Тестирование новых видеокарт на графических процессорах компании NVIDIA серии 9800
Расчет интегральной оценки производительности видеокарты
Определение эффективности теплоотвода
В тестовой лаборатории «КомпьютерПресс» проведено сравнительное тестирование двух видеокарт на базе последних графических процессоров серии NVIDIA GeForce 9800 с целью определения их производительности в современных играх. В тестировании принимали участие следующие видеокарты: Gigabyte GeForce 9800GTX (GV-NX98X512H-B), ASUS GeForce EN9800GX2 TOP и MSI GeForce 8800GTX.
Настоящее небольшое тестирование было выполнено с целью определения рейтинга производительности видеокарт, построенных на последних мощных графических процессорах одного из лидеров рынка видеокарт — компании NVIDIA. Поскольку производительность видеокарты целиком определяется типом и частотой графического процессора, а также типом, частотой и объемом видеопамяти, конкретный производитель видеокарты не столь важен. Таким образом, видеокарты, построенные на одном и том же графическом процессоре и использующие одинаковую память, будут демонстрировать равную производительность. Исключение составляют лишь урезанные или разогнанные версии графических адаптеров.
Для тестирования были отобраны две видеокарты с интерфейсом PCI Express x16 разных производителей, построенные на графических процессорах серий GeForce 9800 компании NVIDIA. Нельзя обойти вниманием и то, что эти видеокарты являются самыми мощными на данный момент из этой серии. Они построены на новых графических процессорах с кодовым названием G92, имеют новую архитектуру и аппаратно поддерживают одну из последних модификаций DirectX 10. Рассматриваемые видеокарты пришли на смену бывшим топовым моделям предыдущей серии 8800GTX и 8800GTX ULTRA.
Методика тестирования
Стенд для тестирования имел следующую конфигурацию:
- процессор — QuadCore Intel Core 2 Extreme QX6850;
- материнская плата — ASUS P5K3 Deluxe (чипсет Intel P35);
- оперативная память — DDR3-1866 Patriot PDC32G1866LLK (2x1024 Мбайт);
- тайминги памяти:
- CAS Latency — 8,
- RAS to CAS Delay — 8,
- Row Precharge — 8,
- Active to Precharge — 20;
- дисковая подсистема — диск Seagate Barracuda 7200.10 объемом 120 Гбайт, файловая структура NTFS.
- Для тестирования видеокарт в игровых приложениях применялся набор из четырех популярных игр:
- Quake 4 (Patch 1.42);
- S.T.A.L.K.E.R. Shadow of Chernobyl (Patch 1.005);
- Half-life 2: Episode 2;
- Crysis Demo (v.1.1).
В тестировании использовалась операционная система Windows Vista Ultimate 32 bit и устанавливались частота строчной развертки монитора 85 Гц и глубина цвета 32 бит. Для видеокарт серии GeForce 9800 применялся последний сертифицированный WHQL драйвер ForceWare 174.74, а для видеокарты MSI GeForce 8800GTX, которая относится к прошлой серии, — сертифицированный драйвер 169.44.
Настройка игровых приложений
Специально для тестирования этих видеокарт в нашей тестовой лаборатории на базе игровых бенчмарков были разработаны автоматизированные скрипты, которые значительно облегчили работу с приложениями и позволили поставить тестирование на поток. Игры для тестирования выбирались с учетом наличия встроенного бенчмарка, который автоматически определял среднее количество кадров в секунду (fps) в записанных демо-сценах. Демо-версия Crysis была несколько модифицирована. Игра Crysis тестировалась с двумя демо-сценами, одна из которых служила для тестирования графического процессора, а другая — центрального процессора в совокупности с графическим, поскольку при проигрывании затрагивает физическую составляющую движка игры (обе демо-сцены идут в комплекте с демо-версией игры). Чтобы уравновесить влияние «тяжеловеса» Crysis, который выдает небольшое количество кадров в секунду даже на самых современных видеокартах, в игровые тесты был включен уже устаревший Quake 4 — это позволило получить итоговый результат, который отображал реальную усредненную производительность в современных играх.
Все игровые тесты запускались по пять раз при разном разрешении экрана: 1024x768, 1280x1024 и 1600x1200 точек. Отметим, что для широкоформатных мониторов тестируемые разрешения соответствуют по производительности следующим разрешениям 16:10 — 1280x800, 1440x900 и 1680x1050. Исходя из результатов измерений рассчитывались среднее значение и погрешность измерения с доверительной вероятностью 95%. Игры для тестирования подбирались таким образом, чтобы они были максимально ресурсоемкими при высоких настройках качества и в то же время производительными при низком качестве изображения.
Тестирование каждой видеокарты выполнялось в режимах Quality и Performance (настройка на данные режимы тестирования производится как в играх, так и непосредственно в драйвере видеокарты). Отметим, что для сравнения видеокарт (получения интегральной оценки производительности) мы использовали только результаты тестирования в режиме Quality, то есть в режиме максимальной нагрузки на видеокарту. Тем не менее результаты тестирования в режиме Performance также важны, поскольку дают возможность оценить, какого максимального результата позволяет достичь в игре видеокарта при заданном разрешении. К тому же если определить среднее значение fps между результатами, полученными при максимальном и минимальном качестве изображения, то можно предположить, насколько комфортно будет играть в игру на этой видеокарте при средних настройках качества изображения. Режим Quality предусматривал установку в играх максимального качества отображения, а Performance — максимальной производительности за счет отказа от таких технологий, как анизотропная фильтрация текстур, экранное сглаживание, низкая детализация изображения и т.д.
По характеру зависимости скорости обработки кадров (fps) от разрешения экрана в игровых тестах можно определить, чем ограничивается результат теста — производительностью видеокарты или производительностью подсистемы «процессор — чипсет — память», и таким образом установить, насколько корректно в данном случае сравнение производительности видеокарт. Если в ходе тестирования выясняется, что полученный результат ограничивается производительностью процессора, а не видеокарты, то сравнивать видеокарты по производительности нельзя, поскольку отсутствуют условия для реализации всех их возможностей. Во избежание подобной ситуации мы использовали в тестировании один из самых производительных на данный момент процессоров — четырехъядерный QuadCore Intel Core 2 Extreme QX6850. Пороговое значение скорости обработки кадров, при котором можно комфортно играть в компьютерные игры, — 40 fps.
Расчет интегральной оценки производительности видеокарты
Поскольку основная цель нашего тестирования заключалась в составлении рейтинга производительности современных видеокарт, то, кроме получения результатов в каждом бенчмарке, необходимо было разработать алгоритм, позволяющий свести воедино результаты всех бенчмарков, чтобы получить интегральную оценку производительности, которая даст возможность корректно сравнивать видеокарты друг с другом. При этом, поскольку игры и приложения трехмерного моделирования — это абсолютно разные сценарии применения ПК, мы не пытались свести все результаты к единой оценке производительности, а ввели интегральные оценки производительности только для игровых тестов в соответствии с моделями применения видеокарт.
Для получения интегральной оценки производительности, как и в предыдущих наших тестированиях, вводилось понятие референсной видеокарты, в качестве которой использовалась видеокарта предыдущей серии MSI GeForce 8800GTX на базе графического процессора NVIDIA GeForce 8800GTX. Результаты этой видеокарты во всех тестах принимались равными единице, и относительно них нормировались результаты всех остальных видеокарт. Такой подход позволил нам перейти к безразмерным результатам во всех тестах.
Интегральная оценка производительности в играх
Для расчета интегральной оценки производительности видеокарт в играх сначала вычислялся интегральный показатель производительности для каждой игры. С учетом того, что максимальная нагрузка на видеокарту реализуется в режиме Quality, интегральный показатель производительности для каждой игры рассчитывался как среднее взвешенное нормированных результатов при каждом разрешении в режиме Quality. При этом, принимая во внимание, что с увеличением разрешения растет и нагрузка на видеокарту, для разных разрешений применялись различные весовые коэффициенты. В итоге интегральный показатель производительности для каждой игры вычислялся по формуле:
где Pixk — нормированный результат при разрешении ixk.
