Radeon HD 6870 CFX vs. GeForce GTX 460 SLI vs. GeForce GTX 470 SLI

Dnes si ukážeme, ako škálujú súčasné Multi-GPU riešenia v znamení SLI od nVidie a CrossFireX od AMD. Kedy a kde sa vyplatí investovať do druhej karty a s čím je treba počítať pri tejto kombinácii?

Úvod

Ako škálujú jednotlivé riešenia od AMD a nVidie uvidíte neskôr, teraz si povieme s čím sa pri týchto dual a viac „sendvičoch“ môžete stretnúť. Bude sa jednať zväčša o problémy vyplývajúce z rendertechniky, ktorú vo väčšine prípadoch používajú obaja výrobcovia grafických kariet ako nVidia s SLI, tak aj AMD s CrossFireX. Jedná sa o Alternate Frame Rendering. Ak sa náhodou dostanete až ku koncu tohto úvodu, určite sa budete pýtať, ako je možné, že AFR je najpoužívanejšia technika pri M-GPU. Dôvod? Dosiahnutie čo najlepších výsledkov, veď čím viac FPS tým lepšie nie? Ale

Stoja nám tieto FPS za to? Pri AFR, kedy párne snímky počíta jedna gpu a nepárne druhá, sa zväčšuje nepríjemný lag, oneskorenie. Pri dvoch Gpus je hodnota oneskorenia spôsobená M-GPU zapojením dvojnásobná. Nevýhodou sú situácie s nižším počtom FPS, čím menej tým je veľkosť lagu vyššia. Ak máme pri 30FPS s jednou kartou 33.3ms, s dvoma Gpus bude 66.6ms. Pri 90FPS je u dvoch kariet len 22.2ms. Ak vezmeme do úvahy prvý prípad a k nemu pripočítame odozvu LCD, či lag Vsyncu a Triple Bufferingu, hrateľnosti to určite nepridá.

Ďalším problémom je micro-stuttering, ktorý vzniká kvôli rôznej výpočtovej náročnosti jednotlivých snímok. Týmto problémom trpia v menšej miere aj single-čip karty. Ak vykreslenie v čase trvá 20ms-50ms-10ms vzniká neprirodzený pohyb, aj keď je priemerný počet FPS za hranicou pomyselnej plynulosti. Tento problém je závislý na situácii a od konkrétnej hry. Je ho možné odstrániť použitím Vsyncu, či Triple bufferingu. Obe tieto metódy ale zvýrazňujú lag. V prípade Vertikálnej synchronizácie dochádza u FPS nižších ako obnovovacia frekvencia monitora aj k prepadu výkonu.

Pre väčšiu náchylnosť na výkon CPU, sú M-GPU riešenia vhodné najmä pri vysokých rozlíšeniach a veľkých množstvách textúr. V takýchto situáciách je menšia pravdepodobnosť limitácie zo strany procesora. Tu nastáva ďalší „kríž“ M-GPU, nutnosť mať grafické karty s väčšou kapacitou Vram. Pri najnovších hrách s detailnými textúrami pretečie spotreba pamäte veľmi ľahko cez 1GiB Vram. O to väčší problém je, že kapacita Vram sa pri M-GPU nesčítava. Najväčším „killerom“ pamäte je momentálne hra Crysis. Ako na tom bude dvojka? :)

Výsledkom týchto problémov býva často hrateľnosť podobná a niekedy až horšia ako pri single karte aj keď sú výsledné FPS omnoho vyššie. Pre hráčov citlivých na odozvu je táto kombinácia úplne nevhodná.

Aby som nevravel len o nevýhodách, SLI či CFX ponúkajú kvalitnejšie AA módy a rozširujú možnosti z pohľadu pripojených monitorov. :) A po tomto výleve sa už môžete pozrieť na výsledky CFX u HD 6870, SLI u GTX 460 a GTX 470.

