Тестирование видеокарт, основанных на современных графических процессорах компании AMD

Максим Афанасьев

Методика тестирования

Настройка игровых приложений

Расчет интегральной оценки производительности видеокарты

Определение эффективности теплоотвода

Результаты тестирования

Sapphire ATI RADEON HD 2400XT

Sapphire ATI RADEON HD 2600 Pro

Sapphire ATI RADEON HD 2600XT GDDR3

Sapphire ATI RADEON HD 2600XT GDDR4

Sapphire RADEON HD 3850

ATI RADEON HD 2900XT

Sapphire RADEON HD 3870

Выводы

В тестовой лаборатории «КомпьютерПресс» проведено сравнительное тестирование современных видеокарт на базе графических процессоров серии ATI RADEON HD 2000 и HD 3800 с целью определения их производительности в играх. В тестировании принимали участие следующие видеокарты: Sapphire ATI RADEON HD 2400XT, Sapphire ATI RADEON HD 2600 Pro, Sapphire ATI RADEON HD 2600XT GDDR3, Sapphire ATI RADEON HD 2600XT GDDR4, ATI RADEON HD 2900XT, Sapphire ATI RADEON HD 3850 и Sapphire ATI RADEON HD 3870.

Данное тестирование было выполнено с целью создания рейтинга производительности видеокарт, основанных на современных графических процессорах одного из лидеров рынка видеокарт — компании ATI. 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 одну и ту же производительность. Исключение составляют лишь урезанные или разогнанные версии графических адаптеров.

Для тестирования были отобраны видеокарты с интерфейсом PCI Express x16 разных производителей, построенные на графических процессорах серий ATI RADEON HD 2000 и HD 3800 компании AMD.

Отметим, что все видеокарты новой линейки на основе графических процессоров ATI RADEON HD 2000 имеют новую архитектуру и поддерживают DirectX 10, а графические процессоры семейства ATI RADEON HD 3800 — следующую модификацию, то есть DirectX 10.1. Безусловно, поддержка этой технологии позволяет значительно повысить качество изображения, однако, во-первых, это требует использования операционной системы Windows Vista (c о всеми вытекающими отсюда проблемами, поскольку Service Pack для этой ОС выйдет только после Нового года), а во-вторых, пока еще очень мало игр, полностью поддерживающих современный API DirectX10.

Методика тестирования

Стенд для тестирования имел следующую конфигурацию:

• процессор — QuadCore Intel Core 2 Extreme QX6850;
• материнская плата — Intel D975XBX2 (чипсет Intel i975X Express);
• оперативная память — DDR2-800 OCZ XTC OCZ2N1066SR1G (2x1024 Мбайт);
• тайминги памяти:

- CAS Latency — 5,

- RAS to CAS Delay — 5,

- Row Precharge — 5,

- Active to Precharge — 15;

• дисковая подсистема — диск Seagate Barracuda 7200.10 объемом 160 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;
• Half-life 2: Episode 2;
• Crysis Demo.

В тестировании использовалась операционная система Windows Vista Ultimate 32 bit и устанавливались частота строчной развертки монитора 85 Гц и глубина цвета 32 бит. Для всех видеокарт на графических процессорах ATI RADEON HD применялся последний официальный видеодрайвер ATI Catalyst 7.11.

Настройка игровых приложений

Специально для тестирования 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 демо-сценах. Демо-версия Crysis была несколько модифицирована, поскольку не запускалась на видеокартах последней серии ATI RADEON HD 3800. Игра Crysis тестировалась с двумя демо-сценами, одна из которых была направлена на тестирование графического процессора, а другая — на тестирование центрального процессора в совокупности с графическим, поскольку при проигрывании затрагивает физическую составляющую движка 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 производительность в современных играх.

Все игровые тесты запускались по пять раз при разном разрешении экрана: 1024х768, 1280х1024 и 1600х1200 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 тоже важны, поскольку позволяют 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 составить представление, 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.

Параметры настройки драйверов видеокарт на видеопроцессорах ATI RADEON HD для различных режимов представлены в табл. 1.

Таблица 1. Параметры настройки драйверов видеокарт на процессорах ATI RADEON HD для различных режимов

По характеру зависимости скорости обработки кадров (fps) от разрешения экрана в игровых тестах можно определить, чем лимитируется результат теста — производительностью видеокарты или производительностью подсистемы «процессор — чипсет — память», и таким образом установить, корректном 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 QX 6850. Пороговое значение скорости обработки кадров, при котором комфортно играть в игры, — 40 fps (кадров в секунду).

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, так как 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 использования видеокарт.

