Введение

Итальянский физик Энрико Ферми запомнился нам, как одна из ключевых фигур «Манхэттенского проекта», который дал миру первую атомную бомбу. В честь него Nvidia назвала свою новейшую архитектуру Fermi, вот уже полгода будоражащую воображение всех геймеров и тестеров. Недавно Fermi, наконец воплотилась в материи, представ перед нами в виде видеокарты GeForce GTX 480 – надежды и опоры NVidia в конкурентной борьбе с ATI.

Изначально кодовым именем платы было GF100, архитектура не раз задерживалась и не раз мы получали обнадеживающие обрывки информации, однако монументальный долгострой Nvidia был наконец закончен и прибыл в тестовую лабораторию зарубежного издания MaximumPC. Видеокарта оснащена 1,5Гб скоростной оперативной памяти DDR5 и экзотической системой охлаждения на медных тепловых трубках. Удивляет в этой видеокарте не только время, затраченное на ее изготовление, но и ее размеры и энергопотребление – Nvidia удалось разместить три миллиарда транзисторов на плату длиной 26,7 сантиметров, а ее энергопотребление составляет внушающие 250 Ватт. По энергопотреблению эта карта – настоящий монстр!

Сможет ли долгожданный флагман Nvidia захватить корону короля видеокарт? Стоит ли этот продукт своих денег?

Архитектура Fermi

Nvidia спроектировала архитектуру GTX 480 как говорится «с нуля», как полностью новую архитектуру. Целью было объединение графической производительности высшего класса с огромной вычислительной мощью GPU, которую можно было бы пустить «в помощь» обычным приложениям. Изначально архитектура задумывалась как модульная, состоящая из группы арифметическо-логических устройств (“ядер CUDA”) собранных в блоки (по 32 АЛУ в блоке), также в каждом блоке наличествует текстурный кэш, память, большой файл регистров, планировщик и PolyMorph Engine, как называет это Nvidia. Каждый из этих блоков называется потоковым мультипроцессором или SM.

Прежнее поколение графических процессоров поддерживает DirectX 10 и не поддерживает DirectX 11, в котором радикально улучшена производительность текстурирования и фильтрации. В новом DirectX появилась масса фишек и эффектов, улучшающих картинку – вроде карт нормалей (normal mapping) позволяющих создать иллюзию высокой детализации на плоских текстурах.

DirectX 11 поддерживает аппаратную теселляцию. Аппаратная теселляция работает с базовым набором геометрии, усложняя модель процедурным генерированием дополнительных полигонов. При приближении объекта к камере модель увеличивает количество треугольников и становится более реалистичной – у персонажей появляются морщинки на лице, у монстров мелкие детали на туловище и так далее.

С аппаратной теселляцией округлые по задумке поверхности становятся на самом деле округлыми, сцена усложняется, но при этом среднее количество треугольников в ней остается умеренным.

Аппаратный тесселятор, который встроен в PolyMorph Engine полностью совместим с DirectX 11.

Улучшения качества картинки

NVidia 480 GTX имеет увеличенное количество текстурных блоков и блоков растровых операций (ROP), также как и общую увеличенную вычислительную мощь благодаря массе потоковых мультипроцессоров. Все это позволяет видеокарте поднять эффекты вроде полного антиалиасинга сцены (Anti Aliasing) на новый уровень. Nvidia заявляет, что в большинстве игр можно будет включить AA на 8x, при этом производительность лишь слегка упадет по сравнению с режимом 4x AA. Новый графический процессор также оснащен другими методами сглаживания AA вроде 32-кратного CSAA (coverage sample anti-aliasing).

Благодаря аппаратной теселляции возможна отрисовка видеокартой реалистичных волос

Как и при представлении прошлых графических чипов от Nvidia, компания говорит о повышенной производительности GPU. В данном случае эта производительность выливается в картинку лучшего качества, физику и эффекты пост-процессинга, красивее станет вода, зеленее станет трава.

GeForce 480 GTX

В январе Nvidia говорила о чипе с 512 ядрами CUDA. Как вышло с выпуском 480 GTX, ядер оказалось всего 480 – один потоковый мультипроцессор с 32 АЛУ отключен. Даже если учесть то, что при производстве использовался 40-нм технологический процесс, графический чип GTX 480 оказался довольно массивным. Возможно, Nvidia пришлось отключить один SM из-за проблем с электропитанием – GTX 480 итак потребляет 250 Ватт при полной загрузке, что делает ее одной из самых прожорливых из когда либо созданных видеокарт.

Обратите внимание, что число “480” в названии GTX 480 не указывает на количество ядер CUDA. Помимо 480 модели Nvidia запустила модель GeForce GTX 470, которая поставляется с 448 активными АЛУ.

Что еще примечательно кроме поражающего числа транзисторов, это количество текстурных блоков и блоков растровых операций, оно превышает количество соответствующих блоков доступных в Radeon HD 5870. Также стоит отметить максимальную расчетную тепловую мощность. В GTX 480 она равна 250 Ваттам, что на 62 Ватта больше, чем у Radeon HD 5870. На практике разница составила еще больше.

Электропитание и гнезда

Учитывая то, что новые карты потребляют огромное количество энергии и выделяют столько же тепла, Nvidia уделила немало внимания на проектирование изощренного кулера основанного на тепловых трубках, призванного удержать графический процессор и видеопамять от превышения максимальной рабочей температуры равной 105 градусам по Цельсию. Когда загружаешь видеокарту на всю катушку, вентилятор, установленный на кулере, начинает вращаться и создает довольно громкий шум, однако этот шум не выше, чем при работе двухпроцессорно AMD Radeon HD 5970. Но при этом кулер заметно громче, чем у однопроцессорной Radeon HD 5870.

Хорошо продуманная система охлаждения позволила Nvidia построить видеокарту длиной всего в 26,7 сантиметров, она несколько короче видеокарты Radeon HD 5870 и намного короче флагмана ATI – Radeon HD 5970. Однако, учитывая немалый выброс тепла, покупателям стоит удостовериться в том, что в их корпус поступает достаточно свежего воздуха. Nvidia рекомендует для GTX 470 блок питания с мощностью минимум 550 Ватт и минимум 600 Ватт для 480 GTX. Семпл видеокарты 480 GTX, который попал в MaximumPC на тестирование, использовал пару гнезд дополнительного питания PCI Express – 8-штырьковое и 6-штырьковое.

В отличие от карт AMD, к новым видеокартам Nvidia можно подключить лишь два дисплея. Все карты доступные на данный момент имеют двойные выходы DVI и один коннектор mini-HDMI. Любой из двух коннекторов может быть использован для работы с двумя дисплеями. К сожалению данные видеокарты не поддерживают порт DisplayPort.

Сколько просят за все это технологическое чудо, мы уже не раз писали в нашей новостной ленте. Рекомендованная цена Nvidia за 480 GTX составляет 499$, тогда как за 470 GTX придется отдать поменьше — 349$. Посмотрим, как поведут себя цены на реальном рынке.

Один из самых интересных вопросов здесь – когда появится возможность купить одну из таких видеокарт? Слухи говорят о том, что компания имеет некоторые сложности с производством чипов Fermi. Однако, Nvidia категорически «отбрыкивается», заявляя, что в день запуска будут доступны «десятки тысяч» видеокарт. Как выяснить правду? Очевидно — подождать дня запуска.

В конце концов, 480 GTX предлагает достойную производительность на однопроцессорной видеокарте, и рекомендованная розничная цена не выглядит завышенной. Конечно, здесь не хватает технологии AMD Eyefinity и в ваттах карта потребляет много больше своего основного однопроцессорного конкурента от AMD. Но достаточно ли увеличенной производительности, чтобы вернуть доверие геймеров к NVidia? В конечном счете, если эффективность будет высокой, то почему бы не принять большую потребляемую мощность? Однако, производительность Radeon HD 5870 все еще очень высокая, а карта стоит дешевле NVidia GTX 480 на 100$, потребляя при этом намного меньше электроэнергии. Интересно будет выяснить, кто же все-таки «круче». И покончить тем самым с вопросом «стоила ли игра NVidia свеч?».

GTX 480: Лучая однопроцессорная производительность

Тестовая система, на которой производились тесты GTX 480 имела следующую конфигурацию:

• Процессор Core i7 975 на частоте 3,3ГГц
• 6 Гигабайт оперативной памяти DDR3 работающей на 1333МГц
• Дисковая подсистема: винчестер Seagate 7200.12 объемом 1Тб и оптический привод LG Blu-ray
• И все это на материнской плате Asus P6X58D Premium
• В роли блока питания выступил Corsair TX850w мощностью 850 ватт
• В качестве бенчмарков выступят 3DMark Vantage (интереса ради), FutureMark 3D а также куча игр, которые и откроют нам всю правду.

В MaximumPC протестировали шесть разных видеокарт, само собой, включая Radeon HD 5870. Также были включены результаты тестов других видеокарт Nvidia, в том числе агрессивно разогнанной eVGA 285 GTX SSC и референсной 295 GTX. В тесте поучаствовала и двухпроцессорная видеокарта HIS Radeon HD 5970 (в которой работают два GPU от Radeon HD 5870).

По большей части, Radeon HD 5970 была лучшей в большинстве бенчмарков. Но есть и интересные результаты, например, недавно вышедший тест Unigine 2.0 DX11. Если повысить теселляцию до уровня “extreme”, GTX 480 обходит двухпроцессорную карту от AMD.

1920×1200, 4xAA

Давайте проверим производительность видеокарты на разрешении 1920×1200 пикселей и 4xAA (пока).

("NA" говорит об отсутствии поддержки видеокартой DirectX 11)

GTX 480 опередила видеокарту Radeon HD 5870 примерно в половине бенчмарков, и отстала во второй половине. Но там, где она опередила флагман ATI, разрыв был определенно большим.

Но GTX 480 очень сильно «опережает» карту от ATI в другом тесте – тесте на энергопотребление. «Опережает» в данном случае не в лучшую сторону. В холостом режиме работы система потребляла 165 Ватт с видеокартой GTX 480, что является определенного рода рекордом, который побила лишь двухпроцессорная HD 5970, с ней система потребляла в простое 169 Ватт. Как бы то ни было, при полной загрузке 480 GTX потребляла 399 Ватт (!!!) – на 35 Ватт больше 5970 и на целых 130 Ватт больше, чем Radeon HD 5870 на стандартной частоте.

Но это не все, теперь мы посмотрим, как карты повели себя в более жестких условиях.

1920×1200, 8xAA

Поднимем уровень полноэкранного сглаживания до 8x AA и посмотрим что произошло. Заметьте, что бенчмарки Dawn of War 2: Chaos Rising и Call of Pripyat выпали из списка, потому как они не поддерживают восьмикратного антиалиасинга.

("NA" говорит об отсутствии поддержки видеокартой DirectX 11)

Что интересно, так это моментальное падение производительности с включением восьмикратного AA у всех карт кроме GTX 480. Двухпроцессорный Radeon HD 5970 все еще лидирует в подавляющем большинстве тестов, но если не учитывать двухпроцессорных видеокарт, GTX 480 выходит чистым победителем во всех игровых бенчмарках кроме более старого теста Crysis.

Так что заявления Nvidia по поводу незначительного падения скорости при включении режима 8xAA более или менее похожи на правду. С картами Nvidia еще более интересно включить CSAA с прозрачным AA, если конечно игра поддерживает такой режим.

В конечном итоге, карта 480 GTX в текущем состоянии и с текущими драйверами по цене позиционируется примерно правильно – особенно если учесть, что вы можете купить одну за 499$. Она примерно на 100$ дешевле двухпроцессорной Radeon HD 5970, при этом пользователи не будут иметь проблем с двумя графическими процессорами. Стоя на 100$ видеокарты Radeon HD 5870, обозреваемая видеокарта является самой производительной однопроцессорной видеокартой на данный момент. Если все что вам нужно, это чистая производительность – включите самый высокий доступный AA в игре, 480 GTX покажет на что способна.

Но нерешенным вопросом здесь остается дикое энергопотребление. Производительность – один из главных параметров оценки видеокарты, однако при этом нельзя сбрасывать со счетов энергопотребление. GeForce 480 GTX выдает высочайшие фреймрейты, однако, цена выражающаяся в ваттах/FPS может стать для некоторых слишком высокой.

Роль, которую играют драйверы

Драйверы – это то самое волшебное программное обеспечение, которое заставляет работать крутые видеокарты. И драйверы очень сильно влияют на производительность видеокарты. Не секрет, что AMD выпустила недавно свою новую версию драйверов – Catalyst 10.3, в которой довольно заметно повысилась производительность многих популярных игрушек. У AMD в запасе было целых 9 месяцев, которые компания провела в шлифовке и твикинге драйверов DirectX 11.

Видеокарта 480 GTX оказалась удивительно медленной в нескольких играх, в то время, как результаты в других тайтлах были очень некислыми. По большей части такая разница в тестах может быть из-за того, что некоторые игры активно используют центральный процессор, например, в стратегиях реального времени.

Как Nvidia, так и AMD имеет большой штат инженеров, работающих над написанием и отладкой драйверов. AMD выпускает драйверы примерно раз в месяц, однако выходят и хотфиксы, повышающие производительность новых популярных игр. Nvidia же не имеет какой-то более менее строгой периодичности в выпуске драйверов, однако компания увеличила частоту выпуска драйверов в прошлом году, так как появились DirectX 11 и Windows 7.

Разработка драйверов для полностью новой архитектуры – это сложный процесс, и во время запуска невозможно использовать весь ее потенциал сразу. Как мы видели, в случае с Catalyst 10.3, иногда новый драйвер может сделать уже существующую карту намного быстрее.

Средний FPS против минимального FPS

Несколько лет назад компания Intel инициировала исследование, целью которого было выяснить, в какой момент падение фреймрейта оказывает на пользователя негативное влияние, то есть в какой момент игра перестает его вовлекать в игровой мир. Это исследование показало два интересных результата. Первым результатом стало утверждение, что если игра поддерживает фреймрейт выше 45 fps, то игрок остается полностью погруженным в мир игры. Другим интересным фактором стали данные по резким перепадам фреймрейта.

Если вы, скажем, долго играете на фреймрейте 100fps, а затем игра резко сбрасывает фреймрейт до 48 fps, вы это замечаете, и это сильно отвлекает, даже тогда, когда вы находитесь за волшебной планкой в 45 fps.

Вы можете использовать теселляцию для генерации большого числа избыточных деталей, а вычислительную мощность GPU для создания реалистичной физики

Дизайнеры, создающие современные игры затрачивают целую уйму времени на каждую сцену, чтобы избежать резких перепадов фреймрейта. Несмотря на это, благодаря самой природе компьютерных игр и огромному выбору процессоров и видеокарт, резкие падения и перепады FPS в современных играх являются все еще большой проблемой. У каждого разработчика стоит задача свести этот эффект к минимуму.

Одним из старых бенчмарков, который уже практически не используется в тестах является стратегия RTS World in Conflict. Несмотря на то, что ее больше не используют при тестировании, ее стоит проверить на предмет этих эффектов с перепадами FPS. В данной игре имеется встроенный бенчмарк, а в этом бенчмарке имеется полоска в реальном времени отображающая FPS. Наблюдать за падением этой полоски в красную зону (очень низкий фреймрейт) в то время, как массивные взрывы разбрасывали кучу осколков было очень интересно.

Поэтому мы рады высоким средним фреймрейтам (100 FPS например), которые гарантируют, что фреймрейт в процессе игры не упадет ниже 45 FPS, хоть он и будет периодически падать, от этого никуда не уйти.

Что поддерживает Direct X 11?

Похоже на то, что разработчики компьютерных игр принимают DirectX 11 быстрее, чем прошлые версии DirectX. Этому способствует несколько причин. Даже если у вас нет видеокарты с поддержкой DX11, установка DX11 увеличит производительность, так как библиотеки теперь плотно поддерживают многопоточность.

На данный момент имеется несколько игр, которые вышли совсем недавно и поддерживают DirectX 11:

• Metro 2033. Шутер от первого лица изготовленный нашими соотечественниками. Имеет очень детальную графику и очень запоминающуюся атмосферу, а эффекты освещения и вовсе прекрасны.
• DiRT 2. Недавно покупатели видеокарт AMD серии HD 5800 получили купоны на игру DiRT 2. Гоночная игра предоставляет очень детальную графику и прекрасные эффекты вроде воды.
• S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat. Сиквел оригинального STALKER’а. Выглядит неплохо, со времени Clear Sky появились кое-какие улучшения в графическом плане. Теселляция позволяет еще больше погрузиться в игру.
• Aliens vs Predator: Новый релиз многоуважаемого тайтла от Rebellion и SEGA также использует аппаратную теселляцию, что делает чужих еще более реалистичными и пугащими.

Ниже представлены спецификации двух новых видеокарт на архитектуре Fermi и одной карты от AMD для сравнения: