PCI Express и CrossFire: оценка масштабируемости и эффективности апгрейда – THG.RU

Введение

Технология AMD CrossFire является прекрасным способом превратить среднюю геймерскую машину в мощный игровой компьютер, но во всём многообразии платформ Intel, которые поддерживают эту функцию по разному числу линий PCI Express, легко запутаться. Оставим в стороне тот факт, что многие игры выигрывают от технологии CrossFire только на высоких разрешениях с высокими настройками качества. Но многие пользователи часто задают вопросы, сможет или нет их материнская плата обеспечить достаточную пропускную способность, чтобы раскрыть полный потенциал CrossFire?

Мы неоднократно получали вопросы “Нужно ли мне сначала обновлять материнскую плату?” и “Стоит ли докупить вторую видеокарту и перейти на CrossFire, или лучше обновить конфигурацию целиком?”. Пришло время ответить на все эти вопросы.

Пять материнских плат для Core 2 от Asus готовы к тестам. Нажмите на картинку для увеличения.

Развитие чипсетов для Core 2 несколько остановилось из-за появления платформы Core i7, да и последние финансовые события приводят к тому, что многие потребители пересматривают свои бюджеты. Как нам кажется, сегодня настало идеальное время проанализировать, насколько хорошо CrossFire масштабируется на разных чипсетах, чтобы выжать наибольшую производительность по оптимальной цене.

Подбирая комплектующие, мы решили учесть все платформы Intel, на которых могут работать процессоры Core 2, от знаменитого чипсета 975X до последних чипсетов под Intel LGA775.

Конечно, нам нужно было от чего-то отталкиваться, поэтому в нашей статье будут учтены все модернизации, которые владельцы high-end систем наверняка сделали за последние два года, такие как быстрый процессор Intel Core 2 Duo и четыре гигабайта высокоскоростной памяти. В статье мы детально рассмотрим каждую сборку и попытаемся определить, какая платформа лучше всего подходит для модернизации CrossFire, а также какие платформы можно списывать со счетов.

Поколения чипсетов для Core 2

Intel 975X

Чипсет 975X появился даже раньше своего времени, поскольку эта high-end платформа с поддержкой Core 2 вышла на рынок до процессоров с новой микро-архитектурой. Однако изменения спецификаций Core 2 в последний момент привели к тому, что почти все ранние материнские платы на 975X поддерживали только предыдущее поколение процессоров класса NetBurst, а многие обновлённые модели с поддержкой Core 2 пришлось модернизировать в будущем ещё раз, чтобы поддерживать четырёхъядерные Core 2 Quad. Некоторые производители даже задержали выпуск материнских плат на 975X вплоть до восьми месяцев, ожидая выход процессоров с новой микро-архитектурой. Поскольку high-end платформа 975X прошла через все упомянутые проблемы с совместимостью, многие сборщики просто стали использовать более новую, хотя и менее функциональную, альтернативу P965 Express.

Серьёзным преимуществом Intel 975X над более поздней платформой P965 можно назвать поддержку двух видеокарт через 16 линий PCI Express 1.1, подключённых напрямую к северному мосту. Это означает, что материнские платы на этом чипсете могут поддерживать как одну видеокарту с полным набором линий x16 или две видеокарты, где каждой предоставляется x8 линий. Чипсеты для массового рынка были серьёзно ограничены линиями и пропускной способностью, которую они могли предоставить второй видеокарте, поэтому чипсет 975X стал очевидным выбором для CrossFire и ранних тестов SLI (Nvidia позднее убрала возможность включения SLI в драйвере, если чипсет не был сертифицирован под SLI).

Asus пришлось пройти через все перемены платформ, совместимых сначала с процессорами NetBurst, а затем Core 2, и материнская плата P5W DH Deluxe является одной из немногих моделей на 975X, которые поддерживают совместимость даже с новейшими процессорами Core 2, достаточно просто прошить новую версию BIOS.

Нажмите на картинку для увеличения.

Мы использовали версию BIOS 2801, чтобы P5W DH Deluxe получила совместимость с последними процессорами Core 2 со степпингом E0 на ядре Wolfdale. Хотя FSB-1333 официально не поддерживается на 975X, Asus добавила функцию автоматического разгона в BIOS, чтобы процессор нормально работал даже после разгона чипсета.

