Бюджетная графика: ATI HyperMemory vs. nVidia TurboCache. Технология TurboCache от nVidia Кому это нужно

Три недорогие видеокарты, поддерживающие новую технологию от nVidia, могут стать неплохим вариантом для бюджетных систем.

В продаже появились видеокарты, построенные на основе чипов nVidia, в названии которых присутствует аббревиатура TC. Что это означает и как сказывается на производительности? Об этом сегодняшний материал из Центра технической поддержки компании MERLION.

Программно-аппаратный комплекс от nVidia TurboCache (TC) позволяет графическому процессору использовать не только память видеокарты, но и системную память компьютера. Применив такой подход, компания nVidia смогла снизить стоимость графического контроллера и при этом получить неплохое быстродействие. Изначально планировалось использовать эту технологию с видеокартами на основе чипов с архитектурой серии GeForce 6xxx.

TurboCache использует расширенную полосу пропускания графической шины PCI Express 16x. Именно поэтому, можно ожидать более высокой производительности по сравнению с интегрированными в чипсет видеоконтроллерами, которые так же работают напрямую с оперативной памятью. Технология TurboCache позволяет графическому процессору использовать совместно видео память, установленную на борту адаптера, и динамически доступную часть системной памяти довольно эффективно.

В качестве примера были выбраны три адаптера на чипах 6200TC от производителей Palit Daytona и Gigabyte:

Palit PCI-E NV GF6200TC 16Mb (128MB) 32bit DDR TV+DVI oem

Palit PCI-E NV GF6200TC 64Mb(256MB) 64bit DDR TV+DVI oem

Gigabyte PCI-E NV GF6200TC 16Mb(128Mb) 64bit DDR TV+DVI oem

И один вариант построенный по "классической" схеме на чипе GF6200 Palit PCI-E NV GF6200 128Mb 128bit DDR TV+DVI RTL

Внешнее различие между GF6200TC 16Mb и GF6200TC 64Mb заметно сразу - карты имеют разное количество модулей памяти и сами модули отличаются друг от друга.

GF6200TC 16Mb несёт на борту одну микросхему SAMSUNG K4D263238G-GC2A, а GF6200TC 64Mb четыре модуля ELIXIR N2DS21H16CT-5TB (по 2 с каждой стороны). Обвязка плат практически не отличается, даже разъемы DVI, VGA и S-Video расположены одинаково. Монтаж элементов выполнен на красном текстолите. Карты не имеют активного охлаждения, а только немаленький алюминиевый радиатор, который охлаждает кристалл чипа и не касается микросхем памяти.

GF6200 128Mb отличается от описанных выше карт. Она имеет восемь микросхем памяти ELIXIR N2DS21H16CT-5TB, которые распаяны с одной стороны платы. Кстати, сама плата тоже красного цвета и имеет бо"льшую площадь, а радиатор снабжён вентилятором. Все три карты имеют разъёмы VGA, DVI и S-Video.

Gigabyte

PCI-E NV GF6200TC 16Mb(128Mb) 64bit DDR TV+DVI oem. Традиционно карточка сделана на синем текстолите, она подойдёт для установки в низкопрофильные корпуса. На GV-NX62TC128D отсутствует выход VGA (в комплекте есть переходник DVI -> VGA) и установлен только радиатор. Память onboard представляет собой одну микросхему Hynix HY5DU283222A.

Определим, каким же образом технология TurboCache влияет на производительность карт и их стоимость? Для этого сравним все экземпляры с помощью тестов 3D Mark 2003 и 3D Mark 2005.

Для диагностики была выбрана платформа на процессоре Intel LGA 775 Celeron 2.66 GHz., мат. плата Gigabyte GA-8I915G-MF, память 2 x NCP DDR 512 Mb (PC 3200). Полученные результаты приведены в таблице.

В скобках показан прирост производительности и цены относительно самой "слабой" карточки для сравнения. Видно, что разница в ценае практически соответствует разнице в производительности.