Для получения интегральной оценки производительности применялось понятие референсной видеокарты, в качестве которой использовалась бюджетная видеокарта Sapphire ATI RADEON HD 2400XT на базе графического процессора ATI RADEON HD 2400XT. Результаты этой видеокарты во всех тестах принимались равными единице, а результаты всех остальных видеокарт нормировались относительно соответствующих результатов референсной видеокарты. 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 рассчитывался 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 использовались различные весовые коэффициенты. В итоге интегральный показатель производительности для каждой игры рассчитывался по формуле:

,

где P_JxK — нормированный результат при разрешении jxk.

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. Это особенно актуально для видеокарт с пассивной системой охлаждения, а также в случаях, когда предполагается осуществлять разгон видеокарты. Однако поскольку многие видеокарты только появились на рынке, а некоторые были еще первыми сэмплами, то большинство утилит не позволяло определить температуру чипа.

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 утилиту Everest Unlimited (версия 4.20.1222), а загрузка графического процессора производилась с помощью утилиты ATITool. Процессор загружался в стрессовом режиме в течение 10 мин до тех пор, пока его температура не стабилизировалась, после чего она фиксировалась в таблице. 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.

Результаты тестирования

Технические характеристики тестируемых видеокарт представлены в табл. 2, а краткие сводные результаты тестирования (итоговый рейтинг производительности видеокарт) — на рис. 1. Более детальные результаты тестирования приводятся в описании видеокарт.

Таблица. 2. Технические характеристики тестируемых видеокарт

Рис. 1. Рейтинг производительности тестируемых видеокарт

Sapphire ATI RADEON HD 2400XT

Sapphire ATI RADEON HD 2400XT

Sapphire ATI RADEON HD 2400XT играла в тестировании роль референсной видеокарты. В ходе испытаний из всех участвовавших в тестировании моделей она показала самую низкую производительность в большинстве игр. Однако отметим, что в сравнении с интегрированными решениями данная видеокарта имеет ряд преимуществ и дополнительных возможностей. Она прекрасно подходит для работы с 2D-графикой и офисными приложениями. Sapphire ATI RADEON HD 2400XT оснащена разъемом S- Video, с помощью которого ее можно подключить к телевизору, а также, как и все современные видеокарты, поддерживает технологию HDTV и последнюю версию DirectX10.

Эта видеокарта построена на основе графического процессора ATI RADEON HD 2400XT и оснащена 256 Мбайт графической памяти стандарта GDDR3. Установленный в ней графический процессор с кодовым названием R610 работает на частоте 695 МГц. В качестве микросхем памяти в данной видеокарте используются чипы Samsung с временем выборки 1,2 нс. Эти чипы памяти рассчитаны на номинальное напряжение 1,8 В и эффективную тактовую частоту 693 (1386 DDR) МГц. Модель Sapphire ATI RADEON HD 2400XT имеет самую слабую по скорости шину памяти — всего 64 бита. При этом память на ней работает на максимально эффективной частоте 693 МГц, а значит, эта видеокарта не предполагает разгона, что, в принципе, и не нужно, поскольку это не игровая видеокарта, а на производительность и скорость работы в 2D -приложениях разгон никак не влияет.

Если говорить об абсолютных результатах (рис. 2-6), то стоит отметить, что в режиме Performance данная видеокарта обеспечивала комфортные условия во всех играх только при разрешении 1024х768 точек и меньше, а в режиме Quality — только в игре Quake 4 при разрешении 1024 x 768 точек. Это самый низкий результат, поэтому видеокарта Sapphire ATI RADEON HD 2400XT 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.

Рис. 2. Результаты тестирования видеокарты Sapphire ATI RADEON HD 2400XT в игре Quake 4

Рис. 3. Результаты тестирования видеокарты Sapphire ATI RADEON HD 2400XT в игре S. T. A. L. K. E. R.

Рис. 4. Результаты тестирования видеокарты Sapphire ATI RADEON HD 2400XT в игре Half-life 2: Episode 2

Рис. 5. Результаты тестирования видеокарты Sapphire ATI RADEON HD 2400XT в игре Crysis: GPU test

Рис. 6. Результаты тестирования видеокарты Sapphire ATI RADEON HD 2400XT в игре Crysis: CPU test

Видеокарта Sapphire ATI RADEON HD 2400XT отличается от референсной, представленной самой компанией AMD. Она имеет пассивную систему охлаждения, а также увеличенную площадь текстолита. Определить температуру чипа с помощью утилит не удалось. Возможно, в ней просто нет температурных датчиков, так как этот видеопроцессор самый младший в серии. Чипы памяти открыты, поскольку не соприкасаются со столь массивным радиатором. По нашей субъективной оценке, чипы памяти практически не грелись, а радиатор был довольно горячим.

КомпьютерПресс 1'2008