P965 Express

Бывший чипсет для массово рынка, P965 Express был объявлен в то же время, когда появились процессоры Core 2 Duo, с хорошими возможностями разгона и высокими стабильными частотами памяти, в результате чего многие энтузиасты покупали платы именно на этом чипсете. Самой большой проблемой для игровых систем стало то, что чипсет не был изначально предназначен для “родной” поддержки технологии CrossFire, поскольку Intel хотела дифференцировать, таким образом, чипсет 975X, позиционируя последний на high-end решения.

Поскольку все шестнадцать линий PCI Express были “связаны” вместе и могли поддерживать только одну видеокарту, многие производители материнских плат решили использовать четыре линии PCI Express от нового южного моста ICH8, чтобы поддержать второй графический слот x16, обеспечив ему режим x4. Конечно, сегодня подобное урезание пропускной способности уже кажется неприемлемым, но в те времена четыре линии PCI Express были вполне достаточны, чтобы дать хорошую производительность с большинством видеокарт для массового рынка.

Материнская плата P5B Deluxe WiFi-AP Edition была одной из самых популярных моделей на P965, именно поэтому мы выбрали эту материнскую плату из нашего обзора моделей для Core 2, готовясь к нынешнему тесту.

Нажмите на картинку для увеличения.

Доступная публично версия BIOS 1236 не позволяла одновременно использовать 4 Гбайт памяти и процессоры со степпингом E0, поэтому Asus предоставила нам исправленную версию BIOS 1238. Владельцам материнских плат мы рекомендуем связываться с поддержкой Asus, если данная версия BIOS не будет публично доступно.

P35 Express

Intel начала готовить мир к выпуску Core i7, который случился в конце 2008 года, представив в середине 2007 года чипсет P35 Express. P35 Express поддерживает процессоры с шиной FSB-1333 и памятью DDR3 SDRAM, хотя Intel оставила поддержку и памяти DDR2.

Что такого особого в чипсете P35 Express? Практически ничего. Некоторые пользователи сообщали о том, что он разгоняется лучше P965, но это не всегда было верным, если использовать поздние high-end материнские платы на P965. Однако оверклокеры обрадовались тому факту, что память DDR3, поддерживаемая некоторыми материнскими платами на P35, позволяла увеличивать частоту шины выше предела 600 МГц у памяти DDR2-1200.

Практических преимуществ память DDR3 с процессорами Core 2 Duo не даёт, поэтому мы решили придерживаться памяти DDR2 для всех материнских плат, а представителем чипсета P35 Express мы выбрали материнскую плату Asus P5K Deluxe WiFi-AP Edition. Выбор материнских плат одного производителя должен дать стабильный результат при сравнении чипсетов разных поколений.

Нажмите на картинку для увеличения.

P5K Deluxe BIOS 0902 – самая последняя версия BIOS с сайта Asus, она поддерживает процессоры со степпингом E0 и ядром Wolfdale, пусть даже плата вышла 19 июня 2008 года.

X48 Express

Если вы спросите “почему мы пропустили X38?”, то вы наверняка не читали обзоры материнских плат на чипсете X48 Express на нашем сайте, поскольку единственная разница между двумя чипсетами заключается в том, что Intel официально одобряет использование FSB-1600 на материнских платах X48. Фактически же, материнские платы X48 и X38 обладают встроенной поддержкой FSB1600, также известной как 400-МГц “boot strap”, поскольку X48, в лучшем случае, является более поздним степпингом X38. Intel попросту задержала выпуск чипсетов с 1600-МГц FSB до тех пор, пока не смогла валидировать достаточное число сэмплов X38 на более высоких частотах, маркируя их как X48. Конечно, циничные наблюдали обязательно бы отметили разницу в цене между чипсетами X48 и X38, что даёт повод ещё раз подумать о побуждениях Intel.

Две крупные функции, которые Intel добавила вместе с чипсетом X38, ориентированы на high-end графическую подсистему. Первая – правильная поддержка технологии AMD CrossFire, которую мы не видели со времён 975X. Поддержка была реализована не разделением шестнадцати линий по двум слотам, а добавлением ещё шестнадцати линий, что дало полную пропускную способность x16 обеим видеокартам.

Кроме добавления линий, пропускная способность PCI Express 2.0 увеличила скорость передачи данных в два раза. Это привело к тому, что северный мост X38/X48 может работать с графической подсистемой в четыре раза быстрее, чем предшественник 975X.

Поскольку чипсеты X38 и X48 функционально идентичны, мы могли выбирать материнскую плату как на X38, так и на X48. Asus предложила нам P5E Deluxe на чипсете X48 с поддержкой DDR2.

Нажмите на картинку для увеличения.

