение цены акций является весомым индикатором.

ATi смогла восстановиться от низких котировок два года назад и, несмотря на не слишком удачное состояние рынка, вывести цену акций на относительно стабильный уровень.

Курс акций nVidia, с другой стороны, постоянно слабеет, особенно после выхода PCI Express. Следует ли владельцам акций обеспокоиться? Совсем недавно курс акций резко упал до $10. На данный момент nVidia может предложить только чипы AGP, а версии PCI Express используют мостовой чип HSI. В то же время, ATi уже предлагает “родные” графические процессоры PCI Express, которым дорогой мостовой чип не нужен.

Тестовые карты в деталях

Чтобы отличать карты с интерфейсом PCI Express, ATi добавляет к их названию приставку “V” (она означает визуализацию – visualization). При этом производитель отходит от довольно неудачной системы именования графических карт AGP. Ведь если взять последние модели, то средний пользователь вряд ли сможет сказать, какая буква соответствует той или иной категории производительности. Буквы “X”, “T” и “Z” не имеют под собой какого-либо смысла и только запутывают.

С выходом карт PCI Express ситуация изменилась. Первая цифра в названии карты относится к производительности: “3xxx” для начального уровня, “5xxx” – для среднего сегмента рынка и “7xxx” – для high-end сектора.

У ATi нам также понравилась политика поддержки продуктов для рабочих станций. Она включает в себя:

• 3-летнюю гарантию и замену;
• специальный персонал технической поддержки, знакомый с приложениями для рабочих станций;
• расширенную политику замены в случае сбоя карты, что позволяет значительно уменьшить время простоя.

ATi FireGL V3100

Карта FireGL V3100 основана на графическом процессоре X300, который во время разработки был известен под названием RV370GL. И хотя этот чип не может похвастаться технологическими продвижениями – всего два вершинных движка и четыре пиксельных конвейера, он производится по 110-нм техпроцессу. ATi довольно рискованно пошла на этот шаг, поскольку большинство графических чипов сегодня производятся по 130- и 150-нм техпроцессам. Раньше технология 110 нм считалась не отработанной, однако ATi доказала, что она всё же может использоваться для производства чипов.

Переход на 110 нм себя оправдывает. Из-за уменьшения размера кристалла из одной подложки можно вырезать больше чипов, в результате чего их цену можно снизить ещё больше. Рекомендованная цена на карту V3100 составляет $249/€199, что довольно дёшево для рынка OpenGL. Ведь не каждому покупателю нужна high-end модель. На этом сегменте прибыль получается не от высоких цен, а от объёма продаж. Кроме того, карта обладает очень низким энергопотреблением – ей даже не нужно дополнительное питание.

V3100 оснащена 128 Мбайт памяти DRR, подключённой по 128-битнгому интерфейсу и имеющей, по нашим измерениям, частоту 190 МГц. Если обратиться к спецификациям, то пропускная способность памяти составляет как раз около 6,4 Гбайт/с. Так что выдающейся производительности ожидать не следует. Но как насчёт соотношения цена/качество? Наши тесты позволят ответить на этот вопрос.

Производитель решил не устанавливать второй выход DVI по ценовым соображениям. Поэтому рядом с первым выходом DVI находится обычный аналоговый выход VGA.

ATi FireGL V3200

Основные спецификации ATi FireGL V3200 не отличаются от V3100. То есть чип тоже оснащён двумя вершинными движками и четырьмя пиксельными конвейерами. Единственноеотличие: здесь используется старый техпроцесс 130 нм low-k вместо 110-нм у V3100.

Однако высокая производительность здесь объясняется не техпроцессом, а тактовыми частотами. Процессор X600 (RV380GL) работает на частоте 500 МГц, в то время как память DDR – на 350 МГц (физическая частота) со 128-битной шиной. Для сравнения, частота GPU у V3100 составляет 390 МГц.

Пропускная способность памяти 12,8 Гбайт/с не потрясает воображение, однако для карты со 128 Мбайт памяти её будет вполне достаточно. Ведь V3200 будет продаваться за вполне приемлемые $399/€319.

