Видеокарты AMD Radeon HD 5000: тесты энергопотребления и эффективности – THG.RU

Введение

Следуя за CPU, видеокарты привлекают немало внимания тестеров и журналистов. Достаточно сказать, что современные графические процессоры играют решающую роль в определении производительности вашего ПК в тех приложениях, которые используют 3D и видео. Видеокарты быстро стали одним из самых сложных компонентов внутри современного ПК, эволюционировав от простых адаптеров дисплея до полностью параллельных процессоров, способных выполнять ещё и вычислительную нагрузку.

Флагманские GPU используют больше транзисторов, чем большинство CPU, поэтому вряд ли удивительно, что вопрос энергопотребления видеокарт тоже стоит не менее остро. В наших обзорах видеокарт мы обычно проводим измерения в режиме бездействия и под нагрузкой, но в этой статье мы рассмотрим энергопотребление видеокарт в разных сценариях.

Энергопотребление GPU

Конечно, пользователи вряд ли жалуются на увеличенную производительность современных графических продуктов – в конце концов, это обеспечивает повышение реализма в играх, параллельные вычисления, да и поддержку таких технологий, как Blu-ray 3D. Но всё это часто сопровождается значительным увеличением энергопотребления в таких архитектурах, как Nvidia Fermi (особенно после того, как флагманский GPU AMD Cypress показал впечатляющую эффективность энергопотребления). Даже с такими функциями энергосбережения, как троттлинг тактовой частоты и отключение питания отдельных блоков GPU, видеокарты, похоже, потребляют всё больше и больше энергии с каждым последующим поколением. Сегодня на рынке можно встретить даже видеокарты для массового рынка, которые оснащаются шестиконтактным разъёмом дополнительного питания – а многие требуют подключения даже пары таких разъёмов. Тепловыделение тоже становится проблемой. Просто посмотрите на значения тепловых пакетов high-end видеокарт, таких как Nvidia GeForce GTX 470/480 (225/250 Вт) и Radeon HD 5870/5970 (188/294 Вт). Для сравнения, самые “прожорливые” процессоры от AMD и Intel заявлены с тепловыми пакетами 140/130 Вт, соответственно.

Конечно, эти значения соответствуют самому высокому уровню энергопотребления, который может достичь каждый продукт, при этом энергопотребление каждый производитель измеряет по-своему (мы уже показывали, что GeForce GTX 480 потребляет больше энергии, чем Radeon HD 5970).

И как насчёт энергопотребления в режиме бездействия? То есть той энергии, которую потребляет видеокарта во время запуска рабочего стола Windows? Энергопотребление в режиме бездействия у Radeon HD 5970 заявлено на уровне 42 Вт. Верите вы или нет, но целый компьютер в режиме бездействия с интегрированным графическим ядром может потреблять всего 40 Вт (мы даже собрали систему на Core i5, которая в режиме бездействия потребляла меньше 25 Вт). К счастью, новые видеокарты, такие как Radeon HD 5870, HD 5770 и HD 5670, потребляют меньше энергии в режиме бездействия (около 18-20 Вт).

О чём не говорят тесты энергопотребления?

В большинстве обзоров видеокарт приводятся значения энергопотребления при полной нагрузке и в режиме бездействия. Для нагрузки, как правило, используется тест FurMark, способный выжать максимальную вычислительную мощность из видеокарты. Причины понятны. Максимальное энергопотребление позволяет легко сравнивать видеокарты друг с другом, а также оценивать уровень шума в сценарии худшего случая. Максимальное энергопотребление также используется для определения того, достаточно ли конкретной модели блока питания для данной видеокарты.

К сожалению (или, возможно, нет), мы знаем, что AMD использует аппаратные и программные оптимизации, которые определяют нереалистичную нагрузку, подобную тесту FurMark, после чего происходит троттлинг тактовых частот и снижение энергопотребления, чтобы защитить GPU. Так что самые “тяжёлые” режимы FurMark сегодня бесполезны.

В любом случае, при нормальном использовании видеокарты энергопотребление редко достигает подобного экстремального уровня. Даже в играх, интенсивно нагружающих графику, мы получали значения энергопотребления намного меньше уровня FurMark. Это не значит, что тесты FurMark совсем уж бесполезны (мы использовали некоторые менее требовательные значения, чтобы получить сравнимые уровни энергопотребления). Просто в жизни вы никогда не столкнётесь со столь экстремальным сценарием нагрузки.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Два приведённых выше скриншота Radeon BIOS Editor (RBE) показывают тактовые частоты и напряжения, которые видеокарты используют в различных сценариях нагрузки: в производительном режиме по умолчанию, в режиме бездействия и при проигрывании видео (когда используется UVD).

