Wydajność kart graficznych ≠ wydajność kart graficznych
Już wielokrotnie podchodziliśmy do tematu sposobów testowania kart graficznych i procesorów w grach. Wbrew pozorom nie jest to proste zagadnienie. Najlepszym przykładem jest porównanie wyników Radeona R9 290X i GeForce'a GTX 780 z tych oto trzech artykułów:
- GeForce GTX 970 – test (19 września 2014 r., Core i7-4770K @ 4,5 GHz).
- Radeon R9 290X kontra GeForce GTX 780 (22 maja 2014 r., Core i5-4690).
- Radeon R9 290X – test kart niereferencyjnych (19 grudnia 2013 r., Core i7-2600K @ 4,7 GHz).
Choć trudno te wyniki bezpośrednio porównywać, gdyż nie zawsze częstotliwości taktowania kart są takie same, Radeon R9 290X na tle GeForce'a GTX 780 lub 780 GHz (mocno przyspieszony GTX 780) wyraźnie traci w drugim z wymienionych testów. Z czego wynikają różnice?
Oczywiście, jednym z powodów są sterowniki kart graficznych, które cały czas są modernizowane. Druga kwestia to procesor. Wieść gminna niesie, że Nvidia optymalizuje swoje oprogramowanie pod kątem procesorów Intel Haswell (platformą w trzecim teście był Sandy Bridge). Jeszcze nie sprawdzaliśmy tego szczegółowo, ale niebawem to zrobimy. Trzecia i w sumie najważniejsza – temat dzisiejszej publikacji – to wydajność procesora i jej wpływ na wydajność kart graficznych, a dokładniej: na relacje między nimi. Radeon R9 290X największą stratę do karty Nvidii zaliczył właśnie we współpracy ze stosunkowo wolnymi procesorami: Core i5-4690 (standardowo taktowanym) i AMD FX-8320 (podkręconym do 4,7 GHz). Dlaczego? Czas na mały powrót do przeszłości, do testu kart graficznych i procesorów w grze Battlefield 4 (opublikowanego 29 października 2013 r., jeszcze przed aktualizacją wprowadzającą obsługę Mantle).
W testach kart graficznych pokazaliśmy taki oto wykres:
Wprawne oko zauważy, że zestaw GeForce GTX 770 + Core i5-4670K @ 4,5 GHz jest szybszy od GTX-a 780 w tandemie ze standardowo taktowanym Core i5-4670K. Jednocześnie w razie użycia tego procesora (niepodkręconego) nie ma w zasadzie różnicy, czy karta graficzna to GTX 770 czy GTX 780, bo i tak wydajność będzie bardzo zbliżona. Podobnie jest w przypadku AMD FX-8350 (niezależnie od jego taktowania). Taka sytuacja występuje wtedy, gdy procesor ogranicza wydajność i szybsza karta graficzna już nic nie zmieni (szczegółowy opis).
Jeszcze bardziej interesująca jest analiza wydajności kart AMD. Radeon R9 290X nawet w połączeniu z najszybszym procesorem (Core i5-4670K @ 4,5 GHz) i tak jest wolniejszy od GeForce'a GTX 770/780 współpracującego ze standardowo taktowanym Core i5-4670K. Wyniki te jasno wskazują, że to sterowniki Nvidia GeForce lepiej wykorzystywały procesor, osiągając wyższą wydajność w sytuacji, gdy ogranicza on wydajność, czyli na przykład w czasie walki. Dlaczego to takie ważne?
Testować wydajność można na „wycieczkach krajoznawczych”, ale też w trakcie potyczek. Obszerniej pisaliśmy o tym w artykule o miejscach testowych w grach. Naszym zdaniem istotniejsze z punktu widzenia komfortu rozgrywki i w ogóle dla przejścia gry są momenty, gdy trzeba z kimś walczyć, przeprowadzić jakąś akcję itd. W końcu 15 kl./s podczas spaceru przez las z wioski A do wioski B w sumie nie przeszkodzi zanadto w ukończeniu przygody. Taka sama liczba klatek podczas prób anihilacji wrogów może oznaczać, że właśnie na próbach się skończy, bo przy takiej płynności skuteczne celowanie jest praktycznie niemożliwe, a przynajmniej mocno utrudnione. Właśnie z tego powodu do swoich testów coraz częściej wybieramy miejsca, w których coś się dzieje i trzeba się na tym skupić.
Wróćmy jeszcze do sterowników. Warto też pokazać sytuacje odwrotną:
Ta sytuacja również należy już do przeszłości, gdyż jak wiemy, Nvidia wreszcie poprawiła współpracę swoich kart z procesorami dwuwątkowymi. Widać jednak wyraźnie, że układ dwurdzeniowy pozwalał wykazać zdecydowanie wyższą wydajność Radeona R9 290X. Ten sam test, te same ustawienia, ta sama wersja gry i sterowników, ale zmieniamy procesor – i GeForce GTX 780 jest szybszy od 290X.
Dlaczego to wszystko jest ważne?
„Czy mój procesor wystarczy do karty graficznej X?”
To pytanie często się pojawia na forach dyskusyjnych. Według społeczności komputerowej istnieje złoty środek – karta graficzna optymalna do danego procesora. My jesteśmy przeciwni tego typu uproszczeniom, bo jak już wykazaliśmy, wszystko zależy od gry. Inaczej będzie to wyglądać w Metro: Last Light, a inaczej w Battlefield 4. Wiele osób ma w komputerze starszy procesor, którego jeszcze nie chce się pozbywać, ale kartę graficzną – owszem, chętnie wymieni. Nie ma się co dziwić, gdyż kupiony w 2011 roku Core i5-2500K (szczególnie podkręcony) wciąż jest bardzo wydajny, a karty z tamtego okresu (GeForce GTX 580 lub Radeon HD 6970) – już nie bardzo. Dodatkowo gracze, którzy obecnie kupują gotowe komputery do gier, nie zawsze podkręcają podzespoły, jak również nie zawsze wybierają procesory pozwalające mocno się przyspieszyć (choćby za sprawą odblokowanego mnożnika). Już wykazaliśmy (odpowiednie odnośniki zamieściliśmy na początku tej strony), że testy kart graficznych przeprowadzone w konfiguracji z najszybszym obecnie procesorem (oczywiście odpowiednio podkręconym) nie są reprezentatywne dla konfiguracji wyposażonych w wolniejsze procesory. A to już sporo zmienia i wymaga dalszej analizy.
Właśnie dlatego powstał ten artykuł. Sprawdzamy w nim na przykładzie dwóch kart graficznych: MSI Radeon R9 290X Lightning oraz Asus GeForce GTX 970 Strix, który producent GPU lepiej optymalizuje sterowniki pod kątem nowoczesnych procesorów. Niejako przy okazji się okaże, która konfiguracja jest optymalna.
Zestaw testowy i procedura
We wszystkich testach, w których w użyciu była pamięć DDR3, stosowaliśmy moduły DDR-1600 działające z opóźnieniami 8-8-8-24 1N.
Płyta główna LGA1150 | Asus Maximus VII Ranger | www.asus.com |
Płyta główna AM3+ | Asus Sabertooth 990X R2.0 | www.asus.com |
Pamięć (RAM) DDR-3 | G.Skill Ripjaws Z 8 GB F3-17000CL9Q-16GBZH | www.gskill.com |
Nośniki SSD | 2 × SSD Crucial M500 960 GB | www.crucial.com |
Karta graficzna #1 | Asus GeForce GTX 970 DirectCU 2 OC | www.asus.com |
Karta graficzna #2 | MSI R9 Radeon 290X Lightning | www.amd.pl |
Podkładka | SteelSeries Experience I-2 | steelseries.com |
Myszka | SteelSeries Sensei MLG | steelseries.com |
Zasilacz | Corsair TX 850 W | www.corsair.com |
Obudowa | Corsair Graphite 600T | www.corsair.com |
Użyliśmy systemu operacyjnego Windows 8.1 w wersji 64-bitowej.
Użyte sterowniki:
- AMD Catalyst 14.12 Omega
- Nvidia GeForce 344.75 WHQL.
Arma 3
W Arma 3 sterowniki obydwu producentów zachowują się podobnie. Dopiero mocno przyspieszone procesory Core i5 i Core i7 z rodziny Haswell zapewniają płynność znacznie powyżej 30 kl./s.
Assassin's Creed: Unity
Od wydania gry Assassin's Creed: Unity minął już przeszło miesiąc. Pojawiły się aktualizacje mające poprawić wydajność, a AMD i Nvidia już udostępniły sterowniki zoptymalizowane pod kątem tej gry. Z poniższego wykresu można wyczytać dwie informacje. Pierwsza to ogólna przewaga GeForce'a GTX 970 OC nad również przyspieszonym Radeonem R9 290X. Wskazują na to wyniki osiągnięte w tandemie z podkręconymi Core i5 i Core i7. Rezultaty we współpracy z układami FX-8350 i FX-9590 wskazują, że sterowniki Nvidii są o kilkanaście procent lepsze w wykorzystaniu mocy procesora. Potwierdzają to wcześniej przeprowadzone przez nas testy.
Battlefield 4
Choć Battlefield 4 jest z nami już przeszło rok, wydawca wciąż go aktualizuje, podobnie jak producenci układów graficznych nadal optymalizują z myślą o nim swoje sterowniki. Gra udostępnia tryb Mantle, dlatego Radeona R9 290X przetestowaliśmy zarówno w trybie DirectX (domyślnym), jak i właśnie z użyciem techniki AMD. Rezultaty podzieliliśmy na kilka wykresów, by łatwiej było je analizować.
Mantle znacząco poprawia płynność w miejscach, w których wydajność zależy od możliwości procesora. Poprawa osiągów wynosi od mniej więcej 20% do około 40%. To sporo. Wystarczy spojrzeć na drugi wykres, na którym nawet najwolniejszy Core i5-4460 po użyciu Mantle jest i tak szybszy od podkręconego do 4,5 GHz Core i7-4770K w trybie DirectX. Z drugiej strony Nvidia już w trybie DirectX zapewnia podobną wydajność jak AMD w Mantle. Gdy procesor to Core i5, Nvidia przegrywa o mniej więcej 10%, ale po użyciu Core i7 wygrywa o kilka procent, a FX-y we współpracy z kartą tej firmy radzą sobie o kilkanaście procent lepiej.
Call of Duty: Advanced Warfare
Najnowsza część serii Call of Duty bardzo kiepsko współpracuje z kartami AMD Radeon, zwłaszcza w miejscach, w których wydajność zależy od możliwości procesora. Problem ten występuje już od chwili wydania gry i AMD niewiele w tej sprawie zrobiło. Najwolniejszy procesor w zestawieniu, FX-8350, w konfiguracji z kartą Nvidii jest i tak szybszy nawet od podkręconego do 4,5 GHz Core i7-4770K w parze z Radeonem R9 290X OC.
Cywilizacja V
Cywilizacja V to wciąż bardzo popularna gra i jak się okazuje, bardziej wymagająca od przedstawionego stronę dalej następcy. Sterowniki AMD Catalyst działają w niej gorzej o kilkanaście procent. Radeon R9 290X w tandemie z przyspieszonym procesorem Core i5/i7 jest porównywalnie wydajny jak GeForce GTX 970 we współpracy ze standardowo taktowanym Core i5-4690K lub Core i7-4770K.
Civilization: Beyond Earth
Civilization: Beyond Earth to kolejna gra w naszym zestawieniu, która może działać w trybie Mantle. To dobrze, że taki tryb jest dostępny, gdyż wydajność kart AMD w trybie DirectX jest naprawdę niska, wystarczy spojrzeć na drugi wykres na tej stronie. Po przełączeniu się z DirectX na Mantle wydajność rośnie o 80–100%! Ponownie się okazuje, że Nvidia już w DirectX zapewnia porównywalną wydajność: gorszą o kilka procent w razie użycia Core i5, niemal identyczną w przypadku Core i7 i lepszą o kilka procent po zastosowaniu AMD FX-8000/9000.
Crysis 3
Crysis 3 to wciąż bardzo dobry benchmark sprzętu komputerowego. Mimo że gra była tworzona pod patronatem AMD, lepsze wykorzystanie procesorów zapewniają sterowniki Nvidia GeForce. Różnica zwykle wynosi 20% (w pierwszym miejscu testowym), choć FX-y osiągają wyniki lepsze aż o 50%.
Far Cry 4
W Far Cry 4 sterowniki AMD są gorsze nawet o 35%. Radeon R9 290X OC z Core i5-4690K @ 4,5 GHz jest tylko nieco szybszy od GeForce'a GTX 970 OC w parze ze standardowo taktowanym Core i5-4460 (3,2 GHz + Turbo).
The Elder Scrolls V: Skyrim
W Skyrimie sterowniki obydwu producentów działają porównywalnie dobrze. Nieznaczna przewaga Nvidii widoczna jest tylko we współpracy z procesorami AMD FX, kiedy to GTX 970 zapewnia wydajność wyższą o mniej więcej 5–6%.
Total War: Rome 2
Również w Total War: Rome 2 sterowniki obydwu producentów są w podobnym stopniu dopracowane.
Watch Dogs
Sterownik Nvidia GeForce w grze Watch Dogs umie bardzo dobrze wykorzystać dodatkowe wątki procesora. Wystarczy spojrzeć, jak szybki jest tutaj procesor Core i7 (standardowo taktowany 4770K jest sporo szybszy od podkręconego do 4,5 GHz Core i5-4690K). Dobre wyniki osiągają też FX-y 8000 i 9000. Przewaga kart Nvidii we współpracy z tymi wielowątkowymi układami wynosi blisko 40%! Po użyciu Core i5 różnica jest mniejsza, mniej więcej 18-procentowa.
Podsumowanie testów wydajności w różnych zastosowaniach
Na poniższych wykresach przedstawiliśmy uśrednioną wydajność wszystkich konfiguracji. Na pierwszym nie uwzględniliśmy wyników Radeona R9 290X w trybie DirectX w grach Battlefield 4 oraz Civilization: Beyond Earth. Drugi zaś nie obejmuje wyników w trybie Mantle i należy go raczej traktować jako ciekawostkę.
Nie tylko PCLab to zaobserwował
W komentarzach pod naszymi artykułami pojawiły się głosy, że tylko na PCLab.pl można przeczytać o „rzekomo gorszej sprawności sterowników AMD w dziedzinie obsługi procesorów”. Okazuje się, że nie. Wybraliśmy dla Was kilka przykładowych testów.
Computerbase.de i test kart graficznych w Call of Duty: Advanced Warfare
Warto przejrzeć te dwa wykresy i porównać wyniki Radeona R9 290X i R9 290:
W rozdzielczości 1920 × 1080 różnica między R9 290X a R9 290 to zaledwie 2,4% i jednocześnie przewaga 290X nad 280X wynosi 15,6%. Gdy porównamy to z wynikami w rozdzielczości 2560 × 1600, uzyskamy następujące różnice:
- R9 290X a R9 290 – 9%
- R9 290X a R9 280X – 28,4%.
W rozdzielczości Full HD karty AMD zostały wyraźnie ograniczone przez procesor.
Podobną sytuację obserwujemy w teście w grze Company of Heroes 2 opublikowanym w tej samej witrynie.
Radeon R9 290 ma w zasadzie taką samą wydajność jak R9 290X.
Tom's Hardware i wyniki w grze Watch Dogs
Radeon R9 290X osiągnął ten sam wynik co Radeon R9 290, a teoretycznie sporo wolniejszy R9 280X jest od nich gorszy tylko o 3%. Na podstawie testów w wyższej rozdzielczości wiemy, że Radeony R9 290/290X są znacznie bliżej GeForce'a GTX 970.
GameGPU.ru regularnie testuje karty graficzne i procesory w nowych grach. Oto kilka przykładów pokazujących, że sterowniki AMD Catalyst w trybie DirectX gorzej obsługują nowoczesne CPU.
Battlefield 4 Dragon's Teeth na GameGPU.ru
Ten sam procesor (np. Core i5-2500K) osiąga 85 kl./s w parze z Radeonem i 131 kl./s we współpracy z GeForce'em. Core i3-4330 z Radeonem zapewnia 81 kl./s, a z GeForce'em – 111 kl./s. Warto się przyjrzeć wynikom kart graficznych w tym teście. Użycie podkręconego do 4,9 GHz Core i7-3970X sprawiło, że Radeon R9 295X2 był już tylko nieco wolniejszy od dwóch GeForce'ów GTX 780 Ti w SLI. Wniosek? Im szybszy procesor, tym lepiej Radeon wypada na tle karty Nvidii.
Podobny test został wykonany w grze Call of Duty: Advanced Warfare (również przez GameGPU.ru).
Weźmy te same procesory co wcześniej:
- Core i5-2500K + Radeon – 77 kl./s
- Core i5-2500K + GeForce – 105 kl./s.
Porównanie z użyciem FX-9590:
- FX-9590 + Radeon – 71 kl./s
- FX-9590 + GeForce – 117 kl./s.
Ponownie porównanie tych dwóch kart we współpracy ze znacznie szybszym procesorem przynosi rezultat znacznie korzystniejszy dla Radeona.
Podobną relację widać w jeszcze dwóch innych testach:
Przeprowadzony przez nas test omawia tak naprawdę wiele wątków. Podsumujemy je oddzielnie.
Użyta w testach procesorów karta graficzna ma wpływ na relacje między nimi
To oczywiście nic nowego, ale może jeszcze nie wszyscy się z tym zetknęli. Już wcześniej wykazywaliśmy, że sterowniki Nvidii lepiej wykorzystują dodatkowe wątki procesorów, dzięki czemu różnica między poszczególnymi ich rodzinami w przypadku GeForce'a będzie inna niż w przypadku Radeona. Na przykładzie tego artykułu też to widać. Dwa przykłady:
Core i5-4460 kontra FX-8350 (o ile ten pierwszy jest szybszy od drugiego):
- w konfiguracji z kartą AMD Radeon – 30%,
- w konfiguracji z kartą Nvidia GeForce – 22,3%.
Core i7-4770K kontra Core i5-4690K (o ile ten pierwszy jest szybszy od drugiego):
- w konfiguracji z kartą AMD Radeon – 1,9%,
- w konfiguracji z kartą Nvidia GeForce – 5,6%.
Podobną sytuację ujawnia porównanie na przykład Pentium (dwa rdzenie i dwa wątki) z Athlonem X4 (dwa moduły, cztery wątki) lub Core i3 (dwa rdzenie, cztery wątki). Sterowniki Catalyst gorzej wykorzystują wielowątkowość, która bardzo by się przydała w związku z tym, że w komputerach klasy desktop AMD oferuje niemal wyłącznie procesory w architekturze modułowej.
Różnica między Radeonem a porównywalnym GeForce'em zależy od użytego procesora
Wynikało to już z wcześniej przedstawionych analiz, ale możemy podać dodatkowe przykłady:
GeForce GTX 970 OC kontra Radeon R9 290X OC (o ile ten pierwszy jest szybszy od drugiego)
- w konfiguracji z procesorem Core i7-4770K (standardowo taktowanym) – 19%,
- w konfiguracji z procesorem Core i5-4690K @ 4,5 GHz – 13%,
- w konfiguracji z procesorem AMD FX-9590 @ 5 GHz – 22%.
Wnioski
Nvidia już od roku dopracowuje swoje sterowniki pod kątem optymalnego wykorzystania procesorów, szczególnie wielowątkowych. Producent poprawił też – niestety, dopiero po kilku latach – obsługę modeli dwurdzeniowych i dwuwątkowych (np. z rodziny Pentium). Wydaje się, że AMD skupiło się na Mantle, niejako zapominając o optymalizacji swoich sterowników w trybie DirectX. O ile jest to przynajmniej częściowo zrozumiałe w przypadku gier obsługujących API Mantle, o tyle to, co się dzieje w Call of Duty: Advanced Warfare, Far Cry 4 czy Watch Dogs, zasługuje na ostrą reprymendę. Ważnych gier z obsługą Mantle jest raptem kilka, a tytułów, w których karty AMD dostają baty przez słabo działające sterowniki, jest nieporównywalnie więcej. Radeon R9 290X realnie jest zdolny rywalizować z GeForce'em GTX 970. Na to wskazują testy wydajności. Problem polega na tym, że podczas gry, a nie w trakcie testu polegającego na zwiedzaniu krajobrazów, procesor bardzo często ogranicza wydajność. W takich sytuacjach do głosu dochodzą sterowniki oraz ich sprawność w zarządzaniu czasem procesora. Wówczas Radeon potrafi przegrać o kilkadziesiąt procent z teoretycznie porównywalnym GeForce'em. Oczywiście, im szybszy procesor, tym taka sytuacja będzie rzadsza, ale praktyka pokazuje, że nawet najwydajniejsze dziś jednostki to zbyt mało...
Wystarczy spojrzeć dokładniej na wykres z uśrednionymi wynikami ze strony 14. (zamieszczony też wyżej):
- GeForce GTX 970 OC + Core i5-4590 (3,3 GHz + Turbo) > Radeon R9 290X OC + Core i5-4690K @ 4,5 GHz
- GeForce GTX 970 OC + FX-8350 (4 GHz + Turbo) > Radeon R9 290X OC + FX-9590 @ 5 GHz
Jeśli wziąć pod uwagę realne taktowanie Core i5-4590 (nie mniej niż 3,5 GHz), okazuje się, że Radeon, by osiągnąć porównywalną wydajność, potrzebował procesora o taktowaniu szybszym aż o 1 GHz (w tym przypadku różnica wynosi 28%). I to wszystko po uwzględnieniu Mantle, bo w samym trybie DirectX różnica sięga 40% (3,2 GHz kontra 4,5 GHz). Nie bez znaczenia są tutaj ceny porównywanych układów, a także zapotrzebowanie na energię całego komputera w poszczególnych konfiguracjach. Samo tylko podkręcenie CPU powoduje wzrost poboru energii podczas obciążenia o mniej więcej 50 W.
AMD powinno poprawić optymalizację sterowników pod kątem wykorzystania procesorów, co ma największe znaczenie z punktu widzenia użytkowników... procesora AMD. Sterowniki Catalyst stanowią najpoważniejszy problem właśnie dla zwolenników AMD posiadających kartę graficzną i CPU tej firmy.
Sprzęt do testów dostarczył sklep X-Kom.pl