Интегральная оценка производительности по совокупности всех игр рассчитывалась как среднее геометрическое от интегральных показателей производительности по каждой игре:
Определение эффективности теплоотвода
Кроме сравнения производительности видеокарт в играх, мы оценивали эффективность их систем теплоотвода.
Тестирование эффективности системы теплоотвода видеокарты заключалось в том, чтобы в стрессовом режиме загружать графический процессор и одновременно контролировать его температуру. Для контроля температуры графического процессора мы использовали известную утилиту RiveTuner 2.08, которая позволяет регистрировать данные в фоновом режиме, а загрузка графического процессора производилась с помощью непрерывного проигрывания в течение 30 мин демо-сцены из игры Crysis (выбор этой игры обусловлен тем, что она самая прожорливая по ресурсам). Следует отметить, что стенд для тестирования располагался на открытом пространстве (на столе), в реальных же условиях, когда ПК монтируется в корпусе, температура графического процессора будет несколько выше, если, конечно, не установлены дополнительные вентиляторы охлаждения.
Результаты тестирования
Технические характеристики тестируемых видеокарт представлены в таблице, а краткие сводные результаты тестирования (итоговый рейтинг производительности видеокарт) — на рис. 1. Более детальные результаты тестирования приводятся в описании видеокарт.
Рис. 1. Рейтинг производительности тестируемых видеокарт
Участники тестирования
MSI GeForce 8800GTX
Как правило, hi-end-видеокарты, рассчитанные на заядлых геймеров, готовых тратить на игры немалые деньги, выглядят внушительно. Не стала исключением и топовая видеокарта прошлой серии MSI NX8800GTX. По своим габаритам она может состязаться с любой видеокартой: в высоту она занимает еще один слот (то есть всего два слота), а длина ее составляет 27 см. Столь большие размеры видеокарты MSI GeForce 8800GTX обусловлены наличием мощной системы охлаждения, состоящей из массивного алюминиевого радиатора, который покрывает почти всю ее площадь, и 70-мм вентилятора, установленного в самом конце радиатора. Столь мощная система охлаждения необходима для отвода тепла от графического процессора, 12 чипов памяти и модулей стабилизации напряжения.
Видеокарта MSI GeForce 8800GTX, как уже говорилось, построена на графическом чипе от компании NVIDIA — GeForce 8800GTX (кодовое название чипа — G80GTX). Видеопроцессор работает на эффективной частоте 576 МГц, а унифицированные процессоры — на частоте 1350 МГц. В данной видеокарте применяются все передовые технологии, в том числе память стандарта GDDR3 объемом 768 Мбайт. Пропускная способность памяти составляет 384 бит, при этом эффективная частота ее работы равна 1800 МГц. В качестве микросхем памяти используются чипы Samsung K4J52324QC-BJ11 с временем доступа 1,1 нс, рассчитанные на напряжение 2,0 В и эффективную частоту 1800 МГц. Если учитывать, что рабочая частота памяти составляет 1800 МГц, а рассчитана она на рабочую частоту 1400, то разгонять данную видеокарту не стоит, поскольку это может привести к перебоям в работе.
Следуя техническим характеристикам, количество унифицированных процессоров составляет 128, а текстурных — 32. Модель MSI GeForce 8800GTX, принадлежащая к последнему семейству видеокарт, поддерживает шейдеры последней версии 4.0, реализованные в DirectX 10.
Видеокарта оборудована двумя 6-пиновыми разъемами питания, так как максимальное потребление при пиковой нагрузке в 3D-режиме составляет 150 Вт, а в 2D-режиме — 100 Вт. Поэтому нужно тщательно выбирать как корпус ПК (из-за длины видеокарты), так и блок питания, который должен обладать мощностью не менее 450 Вт.