Как насчёт энергопотребления в режиме бездействия? Как и в случае обычных CPU, графический процессор, как правило, никогда полностью не бездействует. Если вы используете Windows Vista или 7, то интерфейс Aero получает преимущество от ускорения GPU, когда он активен. Задачи декодирования видео MPEG-1/2, VC-1 и H.264 тоже частично выполняются на GPU. Кроме того, не следует забывать об ускорении на GPU некоторых приложений общего назначения, таких как утилиты перекодирования видео. Все эти сценарии редко учитываются при оценке энергопотребления видеокарт.

Производительность на ватт

Оценивая производительность видеокарт и энергопотребление, мы можем получить представление об эффективности энергопотребления. Конечно, это требует измерений производительности. В идеальном случае следует использовать одинаковые настройки и разрешения для всех тестируемых видеокарт, после чего разделить результаты (в виде частоты кадров или баллов) на энергопотребление. Например, мы можем запустить Crysis с настройками Very High в разрешении 1920×1080 на тестовой платформе с разными видеокартами, такими как Radeon HD 5670, HD 5770 и HD 5870. Вместе с тем, мы можем зафиксировать пиковое энергопотребление во время этих прогонов. Если соотнести оба значения, то мы получим производительность на ватт для каждой видеокарты в данной игре.

Но такой подход имеет свои недостатки. Во-первых, тест должен идеально масштабироваться с вычислительной мощностью, что происходит далеко не всегда. Подобные синтетические сценарии не очень хорошо переносятся в реальный мир, где на результате сказываются другие переменные, такие как вычислительная мощность CPU и пропускная способность/задержки шины. Во-вторых, вы должны выбирать достаточно консервативные настройки, чтобы с ними хорошо справлялось даже наименее производительное решение. Если бы мы взяли приведённый выше режим, то частота кадров на видеокартах среднего и нижнего уровня вряд ли была бы идеальной для игры (наверняка ниже 30 FPS). В-третьих, результаты актуальны только для протестированных приложений. Если мы протестировали программное обеспечение, которое масштабируется хорошо и значительно зависит от производительности GPU, то вряд ли мы увидим такие же результаты в случае, если приложение упирается в CPU или систему.

Мы можем попытаться решить некоторые из неизбежных проблем. По своей природе видеокарты можно разделить на группы по приемлемой частоте кадров в разных разрешениях. Так, например, настройки с очень высоким качеством на видеокартах для массового рынка нормально пойдут только в низком разрешении, а видеокарты с большей графической производительностью смогут дать такую же частоту кадров в более высоких разрешениях. Объём видеопамяти тоже имеет значение, особенно на очень высоких разрешениях. Когда видеокарты будут разделены по группам, то измерения энергопотребления покажут нам, какая видеокарта требует больше энергии, чтобы дать приемлемую производительность в определённом разрешении. Затем уже можно выбирать видеокарту, которая обеспечивает наилучшую производительность при минимальной потребляемой энергии.

Эти измерения уже будут иметь значение, но их нельзя называть полными. Они покажут только типичное энергопотребление видеокарт при запуске игр, которые могут использовать все ресурсы GPU. Поэтому мы также запустим некоторые другие приложения, чтобы проверить сценарии, способные дать более полную картину энергопотребления и эффективности.

Эффективность в режиме бездействия

Помимо игр или приложений Direct3D и OpenGL, GPU нагружается не так часто. Неудивительно, что мы ожидали максимальное падение энергопотребления в режиме бездействия. Именно поэтому мы проводили измерения и в таком режиме.

Как правило, измерение энергопотребление в режиме бездействия производится при загруженном рабочем столе Windows, когда на ПК не запущены какие-либо другие приложения. Это означает, что результаты не отражают энергопотребление, когда запущено приложение, использующее GPU, и оставлено в режиме бездействия. Хороший пример – Cinema 4D.

Энергопотребление в разных ситуациях

Что делать, если нам нужно узнать, сколько энергии потребляется в сценариях, находящихся между максимальной нагрузкой и режимом бездействия, которые мы измеряем в большинстве обзоров GPU? Какое энергопотребление можно ожидать? Именно об этом мы поговорим в нашей статье.

Мы считаем, что энергопотребление и эффективность работы видеокарты следует оценивать не только в двух экстремальных ситуациях. Измеряя энергопотребление и производительность в различных сценариях нагрузки на GPU, мы получим лучшее представление об эффективности в целом.

Сегодня мы рассмотрим несколько видеокарт от AMD – Radeon HD 5770, HD 5670, HD 5870 1 GB и HD 5870 2 GB. Для сравнения мы будем использовать Radeon HD 3300, интегрированное графическое ядро чипсета AMD 790GX, а также старую видеокарту Radeon 2900 XT. Мы взяли их по разным причинам. Интегрированное графическое ядро Radeon HD 3300 можно считать хорошей точкой отсчёта, когда дискретная видеокарта не установлена вообще. Radeon 2900 XT обеспечивает примерно такую же производительность, что и современные видеокарты DX11 для массового рынка. Эта видеокарта позволит нам оценить улучшения архитектуры, которые внесла AMD в дизайне последнего поколения, а также их влияние на соотношение производительности на ватт.