Testovacia zostava a metodika testovania

Testovacia zostava:

• Procesor: Intel Core i7 930 (vypnuté HT aj TURBO) pretaktovaný na 3.81 GHz, chladený Noctua NH-U12P SE2
• Základná doska: EVGA X58 FTW3 (Bios 77)
• RAM: 6GiB DDR3 Mushkin Blackline (1456 MHz, 7-7-7-21-1T, 1.45V)
• HDD: 500GB Samsung
• Zdroj: Enermax Infinity 650W
• DVD mechanika: Samsung
• Operačný systém: Windows 7 64bit, so všetkými dostupnými záplatami
• Monitor: Samsung SyncMaster 305T+ (30" LCD, max. rozlíšenie 2560x1600)
• Skrinka: SilverStone FT02B-W

Každá grafická karta je otestovaná vždy s novou inštaláciou operačného systému. Následne sú nahodené posledné updaty a ovládače. Všetky šetriace funkcie sú vypnuté.

Testované grafické karty a použité ovládače:

Pri testovaní SLI a CFX boli použité karty z predchádzajúcich dvoch recenzií. CFX HD 6870 (1. Gigabyte HD 6870, 2. Sapphire HD 6870), SLI GTX 460 (1. Gigabyte GTX 460 SOC, 2. Asus GTX 460 DirectCU TOP), SLI GTX 470 (1. Gigabyte GTX 470 SOC, 2. Asus GTX 470)

nVidia GeForce

• GeForce GTX 460 (675/1.350/900 MHz, 1 GiB GDDR5) @ WHQL 263.00
• GeForce GTX 470 (607/1.215/837 MHz 1,28 GiB GDDR5) @ WHQL 263.00
• SLI GTX 460 (675/1.350/900 MHz, 1 GiB GDDR5) @ WHQL 263.00
• SLI GTX 470 (607/1.215/837 MHz 1,28 GiB GDDR5) @ WHQL 263.00

AMD Radeon

• AMD Radeon HD 6850 (775/1.000 MHz, 1 GiB GDDR5) @ WHQL 10.12Preview
• AMD Radeon HD 6870 (900/1.050 MHz, 1 GiB GDDR5) @ WHQL 10.12Preview
• CrossFireX HD 6870 (900/1.050 MHz, 1 GiB GDDR5) @ WHQL 10.12Preview

Použité rozlíšenia v teste:

• 1.920 x 1.200
• 2.560 x 1.600

Každé rozlíšenie bolo otestované s 4xMSAA/8xMSAA a 16xAF. Pre náročnosť na grafický výkon je rozlíšenie 2.560 x 1600 doplnené o režim 1xMSAA. Testy sú vykonané vždy s maximálne možnými detailami, ktoré nám umožňujú jednotlivé hry nastaviť. Vyhladzovanie hrán a filtrovanie textúr je, pokiaľ to menu hry umožňuje, nastavené priamo v ňom. Ak nie, tieto nastavenia boli vynútené pomocou ovládačov grafických kariet. Pre minimalizovanie nepresnosti je každá grafická karta testovaná 3x vo všetkých testoch. Priebehy hier sú zaznamenávané vždy programom FRAPS.

Testované hry:

• Direct3D 9:
  • Call of Duty: Black Ops (verzia )
  • Mass effect 2 (verzia 1.2)

• Direct3D 10:
  • Just Cause 2 (verzia 1.1)
  • Anno 1404 (verzia 1.2.2619)
  • Crysis Warhead (verzia 1.1)

• Direct3D 11:
  • Metro 2033 (verzia 1.1)
  • Alien vs Predator (benchmark verzia 1.3)
  • Colin McRae: Dirt 2 (verzia 1.1)
  • S.T.A.L.K.E.R. Call of Pripyat (verzia 1.6.02)
  • Battlefield: Bad Company 2 (verzia 589035)

Syntetické benchmarky:

• Direct3D 11:
  • 3D Mark 11 (verzia 1.0.1)
  • Unigine Heaven (verzia 2.1)

Za poskytnutie 30" LCD monitora SyncMaster 305T+ ďakujeme spoločnosti SAMSUNG

Za poskytnutie hier Battlefield Bad Company 2 a Mass Effect 2 ďakujeme spoločnosti EA