Вышеописанная система охлаждения обеспечивает достаточный отвод тепла от кристалла, что было подтверждено тестами. Так, в ходе испытаний при стрессовой нагрузке температура видеопроцессора поднималась не выше 70 °С. Для контроля температуры графического процессора использовалась утилита Everest 2006 Unlimited версии 4.51 beta. Процессор загружался в стрессовом режиме до тех пор, пока температура не стабилизировалась, после чего показатель фиксировался. Следует отметить, что стенд для тестирования располагался на открытом пространстве — на столе. В реальных же условиях, когда ПК помещен в корпусе, температура будет несколько выше. Как и все видеокарты последних поколений, данная модель оборудована гнездом TV-выхода, которое предназначено для вывода изображения на ТВ как через S-Video, так и по RCA. Для подключения мониторов MSI GeForce 8800GTX снабжена двумя гнездами DVI, что позволяет получать по цифровому каналу разрешение выше 1600x1200. Подключение к аналоговым мониторам с интерфейсом D-Sub (VGA) производится через специальные адаптеры-переходники DVI-to-D-Sub, которые поставляются в комплекте с видеокартой.
Если говорить об абсолютных результатах (рис. 2-6), то в режиме Performance данная видеокарта обеспечивала комфортные условия во всех играх только при разрешении 1024x768 точек и меньше, а в режиме Quality — только в игре Quake 4 при разрешении 1024x768 точек.
 |
 |
Рис. 2. Результаты тестирования видеокарты MSI GeForce 8800GTX в игре Quake 4 |
Рис. 3. Результаты тестирования видеокарты MSI GeForce 8800GTX в игре S.T.A.L.K.E.R. |
 |
 |
Рис. 4. Результаты тестирования видеокарты MSI GeForce 8800GTX в игре Half-life 2: Episode 2 |
Рис. 5. Результаты тестирования видеокарты MSI GeForce 8800GTX в игре Crysis: GPU-тест |
 |
|
Рис. 6. Результаты тестирования видеокарты MSI GeForce 8800GTX в игре Crysis: CPU-тест |
|
Это самый низкий результат, поэтому видеокарта MSI GeForce 8800GTX и была выбрана в качестве референсной (точки отсчета) для нашего тестирования. Отметим также, что во всех игровых тестах как в режиме Quality, так и в режиме Performance ее производительность линейным образом зависела от установленного разрешения монитора, а это свидетельствует о том, что в данной конфигурации узким местом является именно видеокарта и результат теста не зависит от процессора.
Gigabyte GeForce 9800GTX
Видеоадаптер Gigabyte GeForce 9800GTX (GV-NX98X512H-B) базируется на самом последнем графическом процессоре NVIDIA GeForce 9800GTX (кодовое название G92). Эта модель имеет несколько иной графический процессор и частоту работы памяти и графического процессора, вследствие чего обладает более высокой производительностью, чем модель предыдущей серии, что и подтвердилось результатами тестирования.
Видеопроцессор в этой модели работает на эффективной частоте 675 МГц (оригинальная частота для референсной видеокарты), а унифицированные процессоры — на частоте 1502 МГц. В данной видеокарте применяются все передовые технологии. Она аппаратно поддерживает последнюю, десятую версию DirectX. Пропускная способность памяти составляет 256 бит (что в полтора раза меньше, чем у флагмана предыдущей серии — MSI GeForce 8800GTX), при этом эффективная частота работы памяти равна 2198 МГц (что соответствует референсной видеокарте). В качестве микросхем памяти используются чипы Samsung с временем доступа 1,1 нс, рассчитанные на напряжение 2,0 В и эффективную частоту 2200 МГц. Если учитывать, что рабочая частота памяти составляет 2198 МГц, а рассчитана она на рабочую частоту 2200 МГц, то разгонять данную видеокарту не стоит.
В соответствии с техническими характеристиками количество унифицированных процессоров составляет 128, а текстурных — 64. В отличие от видеокарты предыдущего поколения, эта модель имеет интерфейс подключения PCI-Express x16 v2.0. А графический процессор выполнен по 55-нм техпроцессу.
Как и все флагманы-видеокарты, эта модель оборудована двумя 6-пиновыми разъемами дополнительного питания, так как заявленное максимальное потребление при пиковой нагрузке в 3D-режиме составляет 150 Вт. Поэтому нужно тщательно выбирать как корпус ПК (из-за длины видеокарты — более 28 см), так и блок питания, который должен обладать мощностью не менее 550 Вт.