При оценке результатов энергопотребления следует принять во внимание ещё одну особенность: разницу между разными экземплярами видеокарт. При обсуждении этой статьи представители AMD отдельно упомянули о существовании различий при переходе от одного образца видеокарты к другому. Это может быть связано с используемыми компонентами, дизайном платы и даже с самим графическим чипом. Поэтому ваши результаты эффективности могут немного отличаться от полученных нами.

Тесты

Игра Crysis стала основой для сравнения видеокарт в наиболее характерной для них нагрузке – играх. Для нашего теста, учитывая модели видеокарт, нам пришлось немного снизить настройки. Мы выбрали тест CPU по умолчанию под DirectX 9 (настройка High Quality) в нескольких разрешениях (1024×768, 1280×720, 1680×1050 и 1920×1080). Тест CPU был выбран вместо теста GPU по умолчанию по двум причинам. Во-первых, он ближе к актуальному геймплею в игре, а во-вторых, средняя частота кадров в этом тесте хорошо соответствует производительности, которую вы получите в однопользовательской игре. Но данный тест достаточно чувствителен к производительности GPU, чтобы вы увидели различия между видеокартами и разными настройками/разрешениями.

Мы также измерили энергопотребление при запуске Adobe Photoshop CS4 с активной функцией ускорения через GPU (OpenGL). Мы провели несколько тестов увеличения/уменьшения, используя инструмент Zoom, после чего мы выполнили быстрое увеличение частей фотографии, используя инструмент Bird’s Eye. Наконец, мы выполнили поворот изображения с помощью инструмента Rotate View. Поскольку всё это приходилось выполнять вручную, точность измерений и повторяемость нагрузки не была абсолютно безупречной при переходе от одной конфигурации к другой. К счастью, Adobe прекрасно поработала над ускорением Photoshop через GPU. Измерения энергопотребления разных прогонов дали повторяемые и близкие результаты.

Мы также провели тест Cinebench R11 OpenGL Viewport. Здесь мы брали пиковое энергопотребление системы, которое сравнивали с измерениями, полученными при запуске Photoshop. Поскольку у нас не было возможности точно измерить производительность функций Adobe, использующих ускорение GPU, мы взяли результаты Cinebench для оценки производительности настольных приложений.

Третий тест – плеер Cyberlink PowerDVD 9, который использует GPU для ускорения воспроизведение видео H.264.

Мы также провели некоторые тесты с Cyberlink PowerDirector 8, убедившись в активации ускорения через GPU для фильтров видео (эти фильтры будут работать с AMD Stream и Nvidia CUDA). PowerDirector также поддерживает кодирование видео с ускорением GPU.

Поскольку PowerDirector 8 изначально не поддерживал аппаратное кодирование видео через GPU с видеокартами AMD, мы установили последнее обновление (3022) и утилиту перекодирования AMD Avivo. Отключение аппаратного кодирования через GPU, когда за все задачи кодирования отвечал центральный процессор, значительно изменяло результаты. Radeon 2900 XT не поддерживает кодирование и декодирование, поэтому на GPU работали только фильтры. Хотя 790GX тоже не поддерживает аппаратное кодирование, графическое ядро позволяет выполнять аппаратное декодирование – и мы оставили эту опцию активной.

Нажмите на картинку для увеличения.

Для всех видеокарт семейства Radeon HD 5000 мы оставили аппаратное кодирование активным, именно поэтому вы обнаружите существенную разницу по производительности.

Кроме того, для полноты картины мы также добавили результаты, полученные с процессором AMD Athlon II X2 250 и видеокартами, выполняющими ускорение фильтров и кодирование через GPU. Это позволило сравнить зависимость работы фильтров и кодирования через GPU от центрального процессора – а именно с результатами AMD Phenom II X4 955 BE. Кроме производительности нам было интересно измерить энергопотребление обеих конфигураций.

Тестовая конфигурация

Мы взяли платформу AMD в основном за то, что она обеспечивала достаточную гибкость для тестирования интегрированного графического ядра, а также использования двуядерных и четырёхъядерных процессоров. Интегрированное графическое ядро позволило нам установить базовую планку для энергопотребления без дополнительных видеокарт. Данная платформа также весьма популярна на массовом сегменте рынка, поэтому она прекрасно подходит для тестов соответствующих видеокарт, таких как Radeon HD 5670 и HD 5770. Разве что Radeon HD 5870 начинает упираться в производительность системы, как вы увидите далее.

Мы оставили активными функции энергосбережения Phenom II X4 955 BE и Athlon II X2 250 в BIOS, а также выставили план электропитания Windows Сбалансированный/Balanced. Чтобы ещё сильнее снизить базовое энергопотребление системы, мы изменили работу Cool’n’Quiet с помощью утилиты K10Stat, в результате чего наши процессоры работали с ещё меньшими уровнями напряжений. После выставления упомянутых настроек базовое энергопотребление тестовой платформы составило около 55 Вт в режиме бездействия и 80 Вт во время воспроизведения видео H.264. Собственно, этот уровень является пороговым, ниже которого эффективность блока питания падает.