Карта FireGL V3200 оснащена двумя портами DVI-I, поддерживающими цифровое и аналоговое подключение. Однако передатчик TDMS на этой карте поддерживает только одинарные подключения. Поэтому карты нельзя использовать с плоскими панелями очень высоких разрешений, в отличие от V7100. Также на карте присутствует разъём для 3D-очков.

ATi FireGL V5100

Карта ATi FireGL V5100 принадлежит к верхнему уровню массового рынка. Чип X800 уже используется в версии Pro обычных карт. Здесь суффикс “Pro” означает 12 пиксельных конвейеров. В то же время, чип X800 XT, который используется в карте V7100, оснащён 16 пиксельными конвейерами. Обе версии чипа X800 имеют кодовое название R423GL PRO2, где цифра “3” указывает на PCI Express. AGP-версия названа R420GL.

ATi смогла упаковать на кристалл GPU 160 миллионов транзисторов. За геометрические вычисления отвечают шесть движков. В отличие от V7100 с памятью G-DDR3, здесь используется традиционная память DDR. 256-битный интерфейс обеспечивает пропускную способность в 22,8 Гбайт/с, чего должно быть достаточно для тяжёлых задач по ренедрингу. V5100 оснащена всего 128 Мбайт. Несмотря на большое число транзисторов, энергопотребление чипа не слишком высоко, и дополнительное питание не требуется (в отличие от той же nVidia Quadro FX 3400).

Карта FireGL V5100 будет продаваться по $799/€639.

На разъёмах ATi не сэкономила. Карта обладает двумя портами DVI для цифровых или аналоговых мониторов, а также разъёмом для 3D-очков. К сожалению, функция двойного подключения для очень высоких разрешений не предусмотрена. Она работает только на карте V7100, которая может работать с дисплеем на 9 мегапикселей с разрешением 3840×2400.

Драйвер ATi

NVIDIA/PNY Quadro FX 1300

Вверху справа находится графический чип NV38GL с кулером, а в нижней части карты расположен мостовой чип HSI, преобразующий сигналы PCI Express в AGP.

nVidia ходит по-крупному. Даже на карте Quadro FX 1300, позиционируемой на нижний уровень среднего сегмента, используется проверенный графический чип. FX 1300 основана на последнем представителе поколения NV3x – чипе NV38 со 135 миллионами транзисторов. Аналогом Quadro FX 1300 для обычного настольного рынка можно считать GeForce FX 5950 Ultra. Поскольку чип NV38GL оснащён интерфейсом AGP, nVidia пришлось преобразовывать входящие сигналы PCI Express с помощью мостового чипа HSI. В результате стоимость карты возросла. Рекомендованная цена nVidia составляет $899/€719, что на полновесных $100 больше, чем на ATi FireGL V5100.

NV38GL во многом соответствует NV35. К примеру, оба чипа оснащены 16 пиксельными конвейерами. nVidia не указывает число геометрических движков, так как вместо них работает “массив с плавающей запятой”. Массив, примерно, соответствует трём движкам геометрии.

Что касается модулей памяти, то производитель использовал восемь чипов Hynix суммарным объёмом 128 Мбайт и временем доступа 2,8 нс. Тактовая частота памяти составляет 225 МГц, что, с учётом DDR и 256-битной шины, обеспечивает теоретическую пропускную способность в 14,4 Гбайт/с. Из-за использования технологий сжатия nVidia указывает пропускную способность на уровне 17,6 Гбайт/с. Вершинные и пиксельные программы поддерживают версию 2.0.

Теперь последняя новость: на Siggraph nVidia объявила о выпуске обновлённой версии – Quadro FX 1400, которая будет обладать пропускной способностью памяти 19,2 Гбайт/с и технологией SLI.

Стандарт для среднего сегмента рынка: два порта DVI для цифровых и аналоговых мониторов, а также разъём для 3D-очков.

NVIDIA/PNY Quadro FX 3400

FX3400: сверху слева находится разъём SLI, а под цельным радиатором расположились GPU, мост HSI и модули памяти.