Za poskytnutie benchmarku 3DMark 11 ďakujeme spoločnosti Futuremark

Nastavenie ovládačov grafických kariet:

Kvôli zachovaniu čo najväčšej zhody z hľadiska kvality obrazu bolo u sérii HD 6800 použité AI standard v režime HQ. Dôvod prečo neboli použité „default“ nastavenia (režim Quality) ako väčšina redakcií, je ich agresívnejšie nastavenie od Catalystov verzie 10.10 a tým zvýšenie výkonu o niekoľko percent. Momentálne ale nie je možné dosiahnúť identickosť obrazu porovnateľnú s GeForce kartami. Aj napriek takmer odstránenému AF bandigu u novej generácie, AMD karty trpia väčším shimmeringom textúr. Preblikávanie textúr je u HD 6800 s CCC 10.10 dokonca agresívnejšie ako to bolo u jeho predchodcu HD 5800. Nastavenie nVidia Control panelu je okrem zmeny LOD a manažmentu napájania ponechané v defaultných hodnotách. Viac v screenoch:

3DMark 11, Unigine Heaven

3DMark 11

3DMark 11 od spoločnosti Futuremark je najnovšia verzia veľmi obľúbeného benchmarku, ktorá v porovnaní so staršou verziou Vantage prináša využitie nových funkcií najnovšieho Direct X API od Microsoftu, konkrétne Direct3D 11 (teselácia, DC 5.0 a multithreading). Zmena nastala aj v teste fyziky, namiesto PhysX je použitý open-source Bullet Physics. Grafické karty sme testovali v režime Extreme Preset, ktorý z troch prednastavených režimov predstavuje svojím nastavením najvyššiu záťaž kladenú práve na grafickú kartu a v menej náročnom Performance Presete. Pre Extreme Preset je definované rozlíšenie 1920x1080 so zapnutým 4xMSAA a 16xAF. Pre Performance preset to je 1280x720 1xMSAA a 1xAF.

Unigine Heaven

Unigine Heaven bol pri svojom uvedení vôbec prvý syntetický benchmark využívajúci možnosti Direct3D 11 rozhrania. Okrem neho obsahuje podporu pre D3D 9, 10 ,11 a OpenGL. Najvýraznejšou časťou testu je hardvérová teselácia, ktorá je doplnená o SSAO, Parallax Occlusion Mapping, 64bit HDR rendering či DirectCompute. V poslednej verzii 2.1 bola pridaná podpora pre OpenGL 4.0 a techniky stereoskopickej projekcie. Výkon GPUs sme testovali s 4xMSAA, 16xAF v rozlíšeniach 1920x1200 a 2560x1600. Použité množstvo teselácie normal a extreme.

Alien vs Predator, Anno 1404

Alien vs Predator

Pre odtestovanie tejto hry používam voľne dostupný benchmark vo verzii 1.3, na ktorého spustenie nie je nutná nainštalovaná hra. Benchmark je na rozdiel od hry určený výlučne pre Direct3D 11 kompatibilný hardware. Tak ako hra je postavený na engine Asura a pre majiteľov D3D 11 kariet umožňuje použitie MSAA (4x), teselácie a Advance Shadow. Okrem iného hra podporuje aj technológiu Eyefinity od AMD. Priebeh benchmark scény je zaznámenávaný po dobu 100s pomocou programu FRAPS.

Anno 1404

Anno 1404 je realtime stratégia postavená na engine R3Dengine2, ktorý hre umožňuje využívať výhody Direct3D 10 a podporu viacjadrových procesorov. Okrem efektov ako Depth of Field, je hra po stránke FPS s novším štandardom o poznanie plynulejšia. Pri testovaní bola použitá scéna Cathedral city, známa z predchádzajúcich testov. 20s priebeh, počas ktorého je budovaná katedrála, je zaznamenávaný programom FRAPS. Počas neho boli všetky detaily na maxime, okrem vypnutého TAA.