Система охлаждения, установленная на этой видеокарте, не отличается от оригинальной GeForce 9800GTX. В качестве инновации стоит отметить наклоненный на 5° к плоскости текстолита кулер системы охлаждения. Управляемый вентилятор обеспечивает достаточный отвод тепла от кристалла и чипов памяти, что было подтверждено тестами. Так, в ходе испытаний при стрессовой нагрузке температура видеопроцессора поднималась не выше 80 °С, а при работе с 2D-графикой составляла 55 °С.
В игровых приложениях видеокарта Gigabyte GeForce 9800GTX (GV-NX98X512H-B) продемонстрировала результат, практически идентичный видеокарте MSI GeForce 8800GTX. И хотя в большинстве игр результаты были выше, чем у предыдущей видеокарты, они настолько незначительны, что на конечный график не повлияли. В трех играх — Quake 4, S.T.A.L.K.E.R. и Half-life 2: Episode 2 (рис. 7-11) — видеокарта обеспечивала комфортные условия игры при любом (включая 1600x1200) разрешении экрана в режиме максимального качества. Однако в самой прожорливой игре Crysis эта модель не позволяла комфортно играть в высоком разрешении при максимальных настройках качества.
 |
 |
Рис. 7. Результаты тестирования видеокарты Gigabyte GeForce 9800GTX в игре Quake 4 |
Рис. 8. Результаты тестирования видеокарты Gigabyte GeForce 9800GTX в игре S.T.A.L.K.E.R. |
 |
 |
Рис. 9. Результаты тестирования видеокарты Gigabyte GeForce 9800GTX в игре Half-life 2: Episode 2 |
Рис. 10. Результаты тестирования видеокарты Gigabyte GeForce 9800GTX в игре Crysis: GPU-тест |
 |
|
Рис. 11. Результаты тестирования видеокарты Gigabyte GeForce 9800GTX в игре Crysis: СPU-тест |
|
ASUS EN9800GX2 TOP
Видеокарта ASUS EN9800GX2 TOP является самой производительной среди всех участвовавших в тестировании моделей. Основным ее отличием от других видеокарт является ее двухпроцессорность, то есть эта модель представляет собой видеокарту с двумя процессорами G92 на борту. В отличие от ближайшего и, пожалуй, единственного конкурента этой видеокарты — флагмана ATI RADEON 3870 X2, данная модель построена на основе двух печатных плат, где каждый процессор и память находятся на отдельном текстолите. Также необходимо отметить, что ASUS EN9800GX2 TOP, в отличие от предыдущей двухпроцессорной видеокарты на графическом процессоре NVIDIA — GeForce 7950 GX2, имеет другую компоновку. Оба текстолита расположены по разные стороны от самого каркаса системы охлаждения, и графические процессоры смотрят друг на друга верхней своей частью. Между ними находится управляемый вентилятор, который обеспечивает охлаждение медного радиатора. Нельзя обойти вниманием и то, что система охлаждения работает заметно тише, чем в двух других видеокартах, рассмотренных в этой статье. Графические процессоры соединены по несколько модифицированной технологии SLI. При этом на видеокарте есть и внешний выход SLI, что позволяет подключать одновременно до двух подобных видеокарт.
Видеокарта ASUS EN9800GX2 TOP имеет два графических процессора с кодовым названием G92, которые отличаются от установленных в видеокартах 9800GTX лишь меньшей тактовой частотой работы памяти и процессора. Слово TOP в названии данной видеокарты свидетельствует о том, что она является разогнанной версией референсной модели. Так, частота графического ядра в этой модели на 11% выше, чем у референсной видеокарты GeForce 9800GX2. Каждый графический чип работает на тактовой частоте 665 МГц (в оригинальной видеокарте частота ядра составляет 600 МГц). Объем установленной на видеокарте памяти стандарта GDDR3 равен 1024 Мбайт. В отличие от видеокарт на чипе RV670, эта модель имеет 2x256-битный интерфейс шины памяти. Эффективная частота работы памяти — 1002 МГц (2004 МГц DDR). Память представлена 16 микросхемами. Естественно, двухпроцессорная видеокарта нуждается в мощном питании, для чего на ней предусмотрены два разъема питания — 6- и 8-пиновый. На лицевой части видеокарты расположены два выхода DVI, один выход S-Video и один HDMI, следовательно, к ней можно подключить сразу три монитора. В комплект поставки также входит переходник DVI-HDMI. Поскольку система охлаждения очень массивная и занимает близлежащий слот, да и длина видеокарты превышает рамки стандартной ATX системной платы, к выбору этой модели необходимо подходить с большой осторожностью. Отметим, что ее габариты составляют 12,1x28 см.
