Современный компьютер для работы с графикой и видео
Новые технологии видеоподсистемы
Собираем компьютер своей мечты
AMD против Intel в SLI-технологиях
Ответный выстрел ATI — CrossFire
Когда заходит речь о выборе компьютера для работы с видео или с трехмерной графикой, опытных пользователей так и тянет присоветовать новичкам компьютер помощнее. На это наталкивают личные воспоминания о долгих часах мучительного ожидания завершения операций 3D-рендеринга, просчета спецэффектов или кодирования видеопотоков. Сразу оговоримся, что мы отнюдь не утверждаем, что для работы с видео или графикой так уж необходим особо мощный компьютер, но все же скорость визуализации при работе с трехмерными объектами хотелось бы повысить, а время утомительного ожидания завершения процессов рендеринга — максимально сократить.
днако давайте разберемся, какие из компонентов компьютера будут в данном случае влиять на его производительность? Например, если задуматься над тем, как время проезда по центру города в часы пик зависит от максимальной скорости автомобиля, то мы придем к неутешительным выводам. Конечно, как-то зависит, но совсем не напрямую. Скажем, больший крутящий момент позволит автомобилю быстрее ускоряться и уезжать со светофора без толчеи, но большая маневренность может нейтрализовать недостаток мощности, а уж хорошее знание города вообще способно перевесить все технические преимущества.
Ведь, в конце концов, никто не проектировал город для того, чтобы при поездках можно было показывать максимальную скорость. Наверное, если вернуться в начало XX века, то разница во времени проезда для автомобиля с максимальной скоростью 25 и 40 км/ч могла быть значительной. Но сегодня другие факторы с лихвой перекрывают этот эффект, а максимальная скорость как фактор конкуренции обыгрывается разве что в рекламе.
Так же дело обстоит сегодня и с производительностью компьютера, который изначально вовсе не проектировался под те задачи, что ему приходится решать сегодня, и с тех пор его архитектура мало изменилась. Да, более мощный процессор, несомненно, позволяет ему грузиться быстрее, но так ли уж оправданно модное нынче стремление налепить два ядра на один процессор, причем таким образом, чтобы тот не треснул от перегрева…
Новые технологии видеоподсистемы
До недавнего времени видеоускорители компании NVIDIA проигрывали конкурентам от ATI по производительности, но в последнее время, особенно с появлением технологии SLI, ситуация стала меняться. SLI — это маркетинговая аббревиатура от Scalable Link Interface, что переводится как «масштабируемый интерфейс соединений», позволяющий объединять вычислительные ресурсы двух видеокарт для выполнения одной задачи. Технология SLI объединяет две видеокарты PCI Express, чтобы они могли совместно рассчитывать и формировать трехмерное изображение. В результате скорость работы в зависимости от приложения может возрасти от полутора до двух раз. Интересно, что ранее технология SLI не могла появиться лишь потому, что шина AGP предоставляла всего один разъем для видеокарты (а время PCI-карт, где подобную технологию пыталась продвигать компания 3dfx, безвозвратно ушло). Теперь же, с усилением интеграции ресурсов непосредственно в чипсетах системных плат, новые слоты PCI Express, напротив, оказались совершенно не у дел, и это при своей-то возросшей пропускной способности! Сегодня некоторые даже шутят, что технология SLI появилась потому, что «природа не терпит пустоты». Разъемов PCI Express на современных материнских платах как минимум два, а зачастую и намного больше, поэтому «освободившиеся» слоты PCI Express можно поделить между двумя графическими адаптерами, соединив их между собой специальным мостиком (SLI-bridge). Это позволит заметно увеличить производительность, особенно в 3D-рендеринге, хотя при этом потребуются немалые дополнительные затраты. Конечно, для видеокарт нужны слоты максимальной пропускной способности (то есть PCI Express x16, хотя в режиме SLI эти слоты используют только по восемь каналов PCI Express), но NVIDIA могла себе позволить и такое, ведь сегодня она производит не только видеопроцессоры, но и чипсеты для материнских плат — так, появился новый набор системной логики NVIDIA nForce4, причем данный чипсет был выпущен в трех различных модификациях: nForce4, nForce4 Ultra и nForce4 SLI. Первоначально данный набор предназначался для процессоров AMD Athlon 64/Athlon FX. Базовая версия чипсета поддерживает шину HyperTransport 800 МГц, четыре канала SerialATA с пропускной способностью 150 Мбайт/с, шину PCI Express (20 каналов), встроенный гигабитный сетевой контроллер, 10 портов USB 2.0 и усовершенствованную технологию NVIDIA Firewall 2.0.