Плата является ещё одним доказательством того, что чипсет X48 поддерживает память DDR2, то есть чипсеты идентичны. Хотя Intel и не хотела продвигать поддержку DDR2 у чипсетов X48 Express, материнские платы на X48 с памятью DDR2 доступны от производителей ASRock, DFI, Gigabyte и MSI.

Мы использовали материнскую плату P5E Deluxe с BIOS 0205 (06/20/2008), чтобы гарантировать совместимость с нашими процессорами со степпингом E0 на ядре Wolfdale.

P45 Express

Неужели P45 Express является последним производительным чипсетом Intel? Если мы под чипсетом будет понимать традиционное его описание, то вполне вероятно. Контроллер памяти платформ Core i7 был перенесён на процессор, а будущие доработки старого дизайна наверняка будут ограничены дешёвым сегментом рынка, экономичными ПК или интегрированной графикой.

Северный мост P45 возвращает одну функцию, которая сделала 975X столь удачным – возможность распределения шестнадцати линий PCI Express по двум видеокартам. Удвоение пропускной способности PCI Express 2.0 привело к тому, что P45 прекрасно соответствует потребностям современных видеокарт, а использование “всего” шестнадцати линий гарантирует, что материнскую плату легче разрабатывать и производить. Сочетая меньшую себестоимость производства и относительно высокую пропускную способность, P45 стал первым чипсетом Intel, который реализовал потенциал CrossFire как производительной технологии для массового рынка, а не только как решения только для high-end компьютеров.

Мы получили материнскую плату P5Q Deluxe для последнего обзора 11 материнских плат на P45, её мы взяли и для нынешних тестов. Мы обновили BIOS до версии 0803, чтобы получить наилучшие результаты с современным степпингом E0 процессоров на ядре Wolfdale.

Нажмите на картинку для увеличения.

Тестовая конфигурация

Многие наши тестовые игры демонстрируют существенный прирост производительности от увеличения тактовой частоты, то ни одна так и не смогла показать заметного преимущества от перехода с двух ядер на четыре. Поэтому мы использовали двуядерный процессор, которые обычно хорошо разгоняются больше 4 ГГц на воздушном охлаждении. Intel Core 2 Duo E8600, как нам кажется, лучший игровой процессор для владельцев материнских плат LGA775, поскольку в этой линейке находятся самые высокочастотные процессоры, которые очень хорошо разгоняются.

Разогнанный до 4,0 ГГц на FSB-1600, наш Core 2 Duo E8600 потребовал хорошую память, чтобы она дала оптимальную пропускную способность. К сожалению, старые чипсеты в нынешнем исполнении не предназначены для работы с памятью DDR2-1066, и использование даже настройки DDR2-1000 приводило к нестабильности системы. Без возможности увеличивать частоту памяти, мы решили выбрать низкие задержки CAS 4 в режиме DDR2-800 с напряжением 2,0 В. Двухканальный набор Crucial Ballistix DDR2-800 на 4,0 Гбайт подошёл идеально.

Нажмите на картинку для увеличения.

Собрав базовую платформу, можно приступать к выбору видеокарт. Хотя для целевого рынка апгрейда данной конфигурации наверняка лучше подойдут недорогие видеокарты HD 4850 или HD 4830, выбор HD 4870 позволил нам протестировать предельную разницу между материнскими платами, хотя архитектура здесь такая же, как у двух менее дорогих вариантов. Пара видеокарт Gigabyte GV-R487-512H-B нам прекрасно подошла.

Нажмите на картинку для увеличения.

Чтобы более объективно оценить разницу в производительности, к типичному набору тестовых приложений мы добавили Race Driver GRID.

Тесты и настройки

Поскольку разные поколения чипсетов поддерживают разные частоты шин, то мы добавили тесты Sandra CPU и пропускной способности памяти, чтобы оценить эффект разгона чипсета на производительность.

Результаты тестов

Синтетические тесты

Было бы большой ошибкой пропустить результаты наших синтетических тестов и перейти сразу к играм, поскольку находки, которые мы здесь обнаружили, позволят объяснить некоторые необычные результаты в играх.

Наш разогнанный E8600 для получения 4,0 ГГц потребовал частоты шины FSB-1600, но большинство чипсетов “родной” поддержкой этой шины не обладают. Разгон самого чипсета означает, что контроллер памяти будет работать с более высоким уровнем производительности, потребляя при этом больше энергии, выделяя больше тепла и увеличивая вероятность ошибок.

Настройки параметров чипсета при разных частотах шины часто называют “boot strap”, они используются для каждой поддерживаемой частоты системной шины. Многие производители материнских плат смогли найти недокументированные “boot strap” у разных чипсетов, что позволило им обеспечить преимущество по разгону над конкурентами.

• 975X поддерживает boot strap только 200 и 266 МГц.
• P965 официально поддерживает boot strap только 200 и 266 МГц, но наши тесты показали, что некоторые платы могут использовать неофициальный boot strap 333 МГц.
• P35 Express официально поддерживает boot strap только 200, 266 и 333 МГц, но наши тесты показали, что некоторые платы могут использовать неофициальный boot strap 400 МГц.
• X38 официально не поддерживает boot strap 400 МГц, но он присутствует на большинстве материнских плат. Дело в том, что функциональность чипсета идентична X48 Express, где есть официальная поддержка FSB-1600.
• P45 официально не поддерживает boot strap 400 МГц, но, опять же, почти у всех материнских плат в BIOS есть неофициальная поддержка этого режима.

Чтобы наш разгон чипсета не стал причиной увеличения производительности CPU, мы начали с арифметических и мультимедийных тестов Sandra.

Мы не получили ощутимой разницы в производительности CPU. Теперь настало время узнать, как скажется разгон северного моста на производительности памяти. Для этого мы взяли тест пропускной способности памяти Sandra.

Чем дальше чипсет разгоняется выше штатных рабочих параметров, тем больше пропускной способности получает CPU – можно с уверенностью сказать, что перед нами результат разгона контроллера памяти чипсета.

Но не каждый тест реагирует на скорость памяти. Например, 3DMark Vantage пытается зависеть только от производительности графического процессора и CPU. Как мы ожидаем, пропускная способность PCI Express сыграет более существенную роль в наших тестах, чем пропускная способность памяти. Для всех следующих диаграмм мы дополнительно использовали чипсет P35 Express, чтобы оценить производительность одной видеокарты в режиме передачи PCI Express 1.1, а также P45 Express, чтобы оценить производительность одной видеокарты в режиме передачи PCI Express 2.0.

Как и предполагалось, 3DMark Vantage привязал итоговый результат практически к производительности GPU, поскольку данные производительности CPU почти не менялись.

Но синтетические тесты имеют мало отношения к производительности реальных игр, поэтому настало время узнать, как покажет себя каждая материнская плата в играх.

3D-игры

Crysis не получает никакого дополнительного прироста от режима CrossFire в режиме с низкой детализацией и низким разрешением, но увеличение разрешения до 2560×1600 позволило high-end чипсету X48 Express выйти вперёд. Обратите внимание, что результаты тестов с разной пропускной способностью PCI Express у одиночных видеокарт практически идентичны.

Преимущество CrossFire по производительности на высоких режимах детализации увидеть легче, чипсетов X48 и P45 вполне достаточно для игры на среднем разрешении. Добавление второй видеокарты фактически ухудшило результаты в Crysis на чипсетах P965 и P35, потеря производительности в разрешении 1024×768 превышала 50%.

У Race Driver GRID есть проблема, когда вся система внезапно “висла” во время загрузки при высоких разрешениях и детализациях. В разрешении 2560×1600 пикселей с высокой детализацией мы смогли загрузиться примерно один раз из десяти. Поэтому мы протестировали разрешение 2560×1600 с низкой детализацией, а в режиме высокой детализации ограничились разрешением 1920×1200 пикселей.

Как видим, потребности в CrossFire в игре GRID на низкой детализации нет.

CrossFire обеспечила GRID существенное преимущество в производительности на разрешении 1920×1200 с очень высокой детализацией, а пропускная способность чипсета P45 Express в режиме PCIe x8 2.0 позволила ему обойти 975X в режиме PCIe x8 1.1 на каждую видеокарту.

Supreme Commander Forged Alliance получает хороший прирост от разогнанного контроллера памяти 975X, но более интересно здесь то, что каждая материнская плата продемонстрировала прирост от включения CrossFire. Что интересно, вторые слоты для видеокарт в режиме PCIe x4 1.1 с низкой пропускной способностью у материнских плат P965 и P35 Express слабо повлияли на результаты в этой игре.

Включение более качественных визуальных деталей не повлияло на расположение разных материнских плат, более высокая пропускная способность памяти чипсета 975X позволила ему удержать лидирующее положение, а вторые слоты в режиме x4 у старых материнских плат для массового рынка дали слабый негативный эффект по производительности CrossFire.

