Профессиональные видеокарты: сравнение FirePro и Quadro – THG.RU

Профессиональные видеокарты FirePro и Quadro | Сравнение 21 модели

В последнее время мы достаточно редко затрагивали вопросы, связанные с производительностью профессиональных видеокарт. Тем не менее, последние продукты линеек FirePro и Quadro представляют большой интерес с точки зрения их производительности в составе рабочих станций, а также с точки зрения сравнения их результатов в профессиональных приложениях относительно результатов графических карт потребительского уровня, то есть “игровых”. Потратив несколько сотен часов на тестирование, мы, наконец, готовы представить результаты специализированных тестов нашим читателям.

Сравнение конкурирующих решений

Наш набор видеокарт включает “тяжеловесов” вроде флагманской модели NVIDIA– Quadro 6000, равно как и конкурирующей с ней модели от AMD – FirePro W9000. Однако основной акцент мы решили сделать на моделях ценовой категории менее $1000, так как они более актуальны с точки зрения реального бюджета при сборке рабочей станции, даже когда речь идёт о сугубо профессиональной сфере использования.

Многие читатели требовали, чтобы мы включили в наш обзор видеокарты потребительского класса, чтобы сравнить их с профессиональными видеокартами в соответствующих приложениях, поэтому мы добавили семь таких моделей. В самом деле, было бы интересно сравнить их производительность в таких сценариях использования, как рендеринг, 2D-графика, приложения CAD с выводом графики в DirectX.

Итак, назовём все видеокарты, принявшие участие в тестировании:

Какие модели мы не смогли и не захотели включать в обзор

AMD не смогла предоставить нам FirePro W600. Интересно, что компания выразила желание выслать на тестирование FirePro S10000. Это не очень хорошо со стороны AMD, так как NVIDIA не предлагает ничего даже отдалённо похожего на W600. Однослотовая видеокарта, способная одновременно “тянуть” шесть мониторов или проекторов и даже обеспечивает шесть независимых аудиопотоков, несомненно, заслуживает самого пристального внимания. Между тем, упомянутая выше FirePro S10000, равно как и NVIDIA Tesla – слишком крупные модели для данного обзора, хотя мы всё же решили уделить немного внимания Tesla. Мы не стали включать в обзор более компактные модели NVIDIA– Quadro 400 и 600, так как их присутствие имело бы смысл лишь в некоторых из наших тестов, но в других они не могут обеспечить приемлемый для сравнения с другими моделями результат.

Профессиональные видеокарты FirePro и Quadro | Тестовая система, драйверы и ПО

Тестовая конфигурация

Выбор тестового стенда для наших тестов поставил нас в затруднительное положение. Двухпроцессорная рабочая станция на базе пары AMD Opteron 4284 (ядро Valencia, частота 3 ГГц в режиме Turbo Core), которую мы использовали в прошлом году, оказалась “бутылочным горлышком” для более производительных графических карт, вошедших в нынешний обзор. То же самое относится к системе на базе двух процессоров Intel Xeon E5-1660, работающих на частоте 3,3 ГГц. На обоих указанных платформах передовые видеокарты, которые мы тестировали, продемонстрировали слишком близкие результаты в тестах SPEC и в приложениях, которые не извлекают преимущества от тяжёлых сценариев нагрузки, а наоборот, требуют более высокой производительности с точки зрения количества выполненных инструкций за такт. Различия между менее производительными видеокартами были ещё меньше, указывая на наличие “бутылочного горлышка”.

В итоге мы остановились на процессоре для настольных ПК, работающем на высокой тактовой частоте, и быстрой памяти. Возможно, такая конфигурация не столь хорошо отражает типичное железо рабочей станции (хотя Intel в самом деле продаёт Xeon E3, имеющие весьма близкую конфигурацию, которые часто используются в рабочей станции), но даёт нам более действенный инструмент, чтобы выявить различия в производительности между передовыми видеокартами, некоторые из которых после перехода на новую систему показали огромную разницу в результатах, хотя ранее они были практически идентичными. В конце концов, на нашем новом тестовом стенде скорость самых быстрых видеокарт выросла почти на 20% относительно более старой рабочей станции.

Выбор драйверов

Выбор драйвера – лёгкая задача, когда речь идёт о тестировании видеокарт для настольных ПК в играх. Как правило, мы просто используем самую свежую версию драйвера. Всё чаще это предполагает использование бета-версий драйверов, поскольку и AMD и NVIDIAпытаются опередить друг друга и обеспечить поддержку последних игр ещё до получения WHQL-сертификата.

В профессиональных решениях используется иной подход, и наши тесты отражают это. Профессионалы платят больше за такие видеокарты именно потому, что им нужны драйверы, сертифицированные разработчиками профессионального ПО, гарантирующие максимально возможную надёжность. Вы не всегда получите лучшую производительность, но сертификация является гарантией корректной работы. Естественно, это является необходимым условием, так как любая ошибка может стоить для компании намного больше, чем стоимость “железа”. В данной сфере именно стабильность ставится во главу угла.

Один и тот же подход прослеживается как в случае AMD, так и NVIDIA, поэтому наши результаты не только свидетельствуют о теоретической производительности каждого GPU, но и об оптимизации драйверов каждой компании. Это может быть намного важнее, чем “сырой” потенциал видеокарты, и именно это позволяет увидеть интересные результаты тестов, которые могли бы показаться невозможными в любом ином случае.

Тестовое ПО

Мы придерживаемся “правильной” комбинации синтетических бенчмарков (позволяющих изолировать специфические аспекты производительности) и тестов в реальных приложениях. Также важно убедиться в том, что выбор инструментов измерения сбалансирован и результаты не имеют перекоса в сторону AMD или NVIDIA. Наконец, наш набор профессиональных приложений ограничен теми, для которых мы можем получить легальную лицензию. Мы попытались включить в этот список все приложения, которые хотели бы видеть наши читатели, и в большинстве случаев задача была успешно решена. Тем не менее, есть несколько исключений. Например, на наш запрос не ответили разработчики V-Ray, поэтому в перечень программ не вошло их ПО. Кроме того, некоторых приложения проверяют соответствие “железа” своим требованиям при старте, и их просто нельзя запустить при использовании видеокарт для ПК.

В противном случае, единственным ограничением для нас является время. Тестирование одной видеокарты занимает около 10 часов, по сути – целый день. Понятно, что нам потребовалось приложить немало усердия, чтобы представить нашим читателям данный обзор.

Несколько слов о том, как следует просматривать наши диаграммы. Красные столбики всегда относятся к моделям AMD FirePro, зелёные – только к NVIDIA Quadros. Чёрные столбики зарезервированы для настольных видеокарт. В этом случае мы не используем визуальную дифференциацию между Radeon и GeForce, поскольку эти модели приводятся лишь для сравнения результатов после прогона на профессиональном ПО.

Профессиональные видеокарты FirePro и Quadro | Результаты тестов

AutoCAD 2013

Работа с 2D-графикой

Autodesk перестала сертифицировать видеокарты линейки AMD FirePro около двух поколений назад, то есть примерно в 2010 году. Положение дел для NVIDIA не намного лучше. Только профессиональные модели Quadro на базе архитектуры Fermi вплоть до Quadro 5000 и несколько более старых карт Tesla сертифицированы. Эти пробелы, вероятно, в большей степени являются ошибкой AMD и NVIDIA, чем самой Autodesk. Следовательно, мы опирались на рекомендации производителей видеокарт или использовали последние версии драйверов, если информация о сертификации в принципе отсутствовала, как было в случае AMD.

Общая оценка производительности в 2D

Мы решили начать тестирование профессиональных видеокарт с достаточно многогранного и распространённого приложения AutoCAD 2013 от Autodesk, вначале остановившись на производительности в “2D”. Мы не случайно использовали кавычки, поскольку AutoCAD 2013 на самом деле использует D3D (DirectX) для вывода 2D и 3D. Это вдвойне интересно, поскольку Windows не использовала универсальное аппаратное ускорения на уровне ядра системы до времён Vista, а видеокарты, основанные на универсальных шейдерных архитектурах, не обеспечивают аппаратного ускорения двухмерной графики.

К сожалению, реализация аппаратного ускорения на уровне “железа” и специфические оптимизации OpenGL находятся в сильной зависимости от версии операционной системы, в связи с чем результаты варьируются с каждым изменением Windows Display Driver Model (WDDM). Желание дать шанс AutoCAD с DirectX было одной из главных причин отказа от использования Windows 8 в данном обзоре. Итак, взглянем на общие результаты, прежде чем начать рассматривать отдельные видеокарты.

Единственный вывод, который здесь можно сделать, это отсутствие явного лидера. Все видеокарты, включая профессиональные, демонстрируют почти идентичный уровень производительности, а это означает, что любая карта, которую вы можете купить, включая игровые модели, пригодна для вывода в 2D. Большинство карт для рабочих станций предлагают 10-битный цвет, но это несущественно для двухмерной графики. Необходимость в памяти с коррекцией ошибок и защиты от повреждения данных, которые предлагают данные модели, также под вопросом с точки зрения использования в 2D, пока мы не видим здесь какие-либо дополнительных вычислительных задач.

Результаты в 2D

Как и ожидалось, четыре теста Cadalyst 2012 рисуют очень близкую картину к общей диаграмме, которую мы привели ранее. Профессиональные и игровые видеокарты от NVIDIA, как правило, немного опережают своих конкурентов от AMD. Но разница столь незначительна, что реально все участники теста обеспечивают почти одинаковую производительность. Так что вывод заключается не в том, что NVIDIA немного быстрее, а в том, что все, кто использует AutoCAD для двухмерной графики, могут использовать настольные версии видеокарт и не переплачивать за профессиональные модели.

Работа с 3D-графикой

Выбор драйверов

Ситуация с драйверами для вывода в 3D в случае AutoCAD не отличается от двухмерной графики. Весьма печально, что NVIDIA перестала выпускать специализированные версии драйверов с момента появления AutoCAD 2013 и его перехода на DirectX.

Общая оценка производительности в 3D

Легко увидеть, что видеокарты NVIDIA вновь оказались быстрее. Даже использование видеокарт в режиме SLI обеспечивает заметный прирост производительности, что позволяет двухпроцессорной модели GeForce GTX 690 опередить GeForce GTX Titan. Этого нельзя сказать об AMD, чья модель Radeon HD 7990 оказалась в нижней части рейтинга, уступив Radeon HD 7970 и показав производительность на уровне старой NVIDIA Quadro 2000. Если не брать в расчёт редкие исключения, результаты напоминают таковые в обычных игровых бенчмарках.

Результаты в 3D

Общие результаты вновь основаны на четырёх отдельных тестах Cadalyst. В частности, тесты Rotate Wireframe и Rotate Realistic вносят наибольший вклад в средний результат, представляя наиболее важные результаты с точки зрения практического использования. Ресурса любой достаточно быстрой игровой видеокарты должно хватить для профессиональной работы в AutoCAD.

Autodesk Inventor 2013

Работа с 3D-графикой

Выбор драйверов

Ситуация с драйверами для Inventor идентична тому, что мы видели в случае AutoCAD 2013, так как оба приложения входят в пакет AutoCAD Design Suite 2013 Premium.

Результаты в 3D

Autodesk Inventor попал в наш набор тестов по многочисленным просьбам читателей. Мы применяем хорошо известный тест визуализации 1000 кубов, включающий вращение, зуммирование с уменьшением и увеличением размера и перемещение изображения по экрану с помощью клавиатурных макросов. Для измерения количества кадров в секунду используется утилита Fraps.

Игровые видеокарты опережают модели для рабочих станций со значительным отрывом. GeForce GTX Titan не столь хорошо проявила себя, как в предыдущем тесте, уступив Radeon HD 7970 GHz Edition. Представители линейки AMD FirePro также преуспели в данном тесте, что, возможно, объясняется большим количеством скрытых поверхностей, которые используются в тестовом сценарии (что, как правило, считается сильной стороной архитектуры AMD).

Maya 2013

OpenGL

Выбор драйверов

Драйвер NVIDIA сборки 311.50 – это действительно хороший выбор для общих задач, но большинство приложений сертифицировано для версии 305.93, в связи с чем мы остановили свой выбор именно на ней. В начале июля NVIDIA представила более свежую сборку 320.49, но в релизе к ней также отсутствует какое-либо упоминание об изменениях с производительностью в Maya. Несмотря на это, ситуация намного лучше, чем в случае AMD, когда поиск сертифицированных драйверов для Maya 2013 даёт нулевой результат.

Производительность OpenGL

Именно в данном тесте мы отказались от использования Viewport 2.0 с DirectX 11 и сфокусировали своё внимание на более старом пакете SPECapc 2009, так как он основан на OpenGL. В данном случае нас интересует лишь четыре теста, входящих в пакет, и мы вернёмся к фотореалистической визуализации позже.

Время выполнения каждого теста напрямую связано с производительностью каждой карты. Как мы можем видеть, у видеокарт для настольных ПК не было шансов, независимо от того, насколько хорошо они работают под DirectX. Конечно, это результат применения драйверов, которые сопровождают видеокарты профессионального класса. Эти драйверы включают оптимизации, которые используют аппаратное ускорение для выполнения очень многих функций, несмотря на привязку к Windows Display Driver Model (WDDM). Игровым картам вместо этого приходится использовать универсальный режим программной эмуляции.

Старая модель NVIDIA GeForce GTX 580 обеспечивает несколько странные результаты. Ей удалось выиграть один из тестов со значительным отрывом и оказаться аутсайдером в другом тесте с примерно такой же разницей. Во всех остальных случаях игровые модели NVIDIA и AMD показывают закономерные результаты, отставая от профессиональных видеокарт, тогда как двухпроцессорные решения на базе SLI и CrossFire не обеспечивают ощутимой выгоды.

SolidWorks 2013

Выбор драйверов

При переходе к SolidWorks ситуация с драйверами улучшается. AMD недавно приложила немало усилий для исправления своего ПО, и это бросается в глаза. NVIDIA сертифицировала пакет драйверов 311.50 до того, как мы начали тестирование, но здесь стоит напомнить, что уже появилась более свежая сборка “оптимизированных для предприятий” драйверов (ODE) 320.49. При использовании версии 311.50 производительность в SolidWorks поднимается на целых 120% относительно 310.90, опровергая тем самым рекламные обещания AMD. Соответственно, результаты, которые мы здесь приводим, лишь незначительно отличаются от того, что в данном тесте афиширует AMD.

Общая оценка производительности

При тестировании в SolidWorks 2013 мы были вынуждены ограничиться картами профессионального класса. К сожалению, драйверы, которые мы использовали, не работают с игровыми видеокартами, и мы не смогли включить их в данный тест. Кроме того, если ПО запускается с драйверами, не имеющими сертификации, должно иметь место ощутимое снижение производительности. Единственным исключением является версия, используемая SPECapc 2013, которая, скорее всего, обеспечивает полноценную работу SolidWorks 2013 независимо от того, используются ли сертифицированные драйверы или нет. Тем не менее, в данном тесте мы предпочли ограничиться только сертифицированными драйверами.

Для начала взглянем на общие графики производительности, которые предпочитают приводить AMD и NVIDIA в своих рекламных материалах.

AMD FirePro W7000 является непосредственным конкурентом для таких моделей NVIDIA, как Quadro 4000 и K4000, несмотря на использование более свежих драйверов. Quadro 2000 значительно уступает модели AMD начального уровня – FirePro W5000. Как ни странно, FirePro W9000 проигрывает более старой Quadro 6000, причём с заметным отрывом. Топовая модель NVIDIA однозначно лидирует в данном тесте.

Тем не менее, при анализе результатов теста важно учитывать стоимость и специфику использования видеокарт. AMD FirePro W9000 и W8000 – это не просто карты, которые визуализируют максимальное количество многоугольников за единицу времени. Они спроектированы как карты для вычислений общего назначения. В то же время, NVIDIA Quadro 6000 будет более уместна в конструкторском отделе большой компании, вроде BMW, нежели в домашнем офисе инженера.

Результаты в SolidWorks 2013

И вновь мы используем четыре отдельных теста, которые демонстрируют влияние драйверов на производительность. Сравнение NVIDIA Quadro 6000 с AMD FirePro W9000, равно как и Quadro K4000 с FirePro W7000, показывает, что NVIDIA обеспечивает такой же или более высокий уровень производительности на более слабом “железе”.

Мы ещё раз вернёмся к этому графику, когда доберёмся до измерения эффективности видеокарт. Этот тест даст более целостное представление о том, как AMD FirePro W7000 и NVIDIA Quadro K4000 ведут себя в тесте на потребление энергии при работе в SolidWorks 2013. В целом, AMD демонстрирует хороший результат, если исходить из результатов теста и стоимости видеокарт.

SPECviewperf 11

CATIA и EnSight

Далее мы перейдём к отдельным тестам, входящим в пакет SPECviewperf 11. Данный набор тестов немного отличается от других: в нём используется оригинальный код приложений, из которого они состоят. Следовательно, в конечном итоге мы получим адекватное представление о производительности в большинстве приложений. Тем не менее, здесь имеется один большой недостаток. SPECviewperf 11 использует старые версии этих приложений. Обычно этого ещё достаточно, чтобы получить общее представление о производительности в той или иной программе, хотя встречаются исключения. Но ПО, которое претерпело значительные изменения за последнее время, вообще не будет представлено в данном пакете. В качестве примера можно привести Maya 2013, которое мы уже протестировали ранее, что позволит нам сопоставить его результаты с результатами старого движка в SPECviewperf 11.

Выбор драйверов

Мы использовали драйвер 311.35 от NVIDIA в viewperf, поскольку сборка 311.50 вышла уже после того, как мы частично выполнили наши тесты. На данный момент, имея вышедшую в начале июля 320.49, имеется возможность (хотя это маловероятно), что картина производительности будет выглядеть иначе. Мы действительно стараемся использовать в наших тестах последние версии драйверов, но вынуждены признать, что обе компании постоянно работают над своими драйверами, а нам приходится всякий раз строить замки из песка, занимаясь тестированием.

CATIA (catia-03)

В этом тесте доминирует NVIDIA, а у потребительских видеокарт практически нет шансов по причине отсутствия оптимизации в драйверах. Весьма похоже, что драйвер AMD Catalyst Pro не настроен для данного теста или, точнее, не оптимизирован движок, на котором основан сам тест. Quadro K4000 опережает FirePro W7000 с большим отрывом.

EnSight (ensight-04)

Более благоприятная картина для потребительских видеокарт видна при использовании старой версии EnSight. Новая Quadro K5000 лидирует в данном тесте с заметным отрывом. Более интересная (а именно, доступная по цене) AMD FirePro W7000 опережает Quadro K4000.

LightWave и Maya

LightWave (light01)

NVIDIA хорошо выполнила домашнюю работу. Quadro K5000 и K4000 лидируют в данном тесте, причём со значительным отрывом. Большинство остальных видеокарт профессионального класса показывают весьма близкие результаты. Результаты потребительских карт выглядят удручающе. Серьёзный отрыв, который демонстрирует NVIDIA Quadro K5000 в сравнении с GeForce GTX 680, которая должна была бы опередить K5000, если рассматривать только технические характеристики видеокарт, показывают, насколько сильно ограничена драйверами производительность потребительских видеокарт.

Maya (maya-03)

Тест Maya в составе пакета SPECviewperf 11 показывает близкие результаты к тому, что мы видели в независимом тесте Maya 2013, который проводили ранее. Вновь модели Quadro на базе архитектуры Kepler захватили лидерство, опередив своих собратьев без индекса “К”, тогда как карты AMD следуют за NVIDIA с неплохими, но не выдающимися результатами. Все новые профессиональные модели AMD обеспечивают примерно одинаковый уровень производительности.

Pro/ENGINEER и SolidWork

Pro/ENGINEER (proe-05)

Этот тест в очередной раз показывает, что производительность почти целиком зависит от оптимизации драйверов в моделях профессионального класса. Все видеокарты для настольных ПК потерпели неудачу. Модели FirePro от AMD и Quadro от NVIDIA явно являются лучшим выбором.

В нижней части тестовой диаграммы находится GeForce GTX Titan, заметно отставший от Radeon HD 7970 GHz Edition. Напротив, все карты NVIDIA из профессиональной линейки Quadro – от флагманской K5000 до старой и простой Quadro 2000 – занимают верхние позиции, опередив всю линейку FirePro в полном составе. Модели AMD, в свою очередь, демонстрируют весьма близкие результаты, что указывает на отсутствие надлежащей оптимизации драйверов.

SolidWorks (sw-03)

Глядя на столбики в нижней части диаграммы, становится понятно, почему новая версия SolidWorks более не позволяет использовать настольные видеокарты. В этом нет никакого смысла, учитывая откровенно жалкие результаты. Видеокарты AMD FirePro показывают себя с неожиданной стороны. Новый альянс между AMD и Dassault действительно оказывает влияние на разработку драйверов.

TCVIS и SNX

Siemens Teamcenter Visualization Mockup (tvcis-02)

Профессиональные решения NVIDIA вновь находятся на вершине, середину рейтинга занимают видеокарты из профессиональной линейки AMD FirePro, тогда как настольные версии видеокарт оказались в самом низу рейтинга. Как и в случае Pro/ENGINEER, ПО для бизнес-задач показывает намного лучшую производительность, когда вы запускаете его на профессиональном “железе” с соответствующими драйверами. Игровые карты даже не приближаются к приемлемому уровню производительности, за исключением, разве что, Radeon HD 7970, которой удалось обойти по производительности единственную модель FirePro.

Siemens NX (snx-01)

Близкий по характеру нагрузки тест позволяет получить похожие результаты. На этот раз Radeon HD 7970 оказалась более чем в пять раз быстрее GeForce GTX Titan. Представители линейки AMD FirePro немного лучше показали себя в сравнении с предыдущим тестом.

Синтетические тесты OpenGL: Unigine Heaven, Sanctuary и Tropics

Бенчмарки Unigine популярны благодаря своей способности определять игровую производительности в синтетических тестах под DirectX 11. Для измерения производительности видеокарт профессионального класса мы используем рендеринг в OpenGL вместо DirectX.

Unigine Heaven 4.0

Славный путь Unigine Heaven начался с внедрением DirectX 11, и он быстро стал стандартной основой для оценки производительности тесселяции. Текущая версия 4.0 имеет следующие функции (взято с сайта Unigine):

• полноценное использование аппаратной тесселяции с настройкой параметров;
• рендеринг неба в динамике с объёмными облаками и настраиваемым циклом день-ночь;
• общее освещение в реальном времени и ограничение внешнего пространства в рамках площади экрана;
• кинематический и интерактивный режимы камеры, пролетающей или проходящей через объекты.

То, что игровые видеокарты хорошо показали себя в Heaven, не стало большим сюрпризом, несмотря на рендеринг в OpenGL. Карты профессионального класса не могут опираться на собственные оптимизации драйверов, чтобы выйти вперёд, и уступают игровым моделям с более мощным “железом”. Глядя на карты вроде FirePro W7000 и Quadro K4000, становится ясно, насколько далеко ушла AMD относительно NVIDIA с точки зрения “железа”, и насколько многого смогла добиться NVIDIAс помощью драйверов.

Unigine Sanctuary

Второй синтетический тест Unigine на использование OpenGL имеет другие приоритеты и обладает иным набором особенностей:

• пять динамических источников света;
• HDR-рендеринг;
• Parallax occlusion mapping (технология рельефного текстурирования);
• Ambient occlusion mapping (технология рельефного текстурирования);
• полупрозрачность;
• объёмное освещение и туман;
• системы частиц;
• постпроцессинг.

Результаты в этом тесте очень похожи на те, что мы видели в Heaven 4.0. Единственным отличием является тот факт, что две карты вверху турнирной таблицы поменялись местами.

Unigine Tropics

Последний бенчмарк Unigine по-прежнему основан на OpenGL и большом количестве ярких цветов, но включает иной набор функций. И вновь, краткий список особенностей этого теста по данным разработчика:

• рендеринг неба в динамике с рассеиванием света;
• “живая” вода с прибоем и рябью;
• особые материалы для имитации растительности;
• HDR-рендеринг;
• построение теней с разбивкой на параллельные слои;
• глубина поля;
• Ambient occlusion в реальном времени;
• до 2 миллионов многоугольников на кадр;
• имитация изменения условий освещённости.

Несмотря на несколько устаревший движок и смещённые акценты, мы вновь наблюдаем похожую картину. Даже принимая во внимание, что непосредственным конкурентом FirePro W7000 в профессиональном сегменте видеокарт является NVIDIA Quadro K4000, во всех трёх бенчмарках Unigine W7000 находится ближе к Quadro K5000. Мы надеемся, что в AMD осознают, насколько серьёзный потенциал производительности упускается в результате недостаточно оптимизированных драйверов. W7000 явно имеет больше “лошадиных сил”, чем пытаются нас убедить некоторые профессиональные приложения и стоимость данной видеокарты. AMD добилась бы успеха, если бы поработала над оптимизациями в своих драйверах.

Синтетические тесты OpenGL: GPU Caps Viewer PostFX

GPU Caps Viewer PostFX

Изначально этот тест был частью набора средств разработки (SDK) для видеокарт NVIDIA. Он сочетает 3D-рендеринг через программный интерфейс OpenGL с постпроцессингом через OpenCL. Последний объясняет, почему Radeon HD 7970 GHz Edition, Radeon HD 7990 и модели FirePro на базе архитектуры GCN имеют столь явное командное превосходство. Тест не поддерживает режимы CrossFire и SLI, а созданный вручную профиль не улучшает производительность любой двухпроцессорной видеокарты.

Синтетические тесты OpenGL: TessMark (OpenGL 4.0)

TessMark

Как следует из названия, этот тест рассчитывает производительность тесселляции видеокарты с использованием программного интерфейса OpenGL 4.0. GeForce GTX Titan лидирует со значительным отрывом, на втором месте оказалась GeForce GTX 680.

Интересно, что карты AMD профессионального класса проявили себя намного хуже, чем игровые модели этого же производителя. Тесселяции, по-видимому, нет места в мире AMD FirePro, и это, вероятно, снова связано с драйверами.

Не будет большим преувеличением предположить, что данный тест явно отдаёт предпочтение видеокартам NVIDIA. Это всегда необходимо учитывать при изучении производительности в синтетических тестах, так как они не показательны с точки зрения производительности в реальных приложениях и могут недобросовестно отдавать приоритет одному продукту над другим. В связи с этим мы специально указываем на возможность несправедливого результата.

CUDA

iray Renderer + 3ds Max

Несмотря на несколько худшую производительность, мы используем именно iray для тестирования данной категории карт, по причине отсутствия у нас лицензионного ПО V-Ray. Это не должно повлиять на соотношение сил, так как оба бенчмарка по сути делают одно и то же. GeForce GTX Titan опережает более старую модель GTX 580. Это заслуживает уважения. Но также напоминает нам о том, что видеокарты NVIDIA GTX 600-й серии изначально не ориентированы на вычисления общего назначения. Обе модели Quadro, основанные на архитектуре Kepler, испытывают аналогичные затруднения. Интересно, что разогнанный процессор Core i7-3770K весьма неплохо показал себя в сравнении с NVIDIA Quadro 2000.

Blender

Blender Performance

Результаты в Blender похожи на те, что показали карты в iray. Разница в производительности между топовыми видеокартами значительна, что является признаком лучшей оптимизации. И вновь только NVIDIA Quadro 2000 проигрывает разогнанному Core i7 с включённым режимом Hyper-Threading, использующим одновременно восемь потоков.

В отличие от iray, Blender может использовать оба графических процессора GeForce GTX 690 для вычислений которая, следовательно, опережает GeForce GTX 580. Тем не менее, GeForce GTX Titan всё равно немного обгоняет остальные карты. Видеокарты профессионального класса снова показывают, что они не создавались для такого рода задач.

Octane

Производительность в Octane

Мы видим похожие результаты тестов в третий раз. GeForce GTX Titan доминирует в данном тесте, а более старая модель GeForce GTX 580 с ощутимым отрывом занимает второе место. Понятно, что нет ничего плохого в использовании видеокарты на процессоре GF110, если для вас важны вычисления CUDA.

Наша версия Octane может использовать только один графический процессор GeForce GTX 690. В ином случае данная видеокарта, возможно, стала бы претендентом на первое место.

У нас не было возможности использовать Core i7, но, основываясь на результатах предыдущих тестов, он примерно соответствует уровню NVIDIA Quadro 2000.

FluidMark 1080p

Производительность в FluidMark

GeForce GTX 690 использует силу двух GPU GK104, чтобы занять первое место. GeForce GTX 680 и GeForce GTX Titan следуют за ней, обеспечивая почти одинаковую производительность. NVIDIA Quadro на базе архитектуры Kepler доминирует над соперниками, а Quadro 2000 завершает тест на последнем месте.

OpenCL

Bitmining

После проведения всех тестов на базе CUDA мы пришли к выводу, что было бы несправедливо не включить также и некоторые тесты OpenCL. К сожалению, CUDA является проприетарным API, который не поддерживается видеокартами, не имеющими стикера NVIDIA. Пакет CUDA является первой кроссплатформенной альтернативой, и во многих случаях они похожи. По многим причинам, некоторые приложения всё ещё поддерживают только API от NVIDIA (вероятно, во избежание чрезмерной перегруженности программного кода). Однако ряд новых релизов на базе OpenCL показывает, что возможно создать код, поддерживающий устройства от различных вендоров.

Bitmining на основе OpenCL

Прежде чем погрузиться в результаты битмайнинга, следует учесть, что это не может не отразиться на ваших счетах за электричество.

Мы используем GUIMiner в качестве графической оболочки CLMiner для тестирования производительности OpenCL. Ни GeForce GTX Titan, ни GeForce GTX 680 не могут даже приблизиться к результатам Radeon HD 7990 и Radeon HD 7970 GHz Edition, обе из которых также опережают FirePro W9000.

Для тестированиях двухпроцессорных карт мы запускали два независимых потока GUIMiner и суммировали результаты. Мы не будем распространять подобный подход на остальные тесты OpenCL, поскольку, если поддержка многопоточности не обеспечивается самим ПО, результаты одновременной работы нескольких процессоров не должны восприниматься в качестве итогового значения.

LuxRender

LuxMark 2.0: Сцена “Sala”

Мы видим сходную картину, хотя на этот раз GeForce GTX Titan ещё заметнее превосходит GeForce GTX 680. Мы видим ещё одно доказательство, что превосходная производительность Kepler не является результатом оптимизации бенчмарков или плохого API, а скорее, это результат того, что NVIDIA не отдаёт приоритета вычислительным задачам, в то время как архитектура AMD GCN значительно лучше приспособлена для задач такого рода. Фактически, производительности GeForce GTX Titan в OpenCL всё ещё достаточно, чтобы карта оставалась на том месте, где она должна находиться с теоретической точки зрения. Разве это было бы возможно, если бы NVIDIA просто не производила оптимизацию для OpenCL, полностью направив все ресурсы на CUDA?

Рендеринг в ratGPU

ratGPU: встроенный бенчмарк

Результаты ratGPU интересны по нескольким причинам. Во-первых, более старая модель NVIDIA– GeForce GTX 580 – выигрывает в данном бенчмарке. Фактически, первые две места занимают карты, относящиеся к архитектуре предыдущих поколений. ratGPU использует “железо” иначе, чем другие приложения (вроде LuxRender), что является плохой новостью для карт на базе AMD GCN. Конечно, мы могли бы выявить большую разницу между более производительными картами, используя сцену высокой степени сложности, но это бы одновременно усложнило оценку производительности для менее производительных видеокарт.

Folding@Home

Вычисления с одинарной и двойной точностью

Бенчмарк Folding@Home

Мы использовали текущую версию Folding@Home с OpenCL, что значительно упрощает сравнение результатов. В ходе тестирования мы столкнулись с проблемами с версией под CUDA и картами вроде GeForce GTX Titan, а также некоторыми новыми моделями профессионального класса. При этом под OpenCL всё работало так, как надо.

GeForce GTX Titan вырывается вперёд, демонстрируя, что не все GPU производства NVIDIA имеют проблемы с производительностью в OpenCL. В основном, это относится к моделям на базе GK104, что подкрепляется неплохим результатом, который показала GTX 580.

Нам потребовалось дважды запустить данный бенчмарк, чтобы Radeon HD 7990 и GeForce GTX 690 заработали должным образом. По сравнению с Bitminer, работа в нём была более тяжёлой и нестабильной.

Вычисления с одинарной точностью

Вычисления с двойной точностью

OpenCL: финансовый анализ с одинарной точностью

Финансовый анализ с одинарной точностью

Финансовый анализ отлично подходит для оценки производительности видеокарт и параллельных вычислений. Модели профессионального класса отстают от потребительских видеокарт, зато им можно доверить ответственные расчёты, производить которые без памяти с коррекцией ошибок было бы рискованно. Следовательно, теперь действительно пришло время для решений вроде AMD FirePro W9000, ориентированных на вычисления общего назначения в большей степени, чем на расчёт как можно большего количества многоугольников за единицу времени. На самом деле, финансовый анализ – один из тех профессиональных сценариев, где модели AMD на высоте.

Когда мы используем вычисления с одинарной точностью, пять моделей AMD занимают место на вершине рейтинга, опережая GeForce GTX Titan и GeForce GTX 690. FirePro W7000 даже обгоняет GeForce GTX 680. FirePro W9000 и W8000, возможно, не являются самими сильными соперниками в графических тестах, но они обеспечивают отличную вычислительную производительность в данном тесте.

Биномальная модель оценивания опционов (FP32)

Метод Monte Carlo оценивания опционов (FP32)

OpenCL: финансовый анализ с двойной точностью

Финансовый анализ с двойной точностью

Более сложные вычисления оказались непосильной задачей для некоторых тестируемых видеокарт. GeForce GTX 690 опережает GeForce GTX Titan в первом из тестов благодаря использованию двух GPU, но уступает в тесте на оценивание опционов по методу Monte Carlo. Для вычисления в режиме FP64 от видеокарты требуется серьёзный вычислительный потенциал, что становится очевидно при тестировании моделей на базе GK104, созданного в качестве игрового процессора. Результаты FirePro W7000, на самом деле, выглядят ничуть не лучше. Производительность данной модели на базе GPU Pitcairn в вычислениях с двойной точностью весьма далека от той, что показывают две видеокарты на базе графического процессора Tahiti.

Биномальная модель оценивания опционов (FP64)

Метод Monte Carlo оценивания опционов (FP64)

OpenCL: тесты на кодирование и декодирование

Производительность кодирования/декодирования

Другой сферой применения вычислений GPU является кодирование/дешифровка. AMD ведёт в данном тесте, и даже GeForce GTX Titan не смогла приблизиться к результатам, которые показывают видеокарты на базе GPU Tahiti.

OpenCL: тесты на симуляцию и рендеринг фракталов

Тестирование в BasemarkCL

Когда мы добавляем ещё один синтетический тест в наш пакет, мы хотим представить более широкую картину для тех задач, с которыми разработчики могут столкнуться при использовании OpenCL для аппаратного ускорения. Возможно, наши читатели уже знакомы с двумя методами симуляции и двумя математическими функциями, составившими основу для приведённых ниже четырёх тестов.

Имитация жидкости

Radeon HD 7970 GHz Edition и старая GeForce GTX 580 хорошо показали себя в данном бенчмарке. GeForce GTX Titan и GeForce GTX 680 остались далеко позади. Даже Quadro 6000 догнала гораздо более мощную GeForce GTX Titan.

Отличная производительность GeForce GTX 580 позволяет сделать вывод, что не все игровые модели NVIDIA работают в данном бенчмарке в полную силу.

Имитация волн

Расположение результатов тестируемых видеокарт в таблице немного поменялось. GeForce GTX Titan почти удаётся идти нога в ногу с более мощными моделями FirePro и Radeon . Однако единоличным лидером в данном тесте стала модель FirePro W9000, заметно опередившая Radeon HD 7970 GHz Edition благодаря более продвинутой подсистеме памяти (несмотря на то, что игровая карта функционирует на более высокой тактовой частоте).

Рендеринг фрактала Julia

Модели AMD празднуют командную победу над целой линейкой NVIDIA. Radeon HD 7970 GHz Edition возглавляет команду победителей, за ней следует несколько видеокарт семейства FirePro. Самая быстрая в данном тесте видеокарта GeForce оказалась на шестом месте, в то время как набравшая больше всего баллов модель Quadro находится в нижней половине рейтинга производительности.

Рендеринг оболочки Мандельброта

Представленные в тестовом рейтинге видеокарты вновь поменялись местами. После победы AMD в предыдущем тесте NVIDIA перехватила лидерство. Современные карты GeForce почти в два раза опережают семейство Radeon, когда дело доходит до рендеринга оболочки Мандельброта, а модели Quadro превосходят своих конкурентов из линейки FirePro.

OpenCL: Обработка изображений

Тестирование в BasemarkCL

Простая задача применения фильтров к изображению, лежащая в основе теста BasemarkCL, очень близка к тому, с чем мы сталкиваемся в реальной жизни, применяя фильтры в популярных графических редакторах. Из-за сходства в алгоритмах, используемых фильтрами, результаты этого синтетического бенчмарка весьма точно соответствуют производительности в реальных приложениях. Модели AMD Radeon и FirePro выигрывают в данном тесте. Лишь GeForce GTX Titan удаётся заглянуть туда, где безоговорочно властвует архитектура AMD.

Обработка изображений

OpenCL: Обработка видео

Тестирование в BasemarkCL

Подобно фильтрам, использующимся в тесте на обработку изображений, алгоритмы работы с видео во многом похожи на то, что можно ожидать от реальных приложений, использующихся для этой задачи. Карты GeForce лучше справляются с обработкой видео, чем с изображениями. AMD FirePro W9000 также обеспечивает неплохой результат, заняв первое место в каждом тесте за исключением работы с фильтром повышения резкости, в котором на место лидера выходит GeForce GTX Titan.

Обработка видео

Тесты эффективности

Эффективность: NVIDIA Quadro K4000 против AMD FirePro W7000

Quadro K4000 и AMD FirePro W7000 обе созданы для среднестатистического пользователя рабочей станции и, следовательно, призваны стать лидерами продаж. Они продаются по схожей цене, поэтому вполне естественно, что мы напрямую сравниваем эти две модели. Интересно, что NVIDIA заявляет для Quadro K4000 тепловой пакет (TDP) 80 Вт, а у AMD FirePro W7000 значение TDP достигает 150 Вт. Обе карты обеспечивают одинаковый уровень производительности в приложениях вроде SolidWorks. Учитывая данный факт, наряду со значениями потребления энергии, можно сделать вывод, что карта AMD требует в два раза больше питания, чтобы выполнить тот же самый объём работы. Но, если судить по техническим характеристикам, то FirePro является более производительной видеокартой. Чтобы сделать окончательные выводы, рассмотрим два различных сценария.

Сценарий 1: сопоставимая производительность в реальных приложениях с частичной загрузкой GPU

Вернувшись к SolidWorks, мы можем сравнить потребление энергии NVIDIA Quadro K4000 и AMD FirePro W7000. Карта на базе GPU Pitcairn использует больше энергии как при низкой, так и при высокой загрузке.

Следующий вопрос состоит в том, как потребляемая каждой видеокартой мощность соотносится с уровнем графической производительности.

AMD FirePro W7000 потребляет примерно на 10% больше энергии, чем Quadro K4000, и превосходит конкурента на 5% по производительности в задачах, в которых обе модели демонстрируют максимально близкий результат. Это не так уж и плохо, поскольку разница в 5 Вт не имеет существенного значения.

Сценарий 2: различная производительность в реальных приложениях с высокой загрузкой GPU

Мы не хотели использовать полностью искусственный стресс-тест GPGPU со 100% загрузкой. Вместо этого было решено использовать бенчмарк Unigine Heaven 4.0, который хорошо масштабируется и использует почти 900 Мбайт памяти. Это не столь сильно нагружает тестируемые карты, но намного реалистичнее, чем непосредственная вычислительная нагрузка, максимально использующая ресурсы видеокарты.

Интересно, что две полученные линии графика не совсем идентичны, хотя каждый GPU сталкивается с одной и той же задачей. Чтобы результат выглядел более справедливым, обе карты были разогреты до рабочих температур посредством нагрузки, обеспечиваемой тестовой сценой Toy Store в Maya 2013.

Возможно, в нашем распоряжении оказался выдающийся экземпляр FirePro W7000, предназначенный для прессы, но всё выглядит так, как будто карты на базе графического процессора Pitcairn очень хорошо масштабируются. Это означает, что TDP, который приводится в технических спецификациях AMD, измерялся весьма консервативно. Даже при стресс-тесте со 100% загрузкой карта не и близко не приближается к 150 Вт. Она едва ли доходит до 100 Вт под нагрузкой, приведшей к перегреву двух Radeon HD 7990 (см. “Radeon HD 7990 в CrossFire: тесты уровня шума и температуры”).

Приведённые ниже диаграммы сообщают нам о том, что FirePro W7000 менее эффективна, чем Quadro K4000 при среднем уровне нагрузки, но мы видим обратную ситуацию в случае тяжёлой нагрузки. Соотношение израсходованной энергии и графической производительности явно в пользу AMD, даже если принять во внимание тот факт, что данный бенчмарк в целом несколько лучше воспринимает архитектуру AMD при оценке производительности.

Мы подумали, что было бы интересно повторить эксперимент с обычными Radeon HD 7850 и 7870, так как технические характеристики, соответствующие FirePro W7000, позиционируют данную модель между этими двумя картами для настольных ПК. Наш тестовый экземпляр FirePro потребляет так же много энергии, как и скромный Radeon HD 7850, но его производительность значительно выше. Этот результат выглядит правдоподобно. К сожалению, мы не смогли повторить этот же эксперимент с SolidWorks, поскольку этот тест не запускается на видеокартах потребительского класса.

Общие выводы

Два примера, которые мы привели, были выбраны в некоторой степени произвольно. NVIDIA Quadro K4000 в два раза быстрее FirePro в некоторых приложениях CAD, а результаты в тесте OpenCL полностью противоположны. Но сценарии, которые мы выбрали, тем не менее, очень интересны по двум причинам. Во-первых, они доказывают, насколько серьёзное влияние на результаты оказывает качественная оптимизация драйверов. Во-вторых, они демонстрируют, что происходит, когда GPU может внести реальный вклад в производительность видеокарты, полностью реализовав свою теоретическую производительность в соответствии с “бумажными” спецификациями.

Профессиональные видеокарты FirePro и Quadro | Quadro K4000 и FirePro W7000 получают рекомендации THG

Несмотря на то, что результаты серьёзно варьируются от одного теста к другому для конкурирующих между собой моделей AMD и NVIDIA, можно сказать, что они связаны одной нитью. Мы рассмотрим наши первые впечатления от моделей каждой компании отдельно, а затем применительно к двум видеокартам, которые понравились нам более всего.

NVIDIA: производительность выше ожидаемого, эффективность значительно повышена

Стоит отдать должное NVIDIA: компания смогла выжать максимум производительности из своего “железа”. Сравнение Quadro K5000 и Quadro 5000, а также Quadro K4000 и Quadro 4000, выявляет двоих претендентов на победу. K5000 иногда даже вплотную приближается по производительности к Quadro 6000, используя при этом почти в два раза меньше энергии.

Тем не менее, Quadro K5000 и K4000 имеют некоторые общие ограничения, свойственные и игровым продуктам NVIDIA, основанным на GK104, а именно: данный графический процессор просто не предназначен для вычислений общего назначения. Тем не менее, драйверы NVIDIA по-прежнему заслуживают наивысшей оценки, и эти видеокарты должны стать оптимальным выбором для тех приложений, для которых их создала NVIDIA.

AMD: производительность значительно повышена, эффективность выше ожидаемого

AMD заслуживает уважения благодаря своей архитектуре GCN, на которой основаны новые модели FirePro. Они предлагают значительно более высокую производительность по сравнению со своими предшественниками. AMD смогла наверстать упущенное в тех областях профессиональной графики, где ранее задавала тон MVIDIA. И если мы видим, что в каких-то областях решения AMD уступают, то это не является проблемой “железа” данных моделей, а целиком относится к драйверам.

AMD находится в лучшем положении и с точки зрения оптимизации драйверов для многих приложений. Конечно, здесь предел совершенства не достигнут. Карты на базе архитектуры GCN, естественно, намного лучше справляются с работой в приложениях, связанных с тяжёлой вычислительной нагрузкой с использованием OpenCL. Это реальная альтернатива для моделей NVIDIA линейки Quadro, особенно если принять в расчёт стоимость моделей AMD. Опять же, сказанное актуально лишь для тех приложений, для которых AMD оптимизировала свои драйверы. Для приложений, которым не уделялось большого внимания, результаты тестов выглядят намного менее убедительными.

Рекомендуемые “рабочие лошадки”: NVIDIA Quadro K4000 и AMD FirePro W7000

Quadro K4000 и FirePro W7000 попросту предлагают максимальную отдачу от вложенных средств. Более продвинутые модели обеих компаний, как правило, слишком дороги для средней рабочей станции и зачастую не являются правильным выбором с учётом того прироста производительности, которого от них ожидают. Следует уделить наиболее пристальное внимание тому ПО, которое планируется запускать на рабочей станции, и выбирать профессиональную видеокарту в соответствии с ним. Если производитель видеокарты не уделил достаточного внимания оптимизации драйвера для используемых вами приложений, велик шанс разочароваться в своём выборе.

Если две упомянутые карты уже превышают ваш бюджет, то хорошей альтернативой может стать AMD FirePro W5000, которая основана на графическом процессоре Pitcairn и обеспечивает неплохой уровень производительности. Также можно рассмотреть Quadro K2000 – наиболее современную профессиональную видеокарту бюджетного класса от NVIDIA.

Общие рекомендации

По большей части, игровые видеокарты мало пригодны для работы с профессиональным ПО, и всё чаще разработчики ПО требуют использовать рекомендуемое “железо” на рабочих станциях. Единственным реальным исключением являются приложения, реализованные на базе DirectX, вроде AutoCAD 2013 и Inventor 2013, где дополнительные оптимизации драйверов, характерные для профессиональных видеокарт, не являются необходимыми. Существуют также некоторые ресурсоёмкие приложения, отличающиеся высокой вычислительной нагрузкой; в них видеокарты потребительского класса показывают себя столь же хорошо, хотя вам может не хватать некоторых особенностей профессиональных моделей, вроде памяти ECC. Но если потеря одного байта может привести к краху фондового рынка, то профессиональная видеокарта могла бы стать более разумным выбором.

Когда мы смотрим на рынок в целом, то AMD выглядит намного более конкурентоспособной компанией, чем когда-либо раньше, тогда как NVIDIA продолжает работу по оптимизации и “полировке” существующих продуктов. Гонка двух компаний долгое время не была столь захватывающей, как сейчас. Остаётся лишь смотреть на то, сможет ли AMD сертифицировать свои драйверы для большего количества приложений. В конце концов, огромный потенциал производительности архитектуры GCN, столь хорошо реализованный в игровых продуктах AMD, может быть не менее успешно воплощён в моделях профессионального класса. Можно лишь задаться вопросом, способен ли отличный набор профессионального ПО творить чудеса на рабочих станциях, где он будет запускаться.