Видеокарта ASUS EN9800GX2 TOP выглядит внушительно и имеет соответствующий вес. Система охлаждения видеокарты построена на медных тепловых трубках. Два медных основания на каждом из графических процессоров покрывают и чипы памяти. От каждого из оснований отходит по пять медных трубок, которые передают тепло радиатору. Радиаторы состоят из множества пластин и охлаждаются управляемым вентилятором. При том что система выглядит менее массивной, чем, например, у AMD, в реальности она очень эффективна. Необходимо отметить, что при 100-процентной загрузке обоих графических процессоров этой видеокарты температура их колебалась около 91 °С.
Из представленной в начале статьи сравнительной таблицы производительности видно, что данная видеокарта ровно в полтора раза более производительная, чем ее однопроцессорный аналог. Стоит отметить, что во всех используемых в ходе тестирования играх (рис. 12-16) видеокарта ASUS EN9800GX2 TOP позволяет комфортно играть при любом разрешении, кроме, конечно, игры Crysis, хотя и в ней при разрешении 1024x768 точек данная модель способна выдать более 40 кадров в секунду при максимальном качестве изображения.
 |
 |
Рис. 12. Результаты тестирования видеокарты ASUS EN9800GX2 TOP в игре Quake 4 |
Рис. 13. Результаты тестирования видеокарты ASUS EN9800GX2 TOP в игре S.T.A.L.K.E.R. |
 |
 |
Рис. 14. Результаты тестирования видеокарты ASUS EN9800GX2 TOP в игре Half-life 2: Episode 2 |
Рис. 15. Результаты тестирования видеокарты ASUS EN9800GX2 TOP в игре Crysis: GPU-тест |
 |
|
Рис. 16. Результаты тестирования видеокарты ASUS EN9800GX2 TOP в игре Crysis: СPU-тест |
|
Выводы
В соответствии с результатами тестирования и полученным рейтингом производительности видеокарт были сделаны следующие выводы.
Видеокарты нового поколения, основанные на графических адаптерах серии NVIDIA GeForce 9800, имеют большую производительность по сравнению с видеокартами предыдущей серией GeForce 8800. Однако, по прогнозам, компания NVIDIA в скором времени собирается выпустить на рынок еще более производительные видеокарты, основанные на модифицированном графическом чипе G92b. На момент выхода статьи самой производительной видеокартой являлась ASUS EN9800GX2 TOP, которая не только представляет собой двухпроцессорную систему, но и имеет более высокие тактовые частоты графического процессора, что дает почти 50-процентный прирост производительности в современных играх по сравнению с однопроцессорной видеокартой Gigabyte GeForce 9800GTX. Рассмотренные видеокарты относятся к сегменту hi-end и ориентированы на компьютерных энтузиастов и любителей поиграть в компьютерные игры без тормозов. Данные видеокарты подходят для любых динамичных игр при разрешении экрана выше 1600x1200 точек при настройке на максимальное качество отображения. Такие видеокарты предназначены для работы в приложениях, использующих DirectX 10.1 на полную мощность. Поэтому для них целесообразно выбирать монитор с диагональю 21 дюйм и более. Кроме того, для получения сбалансированной конфигурации ПК в сочетании с этими видеокартами необходимо применять высокопроизводительные процессоры, память и жесткие диски.
Редакция выражает признательность представительствам компаний:
- Gigabyte (http://www.gigabyte.ru) за предоставленную для тестирования видеокарту Gigabyte GeForce 9800GTX (GV-NX98X512H-B);
- ASUS (http://www.asus.ru) за предоставленную для тестирования видеокарту ASUS EN9800GX2 TOP;
- MSI (www.microstar.ru) за предоставленную для тестирования видеокарту MSI GeForce 8800GTX.
 |
|