Unreal Tournament 3 не нужно две high-end видеокарты, чтобы дать высокую частоту кадров в высоких разрешениях с низкой детализацией, но преимущество CrossFire всё равно ощутимо. Опять же, старый 975X побеждает из-за разогнанного контроллера памяти.

Увеличение числа деталей слабо замедляет UT3.

World In Conflict демонстрирует очень слабое преимущество CrossFire по производительности с низким уровнем детализации.

В разрешении 2560×1600 и с высоким уровнем детализации, World In Conflict, наконец, демонстрирует преимущество по пропускной способности двух слотов PCIe 2.0 у чипсета P45 Express по сравнению с PCIe 1.1 у 975X. Здесь один слот в режиме x16 оказался эффективнее, чем конфигурация CrossFire x16/x4 у чипсетов P965 и P35 Express.

Заключение по производительности

Если бы это был стандартный обзор материнских плат, мы бы просто привели одну диаграмму для отображения разницы в производительности между разными конфигурациями CrossFire, которая выглядела бы подобно следующей.

Но если данный упрощённый график действительно показывает проблемы с CrossFire на чипсетах P35 и P965 Express, он мало, что говорит читателям. Основная проблема заключается в том, какой уровень детализации и разрешения будет выбирать тот или иной геймер.

При минимальных настройках среднему геймеру лучше всего выбирать одиночную видеокарту.

Увеличение уровня визуальных деталей с сохранением низкого разрешения приводит к большей зависимости от подсистемы памяти, а не графической производительности, на что указывает серьёзный отрыв материнской платы на 975X.

Большинство покупателей из сегмента массового рынка используют либо старый дисплей 1600×1200, либо новый широкоформатный монитор 1680×1050. При малом уровне детализации прирост производительности от конфигурации CrossFire слишком мал, чтобы оправдать модернизацию, разве что какая-то игра будеть давать аномально высокий прирост.

Если вы любите, когда игра радует всеми красотами, а играть вы планируете на среднем разрешении, то вам понравится прирост производительности CrossFire на более современных материнских платах. С другой стороны, дополнительные графические слоты x4 для вторых видеокарт у чипсетов P965 и P35 Express вряд ли подойдут для апгрейда на конфигурацию CrossFire.

CrossFire реально радует глаз в конфигурации 2560×1600, но владельцы 30″ плоскопанельных дисплеев вряд ли будут удовлетворены низкими настройками детализации.

Повышение уровня детализации увеличивает ценность конфигурации CrossFire, но, опять же, любой пользователь, кто может себе позволить 30″ плоскопанельный дисплей, вряд ли будет экономить на апгрейде старых систем. Поэтому результаты чипсетов X48 и P45 здесь имеют наибольшее значение.

Заключение

Модернизация конфигурации на чипсете, поддерживающем CrossFire, с помощью второй видеокарты может стать интересным вариантом для геймеров, стремящихся увеличить срок жизни систем. Они получат практически всегда прирост производительности на средних и высоких разрешениях при высоком уровне детализации. Серьёзный прирост производительности даже на старом чипсете 975X доказывает, что возраст системы не является проблемой при модернизации за разумные деньги. К сожалению, многие другие пользователи не понимают, что их чипсеты плохо подходят для модернизации CrossFire, несмотря на наличие второго или третьего графического слота.

Отдельные тесты показывают, что производительность CrossFire на чипсетах P35 и P965 слишком неоднозначна, чтобы рекомендовать их владельцам добавлять вторую видеокарту. Фактически несколько тестов показали серьёзное падение производительности из-за низкой пропускной способности второго слота видеокарты. Владельцам этих “куцых” материнских плат мы рекомендуем ещё раз проверить, какие игры смогут дать прирост производительности, перед покупкой второй видеокарты.

Наиболее простым решением для систем с чипсетами P965 и P35 Express будет покупка одной, но мощной видеокарты. По крайней мере, проблему работы второго графического слота в режиме PCI Express x4 с низкой пропускной способностью можно будет обойти, используя одиночную видеокарту. Кроме того, выявленные проблемы CrossFire не относятся к решениям CrossFire на одиночной видеокарте с двумя GPU, такой как HD 4870 X2, если она занимает основной графический слот. Но целью нашей статьи была оценка того, насколько интересно добавлять вторую видеокарту, если в системе уже установлена приличная основная видеокарта. И в данном отношении материнские платы на чипсетах P965 и P35 Express просто не имеют перспектив для апгрейда по сравнению с более современными сборками.