Особо отметим, что в nForce4 инженеры компании NVIDIA внедрили два независимых контроллера SerialATA (каждый по два канала). Это позволило значительно расширить функциональные возможности по настройке и применению RAID-массивов, что при использовании системы под видеоприложения является немаловажным фактором.
Интересной возможностью для видео является также реализованная в этом чипсете функция Cross-Controller RAID, которая позволяет объединять в RAID-массивы как новые SerialATA-диски, так и старые добрые ParallelATA, которые, наверное, еще имеются у видеолюбителей в больших количествах. Кстати, подобная функция была еще у чипсета nForce3 — он даже поддерживал три канала ParallelATA.
Еще одной функцией, интересной с точки зрения видеоприложений, является Disk Alert, которая позволяет отслеживать корректность подключения жестких дисков и при возникновении какой-либо проблемы сообщает о ней: например, если один из дисков в RAID-массиве плохо подключен, то Disk Alert не только сообщит об этом, но и выведет номер проблемного порта. Это особенно важно для тех, кто будет пользоваться вводом видео где-нибудь на стороне или передавать кому-нибудь свои материалы (ведь на большие объемы видео DVD-дисков не напасешься).
Из всех трех модификаций чипсета nForce4 нам представляется самой интересной модификация nForce4 SLI, обладающая вышеописанной способностью объединять две видеокарты, специально приспособленные для этого. Для перевода слотов PCI Express x16 в режим SLI, где они работают как x8, между ними устанавливается специальный SLI-терминатор. Таким образом, данный чипсет может работать как с одной , так и с двумя видеокартами в SLI-режиме.
В плане модернизации компьютера технология SLI тоже имеет свои преимущества — подобная архитектура дает невиданную прежде гибкость построения системы. Ведь сначала мы можем установить только одну видеокарту и использовать относительно недорогой процессор AMD Athlon 64 3800+ (370-380 долл.), а через некоторое время, если нам не понравится производительность процессора, мы заменим его, например, на AMD Athlon 64 FX-55, который к тому времени подешевеет (сегодня он стоит 850-860 долл.). Если же нас не будет удовлетворять не скорость процессора, а производительность видеоподсистемы, то, не меняя видеокарты, мы просто докупаем еще одну (которая к моменту модернизации также обязательно подешевеет) и переключаемся в режим SLI — в результате у нас появляется двухпроцессорная графика.
Собираем компьютер своей мечты
Итак, мы решили собрать и протестировать SLI-компьютер применительно к задачам обработки видео и компьютерной графики. При планировании решения мы выбирали составляющие из наиболее дешевых, но достаточно мощных вариантов, которые предлагаются сегодня на нашем рынке, например материнская плата Gigabyte GA-K8N Pro-SLI (130-135 долл.) в связке с двумя видеокартами NVIDIA GeForce 6800 GT той же компании Gigabyte GV-NX68T256D (750-800 долл. за пару) или материнская плата ASUS A8N-SLI (135-140 долл.) в связке двумя видеокартами той же ASUS EN6800GT (850-900 долл. за пару). От использования самых мощных видеокарт NVIDIA GeForce 6800 Ultra нас заранее предостерегали (и, как впоследствии оказалось, не напрасно), так как даже поодиночке у них очень большое энергопотребление и соответственно тепловыделение, а ведь им предстояло работать в паре. К тому же все оборудование от одной и той же компании (причем достаточно солидной) хотелось установить чисто из перестраховочных соображений.