Battlefield: Bad Company 2, Call of Duty: Black Ops

Battlefield: Bad Company 2

Dice s vylepšeným enginom Frosbite 1.5 priniesla do druhého dielu Bad Company okrem vylepšenia vizuálnej stránky (HBAO, Depth of Field, soft particles) vynovený deštrukčný model pod názvom Destruction 2.0. Ten je postavený na fyzikálnom engine Havok a v hre umožňuje zničiť obrovské množstvo detailov. Vývojári nezabudli na podporu Eyefinity od AMD. V teste je použitá jedna z najnáročnejších scén singleplayer časti s masívnymi explóziami, misia Crack The Sky. Priebeh zaznamenáva program FRAPS počas 60s akcie.

Call of Duty: Black Ops

Na novom pokračovaní Call of Duty pracovalo štúdio Treyarch, ktoré aj napriek starému enginu známeho z predchádzajúcej verzii World at War a mnohým kritikám, zaznamenalo obrovský úspech v predaji titulu Black Ops. Hra používa vylepšenú verziu enginu IW 3.0. Pre testovanie hry bola použitá predscriptovaná misia s názvom S.O.G, počas ktorej je priebeh po dobu 45s zaznamenávaný programom FRAPS.

Colin McRae: Dirt 2, Crysis Warhead

Colin McRae: Dirt 2

Závodná hra Dirt 2 od Codemasters beží na Ego Engine, ktorý podporuje aj najnovší Direct3D 11. Hra ako prvá zahŕňala podporu tohto štandardu. Reálnosť hry dotvára hardvérová teselácia vody, publika a vlajok, HDAO využívajúce DirectCompute, HDR osvetlenie, motion blur, Depth of Field a mnoho ďalších efektov. Testy prebiehali po dobu 60s v náročnej mape Malaysia.

Crysis Warhead

Príbeh z Crysis Warhead sa odohráva paralelne k dielu Crysis a je postavený na rovnakom Cryengine 2. V kampani sa dostane do roli bývalého člena SAS Delta Force Michaela Sykes-a, pod prezývkou Psycho. Počas nej bojujete proti nepriateľom zo Severnej Kórei a mimozemšťanom. Dej sa odohráva na rôznych miestach, ako napríklad džungľa, podzemný komplex, letisko a mnoho ďalších. Hra je aj napriek svojmu veku jedna z najnáročnejších vôbec. Testovanie prebiehalo v náročnej scéne From Hell’s Heart po dobu 30s.

Just Cause 2, Mass Effect 2

Just Cause 2

Pc verzia Just Cause 2 je založená na Avalanche Engine 2.0 a zahŕňa podporu len pre Direct3D 10. V hre sa dostanete na vymyslený ostrov Panau v juhovýchodnej Ázii, kde máte ako Rico Rodriguez za úlohu zvrhnúť diktatúru. Po stránke efektov je v hre implementované SSAO, soft shadows či motion blur. Majitelia nVidia kariet si okrem nich môžu vychutnať CUDA efekty v podobe krajších detailov vody alebo Bokeh filtra. Tie boli pri testovaní vypnuté. Testovaný úsek Chaos v kasíne je zaznamenaný FRAPSom počas 25s behu.

Mass Effect 2

Druhé pokračovanie akčnej hry Mass Effect využíva modifikovanú verziu Unreal Engine 3 použitého už v prvej časti. Vylepšenia nastali hlavne v technikách osvetlenia a kvalitnejších textúr. Hlavnou postavou príbehu je veliteľ Shepard, ktorý sa s organizáciou Cerberus snaží zachrániť ľudstvo. Pre testovanie výkonu grafických kariet je použitá save pozícia na planéte Aeia. FRAPS zaznamenáva priebeh po dobu 25s behu. Konfiguračný súbor hry je doplnený o riadky: "SmoothFramerate=False" und "UseVsync=False".

Metro 2033, S.T.A.L.K.E.R. Call of Pripyat

Metro 2033

Hra Metro 2033 je vytvorená podľa sci-fi románu ruského autora. Je založená na vlastnom engine od 4A. Svojou pokročilou grafikou v podobe viacerých efektov (Depth of Field, teselácia, SSAO, motion blur, soft shadows a mnoho iných) s kombináciou PhysX fyzikálneho enginu "predbehla" dobu. V hre Metro ste postavený do role Artyom-a, ktorý prežil atómovú vojnu a žije v podzemí. Jeho úlohou je dostať sa do mesta Polis. Testovanie prebieha počas útokov mutantov v misii Cursed, priebeh zaznamenáva FRAPS po dobu 30s.