Мы с нетерпением ждали первой OpenGL-карты nVidia на новом поколении графических чипов NV4x. На обычном настольном сегменте этот чип используется в GeForce 6800 Ultra. Производитель называет его NV45GL, чтобы подчеркнуть совместимость с PCI Express. Число транзисторов позволяет прикинуть вычислительную мощность: 222 миллиона – это очень немало.

nVidia решила не экономить на памяти. Лучшие модули G-DDR3 обеспечивают теоретическую пропускную способность 28,8 Гбайт/с. При рекомендованной цене $1799/€1439, 256 Мбайт тоже вполне стандартны.

Если нужна ещё большая вычислительная мощность, то можно обратиться к технологии SLI для приложений OpenGL. При этом две карты будут работать совместно.

На карте присутствует второй радиатор для стабилизатора напряжения, расположенный очень близко к разъёму дополнительного питания. Энергетические запросы FX 3400 нельзя назвать скромными. При 131 ваттах даже увеличенного питания PCI Express (по сравнению с шиной AGP) уже недостаточно. 78 ватт у ATi FireGL V7100 выглядят на этом фоне весьма скромно.

Вершинные и пиксельные программы Quadro FX 3400 совместимы с версией 3.0. Среди отличий от 2.0 можно выделить следующие.

Вершинные программы:

• карты смещения;
• Vertex Texture Fetch;
• Vertex Stream Divider;
• Dynamic Flow Control.

Пиксельные программы:

• подпрограммы;
• циклы и ветвления;
• Dynamic Flow Contol.

Кадровый буфер:

• IEEE для 32 бит.

Кроме того, GPU поддерживает новый тип полноэкранного сглаживания методом поворота решётки. Эта технология позволяет устранить “лесенки” даже в том случае, если линии почти параллельны горизонтальной или вертикальной осям.

Если вы думаете, что FX 3400 станет ultra-версией для OpenGL, то ошибаетесь. Во время Siggraph nVidia анонсировала модель Quadro FX 4400 с пропускной способностью 35,2 Гбайт/с. Производитель вновь поднял планку объёма памяти – теперь карта получила 512 Мбайт G-DDR3.

Два порта DVI можно использовать в паре (Dual Link), что позволяет подключать монитор с разрешением в девять мегапикселей (3840 x 2400), если это необходимо. Несмотря на большой радиатор, FX 1300 не занимает в системе больше одного слота.

Гнездо для подключения дополнительного питания требует специального адаптера…

…который поставляется nVidia.

Драйверы nVidia

Обзор основных спецификаций

В следующей таблице представлены основные спецификации карт.

В качестве частоты памяти указана правильная физическая частота. Шина памяти использует технологию Double Data Rate (DDR), поэтому отделы маркетинга часто указывают эффективную частоту (она в два раза выше).

Тестовая конфигурация

Для сравнения производительности карт мы использовали компьютер следующей конфигурации.

Тестовая платформа

В качестве тестовой платформы мы использовали high-end ПК от Supermicro, оснащённый материнской платой X6DA8-G2.

С помощью оснастки жёсткие диски можно легко менять.

Два процессора Intel Xeons на 3,6 ГГц (ядро Nocona) работают в паре с чипсетом E7525/Tumwater. В левом нижнем углу платы присутствуют следующие слоты: x16 PCI Express, PCI 33 МГц, x4 PCI Express, 1 PCI-X на 133 МГц и 2 PCI-X на 100 МГц.

Система использует модульные вентиляторы.

Примечания по тестированию

Все тесты проводились при отключённой технологии Hyper-Threading. Как показали предварительные тесты, её включение приводит к падению производительности многих приложений для рабочих станций, несмотря на рекламную шумиху Intel.

В наших недавних обзорах мы высказывали недовольство по поводу крахов, вызванных “сырыми” драйверами. Мы постоянно были “на связи” с разработчиками, которые решали одну проблему за другой. После чего вновь следовала серия тестов. Поэтому мы подошли к нынешнему тестированию с опаской.

Однако на сей раз мы были приятно удивлены, поскольку всё прекрасно работало с первого раза, несмотря на новый интерфейс PCI Express. Оба производителя поставляют сертифицированные по WHQL драйверы. И в случае ATi драйверы, наконец-то, достигли того уровня, чтобы максимально реализовать аппаратные возможности.

Для рабочей станции мы использовали платформу на базе чипсета E7525/Tumwater от Intel. Плата Supermicro X6DA8-G2 оснащена двумя процессорами 3,6 ГГц Xeon, на базе ядра Nocona. Для памяти мы взяли два модуля по 1 Гбайт от Infineon (PC3200/DDR2-400 CL3, Reg ECC).

Результаты тестирования

Viewperf 7.1.1

Тест Viewperf полностью синтетический. Поэтому результаты для нас значат меньше, чем у реальных приложений. Мы использовали версию 7.1.1.

Мы до последнего момента ждали новой версии Viewperf, которая должна была выйти к выставке Siggraph. К сожалению, www.spec.org не смогла вовремя выслать нам последнюю версию, хотя сайт www.spec.org действительно опубликовал SPECviewperf 8 11 августа.

Следует отметить, что результаты Viewperf не всегда совпадают с приложениями. Последние, по нашему мнению, более весомы.

3D Studio Max 6 SP1

Все следующие тесты базируются на реальных приложениях, которые часто используются в сегменте рабочих станций. Тот производитель GPU, который победит в этих тестах, и завоюет сердца покупателей. Для запуска тестов необходимы полные лицензированные версии программ, поскольку тестовый прогон осуществляется с помощью скрипта и специальных моделей.

Версия 3D Studio Max 6, наконец-то, заменила устаревшую версию 4.2.6. У www.spec.org ушла почти вечность, прежде чем версия была обновлена.

Solidworks 2003 SP5.5

Maya 5

Соотношение цена/производительность

Сейчас настало время повнимательнее оценить соотношение цена/производительность. Для этого мы нормализовали результаты графических тестов по максимальному значению (приняв его за 100%). В результате результаты тестов оказались взвешенными, при этом они отражают относительный рейтинг производительности каждой карты. Примечание: всё сказанное относится только к тестам лаборатории THG.

Ниже мы привели рекомендованные розничные цены для карт. Мы пока не можем сообщить реальную розничную цену, поскольку карты ещё не появились в магазинах. Впрочем, как мы полагаем, реальные цены будут ниже рекомендованных.

Теперь мы можем рассчитать соотношение цена/производительность.

Заключение

В целом, лидером сравнительного тестирования можно назвать карту Quadro FX 3400 от nVidia. Однако ATi с картой FireGL V5100 находится совсем недалеко. В среднем, модель ATi всего на 5,6% отстаёт от карты nVidia. То же самое можно сказать о картах начального уровня обоих производителей. Если ATi сможет в ближайшее время представить карту FireGL V7100, то вполне может выйти в лидеры.

Однако nVidia тоже не будет сидеть, сложа руки. Наше следующее сравнительное тестирование карт OpenGL наверняка будет содержать результаты новых карт Quadro FX 1400 и FX 4400, а также нового флагмана ATi FireGL V7100.

Нам нравится ценовая политика ATi. Все карты канадской компании имеют намного лучшее соотношение цена/качество по сравнению с nVidia. Поэтому, если вы готовы смириться с минимальной разницей в производительности, карты ATi можно считать хорошей покупкой.

На этот раз мы были приятно удивлены стабильностью драйверов. Хотя интерфейс PCI Express относительно молод, оба производителя уже смогли выпустить сертифицированные по WHQL драйверы, которые работали впечатляюще стабильно на нашей тестовой платформе E7525/Tumwater с процессорами Nocona Xeon. В предыдущих обзорах карт OpenGL всё было хуже.

ATi немало продвинулась вперёд в вопросе разработки драйверов. В прошлом мы всегда отмечали, что ATi хорошо себя показывала только в синтетическом тесте Viewperf, а в тестах приложений всегда отставала. Наконец-то проблемы с производительностью были разрешены.

Таблицы характеристик и цен карт