Второй вариант казался более привлекательным, так как материнская плата ASUS A8N-SLI предлагала практически за ту же цену еще и интерфейс IEEE-1394, который необходим для ввода цифрового видео. Однако совершенно небюджетной нам показалась цена видеокарт от ASUS, поскольку за 960 долл. уже можно было купить пару видеокарт NVIDIA GeForce 6800 Ultra с поддержкой режима NVIDIA SLI Multi-GPU от компании Leadtek (PX6800U-TDH256). И вот после продолжительных раздумий мы остановились на связке, состоящей из материнской платы ASUS A8N-SLI и пары видеокарт Leadtek PX6800U-TDH256. На материнскую плату был установлен процессор AMD Athlon 64 3800+ и 2 Гбайт оперативной памяти DDR400 (кстати, не рекомендуется занимать в этих системах оба банка, так как считается, что у AMD64 есть некоторые проблемы с памятью: если занять все четыре слота, то память будет работать как DDR333 вместо желаемых DDR400, но этого мы проверять не стали).
Так как материнские платы с поддержкой технологии SLI предназначены в общем-то для сектора high-end, то практически все они оснащены массой различных дополнительных контроллеров, имеют сложный дизайн и довольно богатую комплектацию. Начнем с того, что чипсет nForce4 Ultra/SLI поддерживает четыре канала SerialATA-II, причем соответствующие разъемы установлены около чипсета, что значительно облегчает подключение кабелей. Для нас это является немаловажным, поскольку работа с видео потребует подключения нескольких дисков (оптимально — это два RAID-массива уровня 0 по два диска в каждом: один для исходного материала, а другой для финального видео, то есть мы в точности займем все четыре канала).
Еще четыре устройства можно подключить по старой шине ParallelATA. И, как мы уже упоминали, кроме локальной сети на A8N-SLI установлен контроллер для поддержки последовательной шины Firewire (IEEE-1394), сделанный на чипах производства Texas Instruments. В результате плата поддерживает два порта IEEE-1394: один порт расположен на задней панели, а другой подключается при помощи брекета, который входит в комплект, или может быть вынесен на переднюю панель для удобства коммутации. И последнее, на чем следует остановиться, — это встроенный многоканальный звук. В качестве кодека используется чип ALC850, который поддерживает выход на восемь каналов. Одним словом, плата Asus A8N-SLI — отличная основа для сборки системы для работы с видео и звуком.
Возможная установка двух видеокарт PCI Express привела к повышенным требованиям в области питания. В результате на плате появился дополнительный разъем, который установлен около первого слота PCI Express x16. Между слотами для видеокарт находится специальный SLI-терминатор — небольшая платка, с помощью которой осуществляется переключение между одиночным и SLI-режимом (рис. 1). Если установлена одна видеокарта, то он подключен стороной Single Video Card, а если две (поддерживающие режим SLI), то необходимо перевернуть его в Dual Video Cards. Если после установки обеих карт забыть перевернуть SLI-терминатор, то загорится красный светодиод — SLI Warning LED. Отдельно следует упомянуть о SLI-коннекторе, который предназначен для соединения видеокарт между собой (рис. 2).