В итоге можно сделать вывод, что технология TurboCache, позволила создать недорогие и относительно производительные видеоадаптеры, которые с успехом найдут применение в бюджетных компьютерах.

Традиционно рынок графических карт делится на несколько сегментов. Можно найти экстремальные решения за $500 , которые обеспечат невероятную скорость в играх, карточки за $250 -$350 с высокой производительностью, однако наибольшей популярностью пользуются модели стоимостью $100 -$150 . Здесь вопрос экономии выходит на первое место и в ход идут все средства: урезание шины памяти, установка медленной памяти, переход на дешевые вентиляторы, отказ от DVI -выхода. Все вместе это приводит к существенному снижению производительности и возможностей.

С появлением шины PCI Express x16 у производителей появилась еще одна возможность сэкономить. Этот интерфейс обеспечивает пропускную способность 4 Гбайт/с в обе стороны одновременно, в то время как классический AGP 8x выдает в сторону видеокарты 2 Гбайт/с, а обратно - всего 256 Кбайт/с, притом лишь поочередно. Современные видеокарты не используют все возможности PCI Express, поэтому она не приносит выигрыша по сравнению с AGP.

Как раз большая незадействованная пропускная способность PCI Express подтолкнула NVIDIA к идее установить на видеокарту меньший объем памяти, а дефицит восполнить за счет оперативной памяти. К слову сказать, ATI также предложила подобную идею, но до сих пор она не реализована на практике, а вот конкуренты из NVIDIA уже подсуетились и представили широкой общественности технологию TurboCache.

NVIDIA GeForce 6200 TurboCache

Обычная карта GeForce 6200 базируется на графическом чипе NV43 (GeForce 6600 ), для GeForce 6200 TurboCache была разработана абсолютно новая модификация - NV44 . Чтобы удешевить ядро, его изначально оснастили всего четырьмя конвейерами. Подобно NV43, этот GPU также использует три вершинных блока, но всего два пиксельных конвейера вместо четырех.

GeForce 6200 TurboCache поддерживает 16 , 32 или 64 Мбайт памяти. Для современных трехмерных приложений этого мало. Чтобы восполнить недостаток, графический чип использует основную память ПК. В теории скоростной интерфейс PCI Express должен обеспечить достаточную пропускную способность, однако это решение нельзя назвать быстрым по сравнению с пропускной способностью локальной памяти на карте. К примеру, GeForce 6800 Ultra обеспечивает скорость 36,5 Гбайт/с по 256 -битной шине памяти, PCI Express x16 - всего 4 Гбайт/с. Это в два раза быстрее, чем AGP 8x, но будет ли этого достаточно?

Новые карты используют эксклюзивный доступ к локальной памяти, хотя у оперативной памяти хватает и других потребителей - центральный процессор, периферийные устройства и т.д. В итоге для графической карты остается немного.

Принцип работы TurboCache

За использование системной памяти отвечает специальный драйвер TCM (TurboCache Manager ), который динамически определяет требуемое количество памяти. Благодаря блоку MMU (Memory Management Unit ) графический процессор может напрямую записывать данные в системную память, а также считывать оттуда необходимую информацию. Объем выделяемой оперативной памяти зависит от локальной памяти карты, а также от требований приложений и игр к памяти. Технология TurboCache позволяет получить доступ к буферу до 128 Мбайт или все 256 Мбайт в случае с GeForce 6200 TC 64 Мбайт. Для этого в компьютере должно быть установлено не меньше 512 Мбайт памяти. Как только приложение завершит свою работу, память будет вновь передана операционной системе. Такой подход - динамическое выделение памяти - негативно влияет на производительность.

Пропускная способность встроенной памяти для карты GeForce 6200 TC 16 Мбайт составляет 2,8 Гбайт/с, для GeForce 6200 TC 32 Мбайт - 5,6 Гбайт/с, а GeForce 6200 TC 64 Мбайт - 4,4 Гбайт/с. Следует принять во внимание и пропускную способность системной памяти - на современных материнских платах с DDR400 в двухканальном режиме она составляет 6,4 Гбайт/с. Теоретически этого достаточно, однако на практике эту скорость использует далеко не одна графическая карта. В результате TurboCache будет бороться за пропускную способность с другими компонентами системы и это будет отражаться на производительности системы в целом.

Как только вы установите карту с TurboCache в компьютер, все технические детали будут скрыты от вашего внимания. Драйвер просто сообщит о доступном кадровом буфере 128 Мбайт, не различая локальную и системную память. Это огорчило, поскольку невозможно узнать, сколько памяти на видеокарте: 16 Мбайт или 32 Мбайт. Модель с 64 Мбайт памяти выявить легче, поскольку только у нее есть возможность установки кадрового буфера объемом 256 Мбайт.

Альтернативные решения

Для сравнения мы подобрали ряд популярных недорогих видеокарт от NVIDIA - GeForce PCX 5750 , GeForce 6200 и ATI - Radeon X300 SE , Radeon X300 (LE) . В этом крупном сравнительном тесте мы сможем узнать, какая бюджетная видеокарта стоит вашего внимания, а какая нет.

Стандартная карта GeForce 6200 базируется на графическом процессоре GeForce 6600, обладает четырьмя пиксельными конвейерами и тремя вершинными блоками. Память работает на частоте 550 МГц, в результате чего 128 -битная шина обеспечивает пропускную способность 8,8 Гбайт/с. Процессор работает на 300 МГц. На рынке существуют модели, оснащенные 64 -битной шиной памяти - их лучше избегать.

Модель GeForce PCX 5750 (NV36 ) относится к первому поколению карт PCI Express от NVIDIA. Изначально графический процессор был разработан под AGP-шину, для работы с PCI Express используется специальный мост. Эта карта уже сошла со сцены, но до сих пор ее можно найти в продаже.

ATI Radeon X300 (RV370 ) также продается под названием X300 LE , но на самом деле перед нами старый знакомый - графический чип Radeon 9600 . Он использует четыре пиксельных конвейера, два вершинных блока и 128 -битный доступ к памяти. Карта работает на частотах 325 /400 МГц (ядро/память). Пропускная способность последней составляет 6,4 Гбайт/с.

Ядро Radeon X300 SE отличается от стандартного X300 переходом на 64 -битный интерфейс памяти. В результате пропускная способность снизилась до 3,2 Гбайт/с при одинаковых частотах.

Как мы тестировали

В нашем тесте мы сравнивали карты одного класса между собой. Используя бюджетные видеокарты в играх, приходится либо уменьшать разрешение, либо отключать некоторые графические опции, так как в противном случае играть будет невозможно. Все тесты мы проводили в разрешениях 1024x768 и 1280x1024 без использования анизотропной фильтрации и полноэкранного сглаживания, за одним исключением, о котором скажем чуть ниже.

Карты мы тестировали в играх Far Cry , Half-Life 2 , Doom 3 в режимах настройки графики Low и High , а также в 3D Mark 05 . При этом в Far Cry мы использовали настройки качества Low и Very High . В Doom 3 при настройках High автоматически включается анизотропная фильтрация уровня 8х .

Заключение

В Far Cry при высоких установках качества ни одна из карт не обеспечила достаточную скорость. При установках Low можно спокойно играть в Far Cry даже при разрешении 1280х1024. Здесь лидерами стали GeForce 5750, Radeon X300 и GeForce 6200. Карты с технологией TurboCache выглядят неубедительно, наибольшую производительность среди них показал вариант с 32 Мбайт памяти на борту.

В Doom 3, как и ожидалось, видеокарты показали низкую скорость. Это утверждение относится ко всем моделям без исключения. Только GeForce 6200 смотрелся более-менее достойно. Однако стоит оговориться, что комфортной игры можно