S.T.A.L.K.E.R. Call of Pripyat

Dej tretieho pokračovania akčnej FPS hry od ukrajinského GSC Game World sa odohráva krátko po Shadow of Chernobyl. Hra beží na X-Ray engine 1.6, v ktorom je doplnená podpora o Direct3D 11 (teselácia a vylepšené tiene). Pre fotorealistickú grafiku okrem nich využíva napríklad SSAO, HBAO, Depth of Field(viac tu). Testovacia scéna z mesta Pripyat je zaznamenávaná FRAPSom po dobu 30s behu.

Spotreba, hlučnosť a teploty

Kvôli tomu, že v teste boli zväčša nereferenčné verzie, je ťažko hodnotiť SLI v podaní GTX 460 a GTX 470 či už z hľadiska hlučnosti, spotreby a teplôt. Preto ich namiesto grafov opíšem tentoraz len slovne. Hodnoty CFX HD 6870 zodpovedajú referenčným verziám (1. Gigabyte HD 6870, 2. Sapphire HD 6870). SLI GTX 460 vytvorilo 1. Gigabyte GTX 460 SOC, 2. Asus GTX 460 DirectCU TOP a SLI GTX 470 ~ 1. Gigabyte GTX 470 SOC, 2. Asus GTX 470.

Spotreba

Meranie spotreby prebiehalo s pomocou meracieho prístroja Voltcraft Energy Monitor 3000 v troch druhoch prevádzky. Najprv bola zmeraná spotreba celej zostavy (bez monitora) v režime bez záťaže (2D), 10minút po nabootovaní operačného systému Windows 7 64bit so zapnutou Aero plochou. Následne prebehlo meranie 3D spotreby v testovanej scéne hre Crysis pri rozlíšení 1920x1200 s 4xMSAA/16xAF. Posledné meranie prebiehalo po dobu 15minút v programe Furmark. Testovanie bolo v rozlíšení 1280x1024 1xMSAA, 1xAF a Xtreme Burning Mod. Táto hodnota predstavuje tzv. "worst case" hodnotu, maximálne vyťaženie grafickej karty.

Spotrebu v idle dokázalo najlepšie skrotiť AMD, kombinácia dvoch referenčných HD 6870 spotrebovala 149W. Spotreba dvoch nereferenčných GTX 460 prevyšovala AMD karty o 21W, potrebovali až 170W. U GTX 470 sa zastavila až na hranici 208W.

Pri 3D sa situácia opakuje so zvýšenými rozdielmi. CFX HD 6870 spotrebovalo v hre Crysis Warhead 407W, SLI GTX 460 476W a dve GTX 470 až 545W.

Vo furmarku si CFX HD 6870 vypýtalo 502W, SLI GTX 460 546W. Pre odmeranie spotreby dvoch GTX 470 som nenašiel odvahu kvôli zdroju.

Hlučnosť

Meranie hlučnosti grafických kariet s pomocou hlukomeru Voltcraft SL-100 prebiehalo v rovnakých režimoch ako to bolo pri meraní spotreby. Teda 2D režim 10minút po nabootovaní systému, 3D počas hry Crysis a 15minút vo Furmarku. Vo všetkých prípadoch boli vypnuté nainštalované ventilátory v skrini. Zdrojom hluku bol disk, zdroj Enermax Infinity 650W so zregulovanou Noctuou P12-1300 na 750rpm a tiež zregulovaný CPU chladič NH-U12P s jedným ventilátorom P12-1300. Meranie bolo uskutočnené 20cm od skrinky SilverStone FT02B-W s otvorenou bočnicou.

Hlučnosť v Idle bola u všetkých kombinácií veľmi podobná, 39.5dBA pre CFX HD 6870, 39.6dBA pre SLI GTX 470 a 39.9dBA pre SLI GTX 460.

Hlučnosť v hre Crysis bola ako tak akceptovateľná len u CFX HD 6870. Hodnota hluku v 3D činila 50.6dBA. Pri SLI GTX 460 a 55.8dBA ma mierne začala bolieť hlava, ale to som ešte nevedel čo príde s dvoma GTX 470. Hlučnosť 64.5dBA bola strašidelná, pričom hluk vytvárala z veľkej časti len referenčná verzia.

Vo furmarku to bolo hrozné u každej z konfigurácií. 60.7dBA pre CFX HD 6870 a 63.2dBA pre SLI GTX 460. SLI u GTX 470 nebolo zmerané kvôli zdroju.

Teploty

Meranie teplôt naväzuje na meranie spotreby, počas ktorého sú teploty pre jadro grafických kariet odčítavané v programe GPU-Z a MSI Afterburner. 

CFX HD 6870 (1. Gigabyte HD 6870, 2. Sapphire HD 6870), SLI GTX 460 (1. Gigabyte GTX 460 SOC, 2. Asus GTX 460 DirectCU TOP), SLI GTX 470 (1. Gigabyte GTX 470 SOC, 2. Asus GTX 470).

Zhrnutie výsledkov, záver

Škálovanie SLI a CFX

CFX 6870 škáluje v situáciách, kde nie je limitované procesorom, zvačša nad 90%. V hrách Just Cause 2, Alien vs Predator a Metro 2033 je to takmer 100%. V hre Anno 1404 v rozlíšení 1920x1200 limitoval CFX procesor i7 na frekvencii 3.81GHz.

Zisky SLI GTX 460 boli podobné ako vyššie spomunuté riešenie, vo väčšine prípadoch nad 90%. Najlepšie výsledky podáva v hrách Mass Effect 2 a S.T.A.L.K.E.R Call of Pripyat. SLI GTX 460 bolo CPU limitované v hre Anno 1404 pri 1920x1200 v menšej miere ako CFX HD 6870.

SLI GTX 470 malo menšie prepady pri škálovaní vo vyšších rozlíšeniach, kedy prvým dvom riešeniam dochádzala Vram. Na druhej strane ju častejšie brzdil procesor v nižších, hlavne v hre Anno 1404, Battlefield: Bad Company 2 a Call of Duty Black Ops.

Výkon

Do celkového hodnotenia sme brali do úvahy len testy z 10hier prerátané individuálne na percentá. 100% výkonu reprezentuje karta s najvyššími percentuálnymi ziskami z minulej recenzie.

Výhoda CFX HD 6870 je hlavne v prevádzkových vlastnostiach. Kým hra nevyžaduje veľa pamäte, je na tom toto riešenie výkonovo podobne ako SLI GTX 470. Pri tomto výkone má ale omnoho lepšie teploty jednotlivých kariet, hlučnosť v 3D a spotrebu vo všetkých druhoch prevádzky. Spotreba je lepšia aj v porovnaní s SLI GTX 460.

Najväčší problém SLI GTX 460 a SLI GTX 470 je vo vysokej spotrebe v 2D, aj 3D, obrovskej hlučnosti a u SLI GTX 470 aj vo vysokých teplotách.

Aj napriek lepším výsledkom v porovnaní s cenovo podobnými single-čip kartami, majú pre mňa Multi-GPU stále viacej mínusov ako plusov. Ak by som sa rozhodoval medzi Multi-GPU a Single, určite uprednostním druhé riešenie na úkor pár % výkonu. Okrem problémov z úvodu sú Multi-GPU riešenia závislé od ovládačov. V dnešnej dobe sú na tom obaja výrobcovia po tejto stránke podobne. AMD začalo vydávať pravidelne CF profily, na ktoré už nie je nutné čakať s príchodom nových ovládačov. Zhrnutie kladov a záporov:

Vďaka patrí spoločnostiam: ASUS za zapožičanie kariet GTX 460 DirectCU TOP a GTX 470

GIGABYTE za zapožičanie GTX 460 Super Overclock, GTX 470 Super Overclock a HD 6870

a SAPPHIRE za zapožičanie HD 6870