Рис. 1. SLI-терминатор для переключения между одиночным и SLI-режимами
Рис. 2. SLI-коннектор для соединения видеокарт между собой
Начинаем тестирование
Наконец, система собрана и готова к работе (рис. 3), но тут же начались первые неприятности: установленный первоначально блок питания на 400 Вт сгорел практически сразу при включении компьютера, поэтому после внимательного ознакомления с инструкциями и рекомендациями решено было установить блок питания не менее 500 Вт. С запасом установили Thermaltake Purepower 520W, и компьютер вроде бы успешно загрузился и даже работал, однако при полной загрузке видеокарт после 5-10 мин 3D-рендеринга срабатывала защита питания и компьютер отключался (благо блоки питания компании Thermaltake не горят от перегрузок!). И лишь после установки более мощного блока Thermaltake Purepower 560W (рис. 4) система заработала стабильно. Отсюда вывод: если усиливать еще и вычислительную мощность такой системы (ставить, например, процессор AMD Athlon 64 FX-55 или выше), то стоит подумать о приобретении блока питания примерно на 600 Вт и даже мощнее (рис. 5). Другой стороной повышенного энергопотребления является перегрев видеокарт, усугубляемый тем, что они стоят рядом. По этой причине нам пришлось специально продумывать систему охлаждения — дырявить корпус, откручивать заглушки и устанавливать дополнительные вентиляторы. Хорошо, что в комплекте одного из блоков питания компании Thermaltake оказался мощный и эффективный вентилятор, который нам удалось приспособить для дополнительного охлаждения видеокарт (рис. 6). Отрадно лишь то, что новые видеокарты NVIDIA GeForce 7-й серии должны быть менее энергоемкими. Однако для домашнего SLI-решения мы все же рекомендуем использовать карточки GT, а не Ultra, причем если использовать две видеокарты GeForce 6600GT в режиме SLI, то можно обойтись и без подключения дополнительного разъема питания, не говоря уже о замене штатного блока питания на более мощный. Правда, при работе с high-end-картами класса 6800GT/Ultra использование дополнительных разъемов обязательно, а для карточек Ultra, как показал наш опыт, надо бы удвоить и мощность питания по сравнению со стандартной.
Рис. 3. SLI-система в сборе
Рис. 4. Минимально возможный для работы блок питания — Thermaltake Purepower 560W
Рис. 5. Блок питания с запасом для дальнейших модификаций — Thermaltake Purepower 680W
Рис. 6. SLI-система в работе
Что касается результатов проверки скорости визуализации в профессиональных 3D-приложениях (Alias Maya и Discreet 3DStudio MAX), то у данной системы она была более чем в три раза выше, чем при установке NVIDIA Quadro FX3400, хотя стоимость двух видеокарт NVIDIA GeForce 6800 Ultra оказалась в полтора раза ниже. Напомним, что серию NVIDIA Quadro FX компания позиционирует как профессиональную, а GeForce 6800 GT/Ultra относятся к игровым решениям. Впрочем, установка второй видеокарты при визуализации в этих приложениях давала прирост не более 50%. Но больше всего нас удивила программа Alias MotionBuilder (http://www.alias.com), которая, как известно, использует исключительно аппаратный OpenGL-рендеринг. Так вот: скорость рендеринга роликов в этой программе в SLI-режиме возросла почти вдвое (на 95%) по сравнению с установкой одной видеокарты NVIDIA GeForce 6800 Ultra, то есть эффективность видеоподсистемы на базе SLI-технологий в этой программе оказалась максимальной. И это при том, что про ускорение OpenGL-рендеринга компания NVIDIA в общем-то особо не распространялась, делая упор на поддержку Direct3D как части технологий Microsoft DirectX API.
Неплохо показали себя и видеомонтажные пакеты, особенно в плане ускорения визуализации 3D-эффектов. Но здесь ускорение от использования SLI-режима оставалось минимальным (что, впрочем, не помешало части эффектов начать просчитываться в реальном времени).
Таким образом, можно констатировать безусловную выгоду от усиления видеоподсистемы SLI-режимом для задач трехмерной визуализации и видеомонтажа. Но самым главным достоинством технологии SLI является увеличение производительности в 3D-приложениях, причем не только в игровых, но и в профессиональных. Кроме того, отпадает необходимость в покупке дорогих профессиональных карт типа NVIDIA Quadro FX — ведь можно купить две карточки NVIDIA GeForce 7800GTX, увеличив тем самым производительность в несколько раз, да еще и сэкономив при этом.