Изменение уровней напряжения означает, что наша конфигурация уже не соответствует сборке по умолчанию. И результаты нельзя напрямую сравнивать, если вы будете оставлять штатные настройки напряжения. В следующей таблице приведена разница в энергопотреблении на штатных настройках и при понижении напряжения.

Мы получили чуть более высокое энергопотребление в режиме бездействия при использовании дискретных видеокарт. Изначально мы полагали, что разница связана просто с различиями в утечках тока (она составляла от 5 до 10 Вт). Но, как показало дальнейшее тестирование, всё же это не так.

Причина более высокого энергопотребления кроется в активном режиме дополнительных компонентов. Вы не можете отключить всю энергию от дискретной видеокарты, поэтому она всегда будет потреблять какое-то количество энергии. Поскольку дискретная видеокарта использует намного больше компонентов и цепей, то дополнительные расходы энергии будут выше, чем в случае простого интегрированного решения. Да и эффективность блока питания следует принимать во внимание. Уровни энергопотребления, которые мы получили в режиме бездействия, составили около 10% от максимальной мощности блока питания.

В тестах PowerDVD процессор Athlon II X2 250 показал намного меньшее энергопотребление, поэтому для подобных сценариев мы рекомендуем использовать именно этот процессор, поскольку он прекрасно подходит для окружения HTPC.

Мы также записывали данные о нагрузке на GPU в большинстве тестов с помощью GPU-Z у видеокарты Radeon HD 4670.

Результаты тестов

Crysis, классическая нагрузка

Даже по прошествии нескольких лет после своего выхода, эта игра продолжает оставаться одной из наиболее сильно нагружающих графическую подсистему. Именно по этой причине мы посчитали, что Crysis будет хорошим примером того, как игры и графические тесты накладывают нагрузку на GPU. Ниже вы можете посмотреть взаимосвязь между нагрузкой на GPU (красная сплошная линия), температурой (красная пунктирная линия) и общим энергопотреблением системы (синяя пунктирная линия).

Измерения были получены в разрешении 1024×768 в режиме High Quality на видеокарте AMD Radeon HD 4670. Даже при таком низком разрешении постоянная нагрузка на GPU была очень близка к 100%. По нашему опыту, разница в энергопотреблении между Crysis и FurMark составляет около 10 Вт при полной нагрузке в данной конфигурации. Собственно, именно такое энергопотребление мы и ожидали от видеокарт под нагрузкой. Давайте посмотрим, какие значения мы получили.

Средняя частота кадров.

Если судить по нашему опыту, то для игры в Crysis на всех уровнях требуется не меньше 40 кадров в секунду (средняя частота кадров). Но 40 fps – это минимум. В ряде случаев частота кадров может падать ниже 30 fps на уровнях Assault и Redemption. Если вы хотите получить более позитивные впечатления, без внезапных падений ниже 30 кадров в секунду, то выставляйте планку на 55 fps.

Пиковое энергопотребление, Вт.

Результаты показывают, что видеокарта AMD Radeon HD 5670 даёт примерно такую же частоту кадров, что и Radeon 2900 XT, но при намного меньшем энергопотреблении (фактически на уровне почти половины от старой видеокарты). Более скоростная видеокарта Radeon HD 5770 обеспечивает более высокую частоту кадров, но вам придётся смириться с энергопотреблением на 50 Вт больше, чем у HD 5670.

Две этих карты дают увеличение энергопотребления системы примерно от 40 до 100 Вт по сравнению с базовым значением. В случае обеих видеокарт Radeon HD 5870 мы упирались в производительность CPU, поскольку пара обеспечила частоту кадров выше 50 fps даже в разрешении 1920×1080.

Если мы сравним числа, то получим следующую эффективность.

Как видим, наилучшую производительность на ватт обеспечивает видеокарта Radeon HD 5670. Но если вы посмотрите на частоту кадров, то наверняка захотите использовать разрешение 1024×768 или чуть меньшее качество, чтобы комфортно играть с этой видеокартой. Radeon HD 5770 даёт достаточно хорошую производительность в разрешении 1280×720.

Теперь, если вы сравните 1-Гбайт Radeon HD 5870 с Radeon HD 5770, то можете увидеть, что разница не так и велика. С более производительным графическим процессором частота кадров масштабируется достаточно хорошо, чтобы компенсировать увеличение энергопотребления. Если бы мы получили увеличение частоты кадров до 70 fps, то эффективность Radeon HD 5870 составила бы 0,45, что очень близко к уровню Radeon HD 5670.

