На что влияет разрядность шины видеокарты
Параметры, имеющие особое значение при покупке видеокарт.
При сборке нового компьютера или модернизации старого дело доходит до выбора видеокарты. Так как видеокарта является одним из главных компонентов при покупке компьютера, то к выбору видеокарты нужно подойти очень серьезно. Если вы хотите купить действительно хороший продукт, не потеряв при этом лишних денег. В этой статье мы вам расскажем об основных параметрах видеокарты, на которые стоит обратить внимание при ее покупке.
К основным параметрам видеокарты можно отнести: объем видеопамяти, тип видеопамяти, частота графического процессора, частота памяти и ширина шины. Остановимся подробнее на каждом из них.
В народе бытует мнение: чем больше объем видеопамяти, тем лучше видеокарта. На самом деле это не так. Объем видеопамяти мало влияет на производительность видеокарты. Чем больше объем видеопамяти, тем больше данных в ней можно хранить, не используя медленный доступ к оперативной памяти компьютера. В современных видеокартах сейчас устанавливают 512 MB, 1 GB и 2 GB видеопамяти. Также еще можно найти модели и с 256 MB и даже 4 GB памяти на борту. Соответственно, объем видеопамяти влияет на цену видеокарты. Оптимальным вариантом считается видеокарта с объемом памяти в 1 GB.
Перейдем к типам видеопамяти. Сейчас на компьютерном рынке можно встретить 4 типа видеопамяти: GDDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Различие между ними заключается в работе на более высоких частотах и пониженных напряжениях питания, что дает меньшее тепловыделение и энергопотребление. Оптимальным вариантом будет видеокарта с типом видеопамяти GDDR4 или GDDR5.
Что же касается частот графического процессора и частот памяти, то тут все предельно просто. Чем выше частота, тем соответственно видеокарта будет быстрее обрабатывать информацию и будет более производительна. Частота измеряется в мегагерцах.
Ширина шины является важным параметром в производительности видеокарты. Измеряется в битах. Большая битность шины памяти позволяет передавать большее количество информации в единицу времени из видеопамяти в графический процессор и обратно, что обеспечивает большую производительность видеокарты. В современных видеокартах встречается ширина шины памяти 64, 128, 256, 512 бит. Оптимальным вариантом считается 256 бит.
13 Июля 2010
Руководство покупателя игровой видеокарты
Последнее обновление от 28.09.2012
Основные характеристики видеокарт
Современные графические процессоры содержат множество функциональных блоков, от количества и характеристик которых зависит и итоговая скорость рендеринга, влияющая на комфортность игры. По сравнительному количеству этих блоков в разных видеочипах можно примерно оценить, насколько быстр тот или иной GPU. Характеристик у видеочипов довольно много, в этом разделе мы рассмотрим лишь самые важные из них.
Тактовая частота видеочипа
Рабочая частота GPU обычно измеряется в мегагерцах, т. е. миллионах тактов в секунду. Эта характеристика прямо влияет на производительность видеочипа — чем она выше, тем больший объем работы GPU может выполнить в единицу времени, обработать большее количество вершин и пикселей. Пример из реальной жизни: частота видеочипа, установленного на плате Radeon HD 6670 равна 840 МГц, а точно такой же чип в модели Radeon HD 6570 работает на частоте в 650 МГц. Соответственно будут отличаться и все основные характеристики производительности. Но далеко не только рабочая частота чипа определяет производительность, на его скорость сильно влияет и сама графическая архитектура: устройство и количество исполнительных блоков, их характеристики и т. п.
В некоторых случаях тактовая частота отдельных блоков GPU отличается от частоты работы остального чипа. То есть, разные части GPU работают на разных частотах, и сделано это для увеличения эффективности, ведь некоторые блоки способны работать на повышенных частотах, а другие — нет. Такими GPU комплектуется большинство видеокарт GeForce от NVIDIA. Из свежих примеров приведём видеочип в модели GTX 580, большая часть которого работает на частоте 772 МГц, а универсальные вычислительные блоки чипа имеют повышенную вдвое частоту — 1544 МГц.
Скорость заполнения (филлрейт)
Скорость заполнения показывает, с какой скоростью видеочип способен отрисовывать пиксели. Различают два типа филлрейта: пиксельный (pixel fill rate) и текстурный (texel rate). Пиксельная скорость заполнения показывает скорость отрисовки пикселей на экране и зависит от рабочей частоты и количества блоков ROP (блоков операций растеризации и блендинга), а текстурная — это скорость выборки текстурных данных, которая зависит от частоты работы и количества текстурных блоков.
Например, пиковый пиксельный филлрейт у GeForce GTX 560 Ti равен 822 (частота чипа) × 32 (количество блоков ROP) = 26304 мегапикселей в секунду, а текстурный — 822 × 64 (кол-во блоков текстурирования) = 52608 мегатекселей/с. Упрощённо дело обстоит так — чем больше первое число — тем быстрее видеокарта может отрисовывать готовые пиксели, а чем больше второе — тем быстрее производится выборка текстурных данных.
Хотя важность «чистого» филлрейта в последнее время заметно снизилась, уступив скорости вычислений, эти параметры всё ещё остаются весьма важными, особенно для игр с несложной геометрией и сравнительно простыми пиксельными и вершинными вычислениями. Так что оба параметра остаются важными и для современных игр, но они должны быть сбалансированы. Поэтому количество блоков ROP в современных видеочипах обычно меньше количества текстурных блоков.
Количество вычислительных (шейдерных) блоков или процессоров
Пожалуй, сейчас эти блоки — главные части видеочипа. Они выполняют специальные программы, известные как шейдеры. Причём, если раньше пиксельные шейдеры выполняли блоки пиксельных шейдеров, а вершинные — вершинные блоки, то с некоторого времени графические архитектуры были унифицированы, и эти универсальные вычислительные блоки стали заниматься различными расчётами: вершинными, пиксельными, геометрическими и даже универсальными вычислениями.
Впервые унифицированная архитектура была применена в видеочипе игровой консоли Microsoft Xbox 360, этот графический процессор был разработан компанией ATI (впоследствии купленной AMD). А в видеочипах для персональных компьютеров унифицированные шейдерные блоки появились ещё в плате NVIDIA GeForce 8800. И с тех пор все новые видеочипы основаны на унифицированной архитектуре, которая имеет универсальный код для разных шейдерных программ (вершинных, пиксельных, геометрических и пр.), и соответствующие унифицированные процессоры могут выполнить любые программы.
По числу вычислительных блоков и их частоте можно сравнивать математическую производительность разных видеокарт. Большая часть игр сейчас ограничена производительностью исполнения пиксельных шейдеров, поэтому количество этих блоков весьма важно. К примеру, если одна модель видеокарты основана на GPU с 384 вычислительными процессорами в его составе, а другая из той же линейки имеет GPU с 192 вычислительными блоками, то при равной частоте вторая будет вдвое медленнее обрабатывать любой тип шейдеров, и в целом будет настолько же производительнее.
Хотя, исключительно на основании одного лишь количества вычислительных блоков делать однозначные выводы о производительности нельзя, обязательно нужно учесть и тактовую частоту и разную архитектуру блоков разных поколений и производителей чипов. Только по этим цифрам можно сравнивать чипы только в пределах одной линейки одного производителя: AMD или NVIDIA. В других же случаях нужно обращать внимание на тесты производительности в интересующих играх или приложениях.
Блоки текстурирования (TMU)
Эти блоки GPU работают совместно с вычислительными процессорами, ими осуществляется выборка и фильтрация текстурных и прочих данных, необходимых для построения сцены и универсальных вычислений. Число текстурных блоков в видеочипе определяет текстурную производительность — то есть скорость выборки текселей из текстур.
Хотя в последнее время больший упор делается на математические расчеты, а часть текстур заменяется процедурными, нагрузка на блоки TMU и сейчас довольно велика, так как кроме основных текстур, выборки необходимо делать и из карт нормалей и смещений, а также внеэкранных буферов рендеринга render target.
С учётом упора многих игр в том числе и в производительность блоков текстурирования, можно сказать, что количество блоков TMU и соответствующая высокая текстурная производительность также являются одними из важнейших параметров для видеочипов. Особенное влияние этот параметр оказывает на скорость рендеринга картинки при использовании анизотропной фильтрации, требующие дополнительных текстурных выборок, а также при сложных алгоритмах мягких теней и новомодных алгоритмах вроде Screen Space Ambient Occlusion.
Блоки операций растеризации (ROP)
Блоки растеризации осуществляют операции записи рассчитанных видеокартой пикселей в буферы и операции их смешивания (блендинга). Как мы уже отмечали выше, производительность блоков ROP влияет на филлрейт и это — одна из основных характеристик видеокарт всех времён. И хотя в последнее время её значение также несколько снизилось, всё ещё попадаются случаи, когда производительность приложений зависит от скорости и количества блоков ROP. Чаще всего это объясняется активным использованием фильтров постобработки и включенным антиалиасингом при высоких игровых настройках.
Ещё раз отметим, что современные видеочипы нельзя оценивать только числом разнообразных блоков и их частотой. Каждая серия GPU использует новую архитектуру, в которой исполнительные блоки сильно отличаются от старых, да и соотношение количества разных блоков может отличаться. Так, блоки ROP компании AMD в некоторых решениях могут выполнять за такт больше работы, чем блоки в решениях NVIDIA, и наоборот. То же самое касается и способностей текстурных блоков TMU — они разные в разных поколениях GPU разных производителей, и это нужно учитывать при сравнении.
Вплоть до последнего времени, количество блоков обработки геометрии было не особенно важным. Одного блока на GPU хватало для большинства задач, так как геометрия в играх была довольно простой и основным упором производительности были математические вычисления. Важность параллельной обработки геометрии и количества соответствующих блоков резко выросли при появлении в DirectX 11 поддержки тесселяции геометрии. Компания NVIDIA первой распараллелила обработку геометрических данных, когда в её чипах семейства GF1xx появилось по несколько соответстующих блоков. Затем, похожее решение выпустила и AMD (только в топовых решениях линейки Radeon HD 6700 на базе чипов Cayman).
В рамках этого материала мы не будем вдаваться в подробности, их можно прочитать в базовых материалах нашего сайта, посвященных DirectX 11-совместимым графическим процессорам. В данном случае для нас важно то, что количество блоков обработки геометрии очень сильно влияет на общую производительность в самых новых играх, использующих тесселяцию, вроде Metro 2033, HAWX 2 и Crysis 2 (с последними патчами). И при выборе современной игровой видеокарты очень важно обращать внимание и на геометрическую производительность.
Собственная память используется видеочипами для хранения необходимых данных: текстур, вершин, данных буферов и т. п. Казалось бы, что чем её больше — тем всегда лучше. Но не всё так просто, оценка мощности видеокарты по объему видеопамяти — это наиболее распространенная ошибка! Значение объёма видеопамяти неопытные пользователи переоценивают чаще всего, до сих пор используя именно его для сравнения разных моделей видеокарт. Оно и понятно — этот параметр указывается в списках характеристик готовых систем одним из первых, да и на коробках видеокарт его пишут крупным шрифтом. Поэтому неискушённому покупателю кажется, что раз памяти в два раза больше, то и скорость у такого решения должна быть в два раза выше. Реальность же от этого мифа отличается тем, что память бывает разных типов и характеристик, а рост производительности растёт лишь до определенного объёма, а после его достижения попросту останавливается.
Так, в каждой игре и при определённых настройках и игровых сценах есть некий объём видеопамяти, которого хватит для всех данных. И хоть ты 4 ГБ видеопамяти туда поставь — у неё не появится причин для ускорения рендеринга, скорость будут ограничивать исполнительные блоки, о которых речь шла выше, а памяти просто будет достаточно. Именно поэтому во многих случаях видеокарта с 1,5 ГБ видеопамяти работает с той же скоростью, что и карта с 3 ГБ (при прочих равных условиях).
Ситуации, когда больший объём памяти приводит к видимому увеличению производительности, существуют — это очень требовательные игры, особенно в сверхвысоких разрешениях и при максимальных настройках качества. Но такие случаи встречаются не всегда и объём памяти учитывать нужно, не забывая о том, что выше определённого объема производительность просто уже не вырастет. Есть у чипов памяти и более важные параметры, такие как ширина шины памяти и её рабочая частота. Эта тема настолько обширна, что подробнее о выборе объёма видеопамяти мы ещё остановимся в шестой части нашего материала.
Ширина шины памяти
Ширина шины памяти является важнейшей характеристикой, влияющей на пропускную способность памяти (ПСП). Большая ширина позволяет передавать большее количество информации из видеопамяти в GPU и обратно в единицу времени, что положительно влияет на производительность в большинстве случаев. Теоретически, по 256-битной шине можно передать в два раза больше данных за такт, чем по 128-битной. На практике разница в скорости рендеринга хоть и не достигает двух раз, но весьма близка к этому во многих случаях с упором в пропускную способность видеопамяти.
Современные игровые видеокарты используют разную ширину шины: от 64 до 384 бит (ранее были чипы и с 512-битной шиной), в зависимости от ценового диапазона и времени выпуска конкретной модели GPU. Для самых дешёвых видеокарт уровня low-end чаще всего используется 64 и реже 128 бит, для среднего уровня от 128 до 256 бит, ну а видеокарты из верхнего ценового диапазона используют шины от 256 до 384 бит шириной. Ширина шины уже не может расти чисто из-за физических ограничений — размер кристалла GPU недостаточен для разводки более чем 512-битной шины, и это обходится слишком дорого. Поэтому наращивание ПСП сейчас осуществляется при помощи использования новых типов памяти (см. далее).
Ещё одним параметром, влияющим на пропускную способность памяти, является её тактовая частота. А повышение ПСП часто напрямую влияет на производительность видеокарты в 3D-приложениях. Частота шины памяти на современных видеокартах бывает от 533(1066, с учётом удвоения) МГц до 1375(5500, с учётом учетверения) МГц, то есть, может отличаться более чем в пять раз! И так как ПСП зависит и от частоты памяти, и от ширины ее шины, то память с 256-битной шиной, работающая на частоте 800(3200) МГц, будет иметь бо́льшую пропускную способность по сравнению с памятью, работающей на 1000(4000) МГц со 128-битной шиной.
Особенное внимание на параметры ширины шины памяти, её типа и частоты работы следует уделять при покупке сравнительно недорогих видеокарт, на многие из которых ставят лишь 128-битные или даже 64-битные интерфейсы, что крайне негативно сказывается на их производительности. Вообще, покупка видеокарты с использованием 64-битной шины видеопамяти для игрового ПК нами не рекомендуется вовсе. Желательно отдать предпочтение хотя бы среднему уровню минимум со 128- или 192-битной шиной.
На современные видеокарты устанавливается сразу несколько различных типов памяти. Старую SDR-память с одинарной скоростью передачи уже нигде не встретишь, но и современные типы памяти DDR и GDDR имеют значительно отличающиеся характеристики. Различные типы DDR и GDDR позволяют передавать в два или четыре раза большее количество данных на той же тактовой частоте за единицу времени, и поэтому цифру рабочей частоты зачастую указывают удвоенной или учетверённой, умножая на 2 или 4. Так, если для DDR-памяти указана частота 1400 МГц, то эта память работает на физической частоте в 700 МГц, но указывают так называемую «эффективную» частоту, то есть ту, на которой должна работать SDR-память, чтобы обеспечить такую же пропускную способность. То же самое с GDDR5, но частоту тут даже учетверяют.
Основное преимущество новых типов памяти заключается в возможности работы на больших тактовых частотах, а соответственно — в увеличении пропускной способности по сравнению с предыдущими технологиями. Это достигается за счет увеличенных задержек, которые, впрочем, не так важны для видеокарт. Первой платой, использующей память DDR2, стала NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra. С тех пор технологии графической памяти значительно продвинулись, был разработан стандарт GDDR3, который близок к спецификациям DDR2, с некоторыми изменениями специально для видеокарт.
GDDR3 — это специально предназначенная для видеокарт память, с теми же технологиями, что и DDR2, но с улучшенными характеристиками потребления и тепловыделения, что позволило создать микросхемы, работающие на более высоких тактовых частотах. Несмотря на то, что стандарт был разработан в компании ATI, первой видеокартой, её использующей, стала вторая модификация NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra, а следующей стала GeForce 6800 Ultra.
GDDR4 — это дальнейшее развитие «графической» памяти, работающее почти в два раза быстрее, чем GDDR3. Основными отличиями GDDR4 от GDDR3, существенными для пользователей, являются в очередной раз повышенные рабочие частоты и сниженное энергопотребление. Технически, память GDDR4 не сильно отличается от GDDR3, это дальнейшее развитие тех же идей. Первыми видеокартами с чипами GDDR4 на борту стали ATI Radeon X1950 XTX, а у компании NVIDIA продукты на базе этого типа памяти не выходили вовсе. Преимущества новых микросхем памяти перед GDDR3 в том, что энергопотребление модулей может быть примерно на треть ниже. Это достигается за счет более низкого номинального напряжения для GDDR4.
Впрочем, GDDR4 не получила широкого распространения даже в решениях AMD. Начиная с GPU семейства RV7x0, контроллерами памяти видеокарт поддерживается новый тип памяти GDDR5, работающий на эффективной учетверённой частоте до 5,5 ГГц и выше (теоретически возможны частоты до 7 ГГц), что даёт пропускную способность до 176 ГБ/с с применением 256-битного интерфейса. Если для повышения ПСП у памяти GDDR3/GDDR4 приходилось использовать 512-битную шину, то переход на использование GDDR5 позволил увеличить производительность вдвое при меньших размерах кристаллов и меньшем потреблении энергии.
Видеопамять самых современных типов — это GDDR3 и GDDR5, она отличается от DDR некоторыми деталями и также работает с удвоенной/учетверённой передачей данных. В этих типах памяти применяются некоторые специальные технологии, позволяющие поднять частоту работы. Так, память GDDR2 обычно работает на более высоких частотах по сравнению с DDR, GDDR3 — на еще более высоких, а GDDR5 обеспечивает максимальную частоту и пропускную способность на данный момент. Но на недорогие модели до сих пор ставят «неграфическую» память DDR3 со значительно меньшей частотой, поэтому нужно выбирать видеокарту внимательнее.
Влияние шин PCI-e и внутренней шины видеокарты на производительность
На сайте есть статья, где я создавал в видеопамяти дисковый раздел и устанавливал в него игры, так же я показал как такой раздел вообще можно сделать, и так же мы с вами сравнили и производительность получившегося из видеокарты накопителя, кроме того установили на него игру и запустили игру на видеокарте в видеопамяти которой эта самая игра и была установлена.
И ещё я попереключал версии PCI-e до первой и запустил видеокарту, в том числе и на одной линии разных версий PCI-e.
И закончилось всё тем, что оказывается на одной линии PCI-e первой версии производительность игр не такая как при нормальном подключении видеокарты и я пообещал, что расскажу, а главное покажу как это происходит. И для этого мне как раз нужна возможность создавать на видеокарте дисковый раздел и отбирая возможности шин видеокарты, задавая нагрузку на них через накопитель мы в реальном времени сможем увидеть как менялась бы производительность видеокарты, если бы у неё была другая битность шины или более узкая шина PCI-e.
И этим мы с вами сможем лучше узнать как ведёт себя карта, когда есть проблемы с шириной PCI-e или проблемы с внутренними шинами между видеопамятью и графическим чипом. Допустим нужен ли видеокарте PCI-e четвёртой версии и как в тестах может выглядеть эта нужда. Или я, например, хочу узнать как выглядит в тестах когда возникает голод по данным у графического чипа из-за узкой шины памяти.
Что за шины, и что они делают?
Чтобы объяснить что я могу изменить и то почему изменились результаты для начала я представлю вам схему связки процессора и видеокарты.
У меня тут i9 9900k у него есть внутренняя кольцевая шина и в стоке процессора где-то на 350 ГБайт/с по данным скорости кеша L3 у процессора на все 8 ядер.
Процессор связан с оперативной памятью северным мостом встроенным в процессор. Память у меня в разгоне и выдаёт где-то 60 ГБайт/с на пару встроенных контроллеров.
Кроме того процессор связан с видеокартой.
Шина соединяющая одно с другим в реальности около 12 ГБайт/с если говорить про 16 линий PCI-e третьей версии.
В самой же видеокарте есть своя память, собственно эту память мы и будем мучить. Она с графическим чипом соединена шиной на 448 ГБайт/с (для моей RTX 2070). Это теоретически. Практически мне сандра от сисофтвер говорит, что удалось ей измерить ширину около 350 ГБайт/с.
Естественно у графического процессора есть и внутренняя шина, точно так же как и центрального процессора. И она ограничивает работу уже в том числе и с кеш памятью.
Данных по ней у меня нет, но она в несколько раз быстрее, чем шина между графической памятью и графическим процессором. Допустим не так давно эту цифру рассказали в AMD, говоря про инфинити кеш в новых картах.
Не знаю как там память по иерархии, эксклюзивная или инклюзивная, не факт, что можно складывать ширину памятей как это сделали AMD, но суть в том, что теоретическая пропускная способность видеопамяти у карты 512 ГБайт в секунду, а внутренняя шина получается около 1150 ГБайт в секунду.
Но в целом — в этой схеме конкретные цифры особо не важны.
Нажмите для увеличения
То есть есть шины шире, есть шины уже. И когда информация мечется по этой схеме в разные стороны могут возникать ситуации, когда этой информации столько, что в более узких местах образуются заторы, которые вызывают повышение задержек на выполнение тех или иных операций. То есть центральный процессор или графический процессор имеют задачи для выполнения, но не в состоянии их выполнить из-за голода памяти и простаивают. Но простаивают не так что это по мониторингу видно как простой видеокарты или процессора. По мониторингу они заняты, потому что задачи стоят. Иными словами — нет никакой возможности узнать по мониторингу, что какая-то из шин уменьшает производительность системы.
Как оценить что происходит, если шины слишком узкие?
И тут возвращаемся к основной теме. Возможность работы с видеопамятью как с накопителем позволяет задать на эти
(выделены красным)
части высокую мусорную нагрузку, забирающую производительность этих шин, что позволит мне показать вам недостаточности ширины шин максимально наглядно, то есть задаю мусорную нагрузку на шины и производительность падает. Снимаю нагрузку — производительность возвращается в норму.
Ограничение внутренней шины видеокарты
Начнём с PCI-e X16 третьей версии.
Напомню, что вот обычная производительность.
Эта программа начинает спамить на накопитель и с него вначале мелкие файлы, потом файлы становятся крупнее, крупнее и т.д. То есть в самом начале давая максимальную нагрузку на контроллер накопителя (он же контроллер памяти видеокарты) и тестируя гибкость внутренней иерархии памяти. И уже ближе к концу — нагрузка идёт не на контроллер, а на сами возможности памяти и на ширину пропускания канала памяти.
То есть включение этого бенчмарка диска отбирает часть прыткости и PCI-e и внтурненней шины между памятю и графическим процессором, а так же грузит излишне контроллер памяти, так как работа с памятью идёт через встроенные в графический процессор контроллеры.
И так — в качестве эталонной нагрузки я выбрал комбустер с минимальным разрешением и без сглаживания у крутящегося бублика. Он сам по себе требователен к контроллеру памяти, несмотря на то что сам стресс тест не занимает много памяти в видеокарте. Ну и тут чем больше FPS тем выше удельная нагрузка на контроллер памяти и память, поэтому низкое разрешение и без сглаживания.
PCI-e x16 v3 без нагрузки
И RTX 2070 выдаёт 600 FPS, но стоит включить нагрузку на контроллер памяти как FPS падает до 400.
Естественно падает скорость и у самого накопителя. На мелких файлах падение более чем десятикратное. На крупных файлах видно, что неустранимые задержки или отеденные части пропускной способности шин так же снижают скорость работы.
Собственно сейчас мы с вами наблюдаем виртуально RTX 2070 с уменьшенной пропускной способностью внутренней шины между чипами памяти и графическим процессором. Карта по мониторингу загружена одинаково, а производительность разная. В данном случае отличить нагрузку можно только по FPS и по температурам карты. Естественно, что из-за голода данных начинаются в карте простои, так как задачи есть — загрузка показывается высокой, но на деле нагрузка падает.
Кроме того я сделал замеры и в 3D Mark TS.
Без нагрузки но уже с выделенной под диск областью я получил около 9 тысяч баллов. С лишней нагрузкой на контроллер памяти и память — около 8 тысяч баллов.
В имитации реальной нагрузки разница уже не такая большая, как в комбустере на низком разрешении, ну на то я его и выбрал, чтобы показать какая разница может быть.
И с увеличением объёмов данных важность ширины шины между графическим процессором и видеопамятью увеличивается. Этот эффект многие из вас видели в сравнительных тестах разных видеокарт в разных разрешениях.
Допустим есть две карты имеющие схожие производительности и предположим, одинаковой памятью. Но одна — это топовое решение прошлого поколения с большой битностью шины между видеопамятью и графическим чипом, а другая карта — это среднее решение нового поколения с меньшей шириной шины.
И карты имея схожую производительность, допустим, в FullHD показывают равную производительность, но в 4К топ прошлого поколения уже становится быстрее новинки.
Причина как раз в том, что я и показал — в 4К нагрузка на контроллер памяти и память вырастает и несмотря на равную теоретическую производительность, у карты с меньшей шириной шины реальная производительность падает.
Чаще, конечно, это видно в видеокартах разных уровней производительности. В FullHD у них может быть разница 20-30%, но в 4К разница увеличивается уже до 50%.
Это тот же эффект, что я и показал — карта не вывозит нагрузку по памяти и из-за простоев от голода памяти производительность не та, которая должна быть.
Но в данном случае, на PCI-e x16 третьей версии, тут вносит в уменьшение производительности только внутренняя шина видеокарты, а не сам PCI-e просто в силу того, что накопитель работает в скорости x4 и ширину канала существенно он не забивает, а нагрузка просто мешает работе контроллера памяти видеокарты, который перестаёт вывозить от мусорной нагрузки.
Смешанное влияние и на PCI-e и на внутреннюю шину
И запас по шине PCI-e x16 третей версии для обычных задач игровой видеокарты на самом деле довольно приличный.
Путем использования рейзера я уменьшил эту шину по ширине в 16 раз. И такие уменьшения не так чтобы трагично сказываются на производительности. В 3D Mark в тесте с рендерингом в 1440р естественно уже производительность начала падать на RTX 2070. И вместо 9 тысяч баллов я уже получаю 7,7 тысяч баллов.
То есть уменьшение шины в 16 раз, не учитывая, естественно, вопросов подгрузок крупных локаций при недостатке видеопамяти и кешировании их в оперативной только начинает сказываться на недостаточности канала самого PCI-e на приличной по производительности видеокарте.
Для игрового процесса объёмы перемещающихся через PCI-e данных кроме текстур в целом не очень большие. Видеокарта с процессором, естественно, постоянно обмениваются данными по вызовам на отрисовку, данные перемещаются о подготовленных для начала отрисовки кадрам и в целом во многом нагрузка зависит от сложности геометрии и количества объектов в игре и количеству FPS, так как нагрузка получается пропорциональная FPS. И только уменьшив шину PCi-e в 16 раз, то есть с 16 линий до одной, уже эта постоянная текущая, удельная на каждый кадр, нагрузка на PCI-e начала хоть как-то влиять на само ограничение FPS.
Естественно в данном случае — включив ещё и нагрузку на видеопамять как на накопитель — мы начинаем мешать и контроллеру памяти, то есть снижаем эффективность шины между видеокпамятью и графическим чипом, но вдобавок ещё и отбираем часть ширины канала PCI-e, которая и так уже начала вызывать проблемы с производительностью.
То есть тут мы видим промежуточный вариант, когда нагрузка оказывает влияние на обе шины в схеме. И в 3D Mark количество баллов упало уже до 6700.
То есть случай сильного влияния только на внутренюю шину мы рассмотрели.
Случай влияния через обе шины тоже.
И остаётся теперь случай, когда основное влияние будет оказывать только PCI-e.
Влияние PCI-e на производительность
Переходим на одну линию PCI-e первой версии.
Без нагрузки 3D Mark уже показывает только 5 тысяч баллов.
Опять же напомню, что теоретическая производительность карты одна и та же. То есть графический процессор не становится медленнее. Просто он из-за ожидания данных или ожидания завершения отправки данных которые стоят в пробке из-за PCI-e стоит в простое.
Если же ещё добавить лишнюю нагрузку на PCI-e используя vRAM диск, то количество баллов падает ниже трёх тысяч.
То есть одна и так же карта, имея одну и ту же производительность показывает производительность различающуюся в три раза просто из-за простоев от голода данных, но по мониторингу во всех случаях имея загрузку в 100%.
Ещё немного издевательств над видеокартой
На одной линии PCI-e первой версии на самом деле видеокарте становиться уже очень сильно плохо.
И это видно даже не в нагрузке на диск специальной программой, а просто при копировании данных.
Производительность карты резко снижается. А при работе бенчмарка диска больше всего падает производительность когда этот бенчмарк создаёт выделенную область в памяти, то есть передаёт целый гигабайт мусорных данных грубо говоря одним файлом, то есть с минимальной нагрузкой на контроллер памяти видеокарты, который уже в начале работы бенчмарка позволяет из-за задержек самой памяти уменьшать объёмы данных через PCI-e.
29 FPS против 600 для карты подключенной обычным способом и без нагрузки на контроллер памяти
Более того бенчмарк для дисков попеременно даёт нагрузки на чтение и запись. И тут уже видно, что у комбустера, то есть программы с лохматым бубликом — не симметричное задействование PCI-e. от чего и отличаются FPS на бублике при чтении и записи дискового бенчмарка.
Ещё сильнее эту асимметрию использования PCI-e было видно в 3D Makr, в котором вообще без труда можно различить моменты когда бенчмарк диска переходит с тестов чтения на тесты записи и обратно. Стабильность фреймрейта меняется крайне сильно в разных этапах работы.
И для этого понадобилось всего лишь уменьшить ширину шины данных в 64 раза и параллельно пользоваться видеопамятью как накопителем.
Ну и, к сожалению, нельзя просто так в тестах понять — влияет ли одна или другая шина на производительность видеокарты и в какой степени из за шин мы недополучаем производительность.
Естественно можно косвенно судить об этом, но в наборах тестов. То есть если сравнить одну и ту же карту на PCI-e 3 версии и 4-ой версии, то будет понятно, что PCI-e третьей версии либо достаточно, либо недостаточна. Так же и с шиной между видеопамятью и графическим чипом. Если взять две видеокарты и в FullHD у них одно соотношение производительностей, а в 4К — другое соотношение при нормальных тестах видеокарты в FullHD, то есть без упора в процессор, то по изменению разрыва можно судить о недостатке шины видеопамяти.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.