Из недостатков стоит выделить относительно высокую стоимость системы, включающую, помимо второй видеокарты, еще и мощный блок питания, который сам по себе стоит более 100 долл. Кроме того, не лучшим образом в SLI-режиме реализовано распределение видеопамяти. Так, если установить в компьютер две платы по 256 Мбайт, то объем полезной видеопамяти так и останется 256 Мбайт, а не удвоится — это объясняется тем, что данные, полученные от API, дублируются для каждой видеокарты.
AMD против Intel в SLI-технологиях
Что касается поддержки технологии SLI в системах с процессорами компании Intel, то теперь неважно, на какой платформе собирать систему — платы на чипсете NVIDIA nForce4 SLI Intel Edition уже появились в продаже. Однако никакого выигрыша переход с AMD на Intel не дает, а цены материнских плат на чипсете SLI Intel Edition почему-то значительно выше, чем аналогичных для AMD64.
К тому же система с процессором от Intel на ядре Prescott с двумя мощными видеокартами будет потреблять еще больше энергии, чем в рассмотренном нами случае. А потому требования к мощности, стабильности и качеству питания для платы на чипсете nForce4 Intel Edition будут еще выше.
Итак, в области производства чипсетов для системных плат под процессоры AMD64 компания NVIDIA стала безусловным лидером, а функциональные возможности nForce4 SLI оказались настолько высокими, что даже компания Intel пересмотрела свое отношение к NVIDIA и заключила с ней соглашение о кросслицензировании.
Таким образом, сегодня к компании NVIDIA переходит пальма первенства не только в видеоподсистемах, но и в области системной логики, и вполне возможно, что на довольно продолжительное время.
Ответный выстрел ATI — CrossFire
SLI-технология оказалась более чем удачной, поэтому компания ATI Technologies не могла не предпринять ответный ход и представила аналогичную технологию, которую назвала CrossFire. Пока на рынке нет реальных предложений, говорить о сравнении CrossFire со SLI не стоит, но чисто теоретически технология от ATI даже более интересна, чем у NVIDIA (подробнее об этом можно почитать, например, на http://www.3dnews.ru/video/crossfire).
В случае ATI CrossFire система строится на современной материнской плате с двумя и более разъемами PCI Express (например, на чипсете Radeon Xpress 200) и базируется на специальной графической карте ATI CrossFire Editon с графическим процессором (GPU) класса Radeon X850/X800 с композиционным чипом CrossFire Compositing Engine. Интересно, что дополнением к вышеназванной карте может быть любая карта PCI Express из семейств Radeon X850/XT/XT Platinum Edition или X800/Pro/XL/XT/XT Platinum Edition, ибо парные видеокарты не обязательно должны иметь одинаковые чипы, как в технологии SLI у NVIDIA. Хотя суммарная производительность связки видеокарт будет определяться по характеристикам наименее производительной (как по тактовой частоте, так и по количеству задействованных конвейеров), однако процесс перехода с имеющейся видеокарты на двойную систему в этом случае кажется более простым и дешевым.
Но самое интересное в технологии CrossFire — поддержка различных методов распределения задачи по обработке каждого кадра между двумя картами. На деле каждый из этих режимов обладает собственными преимуществами и может быть использован в той или иной ситуации максимально эффективно.
Среди сертифицированных в настоящее время чипсетов для платформ с поддержкой CrossFire числятся исключительно версии Radeon Xpress 200 CrossFire для платформ AMD64 (ATI RD480) и Intel P4 (ATI RD400). Это означает, что при покупке видеокарты CrossFire Edition придется все же обзавестись и новой материнской платой.
Отметим, что нынешняя реализация технологии CrossFire подразумевает поддержку только двух видеокарт, но, по словам представителей компании ATI, технически реализуема поддержка большего их количества. Сейчас в этом нет необходимости, но по мере появления новых, более производительных графических процессоров вполне возможна реализация систем с большим количеством видеокарт. В связи с этим опять встает вопрос энергопотребления и охлаждения систем CrossFire Edition — компания ATI пока рекомендует использовать для них блок питания мощностью порядка 500 Вт.