Запуск настольных приложений, условия хуже идеальных

Мы знаем, как ведут себя видеокарты под классической нагрузкой в виде игры Crysis. Теперь давайте обратим внимание на другой пользовательский сценарий, а именно нагрузку настольных приложений. Большинство пользовательских приложений помимо игр обычно не используют ускорение на основе GPU. Если же ускорение GPU используется, то приложение, как правило, относится к программам работы с графикой или видео. Сегодня мы проведём тесты нескольких таких приложений, включая Adobe Photoshop CS4, Cinebench R11 и Cyberlink’s PowerDVD 9 для воспроизведения видео H.264. Давайте посмотрим, как видеокарты покажут себя в повседневной работе, то есть в условиях, хуже идеальных.

Adobe Photoshop CS4

Хотя мы не смогли провести тесты измерения производительности с помощью Photoshop, мы можем определённо отметить, что данной программе требуется дискретная видеокарта с поддержкой OpenGL. Мы смогли активировать ускорение GPU при использовании интегрированного графического ядра Radeon HD 3300, но во время увеличения или поворота были заметны подтормаживания.

Нагрузка на GPU (красная сплошная линия), температура (красная пунктирная линия) и общее энергопотребление системы (синяя пунктирная линия).

Мы были несколько удивлены тому, как Photoshop CS4 нагружает GPU. Время от времени нагрузка увеличивалась выше уровня 50% (в частности, при увеличении фотографии и повороте). В итоге данный тест можно назвать интересным, поскольку мы можем наблюдать, как ведут себя видеокарты, когда они не полностью нагружены. На графике выше показаны измерения, которые мы получили, выполняя два последовательных ручных запуска программы. Как можно видеть, пиковое энергопотребление системы составляет около 140 Вт.

Пиковое энергопотребление, Вт.

А вот и самое интересное. Поскольку производительность GPU почти одинаковая у всех дискретных видеокарт, для Photoshop лучше всего брать модель с самым низким (пиковым) энергопотреблением. Из всех видеокарт, протестированных в нашей статье, мы бы порекомендовали AMD Radeon HD 5670. Эта видеокарта “съела” всего на 14 Вт больше, чем наша базовая система с интегрированным графическим ядром.

Cinebench R11

Как мы обнаружили, данный тест очень сильно зависит от используемого CPU. Например, запуск на видеокартах Radeon HD 5670 и HD 5770 с процессором AMD Athlon II X2 250 привёл к падению результатов с уровня 52-57 FPS до, примерно, 43-45 FPS.

Производительность, fps.

Пиковое энергопотребление, Вт.

Из двух видеокарт для массового рынка Radeon HD 5770 работает быстрее, но HD 5670 не так сильно отстаёт. Две видеокарты разделяют всего пять кадров в секунду. Если же посмотреть на энергопотребление, то подобный прирост производительности обойдётся примерно в 25 Вт. Обе видеокарты Radeon HD 5870 упираются в производительность процессора Phenom II X4 955 BE. Мы отключали V-sync – настройка действительно работала, поскольку частота кадров превышала 60 fps в некоторые моменты теста.

Radeon HD 5670 добавляет около 40 Вт, а Radeon HD 5770 добавляет 70 Вт к базовому уровню энергопотребления системы. Обе видеокарты показывают, насколько серьёзно AMD продвинулась вперёд после выпуска 2900 XT. Обе видеокарты обеспечивают значительно более высокую производительность при значительно меньшем энергопотреблении.

Поскольку в данном тесте мы смогли получить данные производительности, то можем рассчитать эффективность (производительность на ватт).

Как и в случае Crysis, видеокарта Radeon HD 5670 обеспечивает намного более высокую эффективность, чем HD 5770. Обе видеокарты Radeon HD 5870 включаются на полную скорость в Photoshop CS4 и Cinebench R11, поэтому они ограничены по эффективности по сравнению с Radeon HD 5670 и HD 5770.

Cyberlink PowerDVD 9

В данном тесте видеокарта без аппаратного ускорения декодирования видео H.264 должна использовать CPU для этой задачи. Именно поэтому в случае Radeon 2900 XT мы наблюдаем значительное увеличение энергопотребления. Все видеокарты линейки Radeon HD 5000 работают на более высоких тактовых частотах, чем в режиме бездействия. Но, по большей части, графическому ядру не приходится выполнять значительно большей работы.

Среднее энергопотребление, Вт.

Поскольку у современных видеокарт присутствует аппаратная поддержка декодирования видео, они могут значительно снизить уровень энергопотребления. Система потребляет около 80 Вт при работе с видеокартой Radeon HD 5670 и 90 Вт с HD 5770. Что касается эффективности, то посмотрите на результаты Radeon HD 5670. Видеокарта обладает примерно таким же энергопотреблением, что и интегрированное ядро Radeon HD 3300, вероятно, из-за одинакового блока декодирования видео внутри графического процессора.

Можно видеть разницу при активации аппаратного декодирования видео, если сравнить две дискретные видеокарты линейки 5000 с Radeon 2900 XT. С более высоким энергопотреблением в режиме бездействия и с процессором, работающим на полной частоте, система потребляет примерно на 70 Вт больше энергии – или почти в два раза больше.

Всего 20 Вт отделяют Radeon HD 3300, HD 5670, HD 5770 и HD 5870 1 GB. Поэтому в некоторых случаях видеокарта Radeon HD 5870 1 GB всё же экономит энергию, приближаясь к моделям для массового рынка. Опять же, причина кроется в том, что видеокарты используют движок декодирования видео с фиксированными функциями, который обеспечивает аппаратное ускорение – и движок у разных видеокарт не отличается. Таким образом, при подобной нагрузке даже high-end видеокарта будет работать точно так же, как и low-end модели. Это немаловажно, как вы увидите ниже.

Radeon HD 5870 2 GB потребляет намного больше энергии, чем видеокарта с 1 Гбайт памяти. На наш взгляд, увеличение энергопотребления слишком велико – около 20 Вт по сравнению с 1-Гбайт HD 5870. Мы проверили напряжение GPU и энергопотребление в режиме бездействия, но это не объяснило такое поведение. Напряжение GPU у обеих видеокарт одинаковое, а в режиме бездействия 2-Гбайт HD 5870 потребляет всего на 5 Вт больше.

Cyberlink PowerDirector

Перейдём к тесту Cyberlink PowerDirector. Изначально мы протестировали все фильтры, которые поддерживают Stream. Впрочем, для простоты мы отобразим результаты только четырёх фильтров (Bloom, Chinese Painting, Kaleidoscope и Light Ray) при кодировании видео H.264 с профилем по умолчанию (AVCHD 1080p, 15 Mbit). Мы выбрали именно эти фильтры, поскольку они лучше всего реагируют на ускорение GPU.

Нагрузка на GPU (красная сплошная линия), температура (красная пунктирная линия) и общее энергопотребление системы (синяя пунктирная линия).

При наложении фильтров у видеокарты Radeon HD 4670 использование GPU сохраняется ниже 50% большую часть времени. Уровень энергопотребления Radeon HD 4670 здесь довольно близок к тому, что мы получили при запуске игры Crysis (172 Вт).

Время выполнения, с.

Мы наблюдали ускорение производительности на уровне 60-70% с видеокартами Radeon HD 5670 и HD 5770 в данном тесте. Любые GPU, поддерживающие аппаратное кодирование видео, дают значительный прирост производительности по сравнению с использованием только CPU (в нашем случае AMD Phenom II X4 955 BE).

Следует отметить, что даже в случае интегрированного графического ядра Radeon HD 3300 мы получаем некоторое ускорение, но польза от него ограничена только некоторыми фильтрами. В данном случае мы видим заметный прирост только у фильтра Kaleidoscope. Три других фильтра не демонстрируют ощутимого увеличения производительности. Однако здесь нельзя заметить, что нагрузка на CPU в случае интегрированного графического ядра Radeon HD 3300 оказалась действительно ниже. При использовании интегрированного графического ядра CPU не требуется декодировать поток и обрабатывать фильтры.

Суммарная потреблённая энергия, Вт-ч.

Если посмотреть на результаты суммарной потреблённой энергии, то обе видеокарты Radeon HD 5670 и HD 5770 потребляют примерно одинаковое количество энергии при наложении фильтров. Поэтому, в отличие от Crysis и Cinebench, дополнительная производительность Radeon HD 5770 компенсирует чуть более высокое энергопотребление. Мы бы не узнали об этом, если бы оценивали только среднее энергопотребление.

Интересные наблюдения можно сделать и по поводу двух видеокарт Radeon HD 5870 в данном тесте. Вместо работы на полной частоте, обе видеокарты работают на частоте UVD (400/900 МГц). Это позволяет видеокартам удерживать энергопотребление в разумных пределах. Radeon HD 5870 1 GB потребляет всего на 15-21 Вт энергии больше, чем HD 5770. Если же принять во внимание производительность, то суммарная потреблённая энергия с видеокартами HD 5670, HD 5770, HD 5870 1GB и HD 5870 2 GB оказывается близкой. Видеокарта Radeon HD 5870 1 GB немного обходит остальные модели, но разрыв невелик.

Стоит обратить внимание ещё на одну особенность. Хотя Radeon 2900 XT всё ещё работает быстрее, чем чисто программная обработка, более высокое энергопотребление системы с этой видеокарты приводит к увеличению потреблённой энергии во многих случаях. Именно поэтому снижение энергопотребления, связанного с видеокартой, так важно в приложениях, которые не полностью нагружают “железо”. С видеокартами последнего поколения AMD хорошо поработала в этом направлении. Если посмотреть на результаты с фильтрами Chinese Painting и Light Ray, то современная архитектура GPU, подобная используемой в линейке AMD Radeon HD 5000, на самом деле позволяет снизить потребляемую энергию более чем в два раза по сравнению со старым дизайном.

GPU против CPU

Затем мы установили все наши тестовые видеокарты на платформу с процессором AMD Athlon II X2 250. Цель была проста: если мы возьмём за основу эту платформу, то что стоит модернизировать в первую очередь, процессор (на AMD Phenom II X4 955 BE) или видеокарту? Мы ограничили это тестирование двумя фильтрами (Chinese Painting и Kaleidoscope).

Производительность, с.

Использование аппаратного ускорения GPU для наложения фильтров и кодирования действительно даёт ощутимую разницу. Ускорение фильтров приводит к некоторой экономии времени, но наибольшую разницу обеспечивает ускорение кодирования.

Если вам интересно, мы привели результаты производительности видеокарт (в секундах) на двух протестированных платформах в следующей таблице.

Итак, новый GPU является более эффективным выбором, чем четырёхъядерный процессор в подобных приложениях? Разница между двумя процессорами при использовании Radeon HD 5670 и HD 5770 составила около 15-18 секунд в фильтре Chinese Painting и 30 секунд в фильтре Kaleidoscope. Обе видеокарты Radeon HD 5870 показали разницу около 30-40 секунд. Мы бы сказали, что лучше выполнить апгрейд обоих компонентов. Конечно, было бы интересно посмотреть, как в данных тестах покажут себя более доступные четырёхъядерные процессоры, такие как Athlon II X4.

Суммарная потреблённая энергия, Вт-ч (процессор Athlon II X2 250).

На диаграмме приведена суммарная потреблённая энергия за время выполнения теста. Как видим, весьма выгодно переносить на GPU те задачи, которые хорошо для этого подходят. Ниже мы сравнили приведённые результаты (в ватт-часах) с теми, которые были получены при использовании системы с AMD Phenom II X4 955 BE.

Как видим, видеокарты отличаются всего 2-3 Вт-ч. Теперь позвольте привести среднее энергопотребление (в ваттах), которое мы измерили во время выполнения двух тестов. Для сравнения мы также приведём результаты AMD Phenom II X4 955 BE.

Если только у вас нет жёстких ограничений по максимальному энергопотреблению, то разница не так велика. Если вы уже используете четырёхъядерный процессор, такой как AMD Phenom II X4 955 BE, то использование GPU, подобного Radeon HD 5670, приведёт к примерно такому же энергопотреблению. Конечно, точно сказать без проведения тестов сложно, но использование AMD Athlon II X4 в паре с Radeon HD 5670 кажется нам неплохой идеей с точки зрения баланса. Наш опыт с AMD Athlon II X4 620 показывает, что вы должны получить экономию энергии около 20 Вт по сравнению с AMD Phenom II X4 955 BE. Но Radeon HD 5770 и обе видеокарты Radeon HD 5870 – совсем иное дело.

Если вы предпочитаете использовать двуядерный процессор, то можно установить Radeon HD 5670, 5770 или даже Radeon HD 5870 1 GB, после чего получить такое же энергопотребление, что и в случае системы с процессором AMD Phenom II X4 955 BE и интегрированной графикой. Единственным исключением здесь будет Radeon HD 5870 2 GB. Энергопотребление этой видеокарты в паре с Athlon II X2 250 оказалось выше, чем у Phenom II X4 955 BE без дискретной видеокарты.

Подводим итог энергопотреблению

Что нам говорят все приведённые числа? Во-первых, самое очевидное: если вы запускаете приложение общего назначения, способное использовать ваш GPU, то нагрузка на графический процессор будет намного ниже, чем в игре. Именно поэтому результаты энергопотребления в подобных сценариях не такие высокие, как в случае запуска более “тяжёлых” тестов, таких как FurMark. Как и можно было ожидать, мы получим уровень энергопотребления где-то между режимом бездействия и полной нагрузкой – именно два этих значения обычно указываются в обзорах видеокарт. Но какова будет разница? Она зависит от уровня, на котором приложение нагружает GPU.

Ниже приведена полезная таблица с результатами некоторых тестов (пиковое энергопотребление в ваттах).

Конечно, эти приложения отличаются не только степень использования GPU, но и других ресурсов (CPU, памяти и жёсткого диска), поэтому данные факторы тоже следует принимать во внимание. Впрочем, они подтверждают то, что GPU не всегда потребляют пиковое значение энергии, когда они используются.

Результаты, приведённые выше, довольно интересны. В Cinebench R11 мы получаем даже большую нагрузку на CPU, чем в Crysis. Это можно видеть по увеличению энергопотребления базовой системы в Cinebench (121 Вт против 132 Вт). Если принять во внимание рост энергопотребления базовой системы, то фактическая энергия, потребляемая видеокартой, всё же ниже в Cinebench, чем в Crysis.

Если мы вычтем энергопотребление базовой системы, то таблица выше превратится в ту, что приведена ниже (пиковое энергопотребление используемых видеокарт). Конечно, мы наблюдаем некоторое пересечение чисел, поскольку мы не знаем, сколько именно потребляет интегрированное графическое ядро.

Приведённые числа важны, поскольку они показывают, какое энергопотребление мы можем ожидать от видеокарт при их работе в паре с неигровым графическим приложением. Теперь мы уже знаем, какую энергию потребляют эти карты, а не просто полагаем, что этот уровень находится между режимом бездействия и полной нагрузкой. Мы можем также видеть различия по сравнению с энергопотреблением базовой системы. Если видеокарта обеспечивает лучшее управление энергопотреблением, то мы можем вычленить эту разницу и оценить эффективность этих улучшений.

Во-вторых, мы узнали, как управление энергопотреблением при различных нагрузках помогает удерживать общее энергопотребление в разумных пределах. Это можно видеть по результатам PowerDVD с видеокартой Radeon HD 5670. Во время воспроизведения H.264 видеокарта Radeon HD 5670 потребляла не больше энергии, чем встроенное графическое ядро Radeon HD 3300, поскольку оба графических процессора используют одинаковые блоки UVD. Это приводит к весьма эффективному управлению энергопотреблением – оно тем более впечатляет, если мы сравним два чипа напрямую друг с другом.

Ещё один пример – видеокарта Radeon HD 5870 1 GB. При работе на частотах UVD (вместо полной скорости) в приложении PowerDirector она потребляет всего на 15-21 Вт больше Radeon HD 5770. Если бы видеокарта работала на полной скорости, то энергопотребление было бы намного выше.

В-третьих, мы смогли измерить суммарную потреблённую энергию. Подобные измерения можно проводить в приложениях, где GPU используется для ускорения задачи, требующей для своего выполнения определённого времени. Эта характеристика полезна для определения, какая видеокарта обеспечивает как лучшую производительность, так и оптимальное энергопотребление в данном приложении. И мы провели подобные измерения в PowerDirector. После тестирования мы обнаружили, что четыре видеокарты линейки Radeon HD 5000 разделяют всего 2-3 Вт-ч. Весьма неплохо.

В данном случае важным элементом является баланс между производительностью и энергопотреблением. Дополнительная производительность более скоростных видеокарт позволяет им справляться с заданием быстрее, то есть быстрее переходить в режим бездействия. Суммарная потребленная энергия при этом всё равно будет достаточно низкой – мы не получим заметного роста. Вряд ли мы смогли получить такую же оценку, если бы просто оценивали энергопотребление видеокарт в режиме бездействия и под нагрузкой. Фактически, мы сделали в статье такое же сравнение, какое мы часто проводим при изучении процессоров – но мы до сих пор ни разу не применяли такой же принцип к видеокартам.

В более традиционных графических нагрузках та же самая дополнительная производительность позволяет геймерам получить более высокую частоту кадров или играть в более высоких разрешениях. Вне всякого сомнения, вы сможете играть в Crysis с более высокой тактовой частотой на видеокарте Radeon HD 5770 по сравнению с HD 5670. То же самое касается и видеокарты AMD Radeon HD 5870, которая позволяет вам выставить более требовательные настройки по сравнению с HD 5770, чтобы насладиться игрой.

Не забывайте об энергопотреблении в режиме бездействия

Также следует учитывать ещё один параметр – как все эти значения сочетаются друг с другом. Что мы подразумеваем? Нагляднее всего привести пример. Предположим, что после запуска PowerDirector для кодирования видеоролика H.264 (как в случае теста выше), мы использовали систему для каких-либо других задач – например, для просмотра одночасового фильма H.264. Мы установили в систему процессор Athlon II X2 250. И суммарное энергопотребление будет выглядеть наподобие следующей таблицы.

Хотя предыдущие тесты показали, что видеокарты Radeon HD 5670 и HD 5770 потребляют одинаковое количество суммарной энергии при перекодировании, если мы учтём энергопотребление в режиме бездействия (энергию, которая ушла на час воспроизведения видео), то преимущество окажется уже у HD 5670. Даже в случае Radeon HD 5870 суммарная потреблённая энергия будет чуть ниже, чем у базовой системы.

Заключение

В самом начале мы указали, что эффективность энергопотребления должна оцениваться не только по значениям энергопотребления в режиме бездействия и при полной нагрузке. После проведения наших тестов мы намного лучше разобрались в том, как ведут себя современные видеокарты в разных сценариях.

Среди дискретных видеокарт, которые мы протестировали, у Radeon HD 5670 наблюдается самое низкое энергопотребление в режиме бездействия и под нагрузкой – но этого и следовало ожидать. С точки зрения производительности на ватт Radeon HD 5670 прекрасно показывает себя по сравнению с более high-end видеокартами, такими как HD 5770 и HD 5870. Это видно по результатам Crysis, Cinebench R11 и PowerDVD.

GPU в современных видеокартах за последние годы немало продвинулись вперёд. Благодаря уменьшению техпроцесса и интеллектуальным оптимизациям на уровне платы и драйверов, каждое поколение GPU AMD получало заметные преимущества не только по производительности, но также и по энергопотреблению. Видеокарты семейства Radeon HD 5000, тесты которых мы провели, прекрасно это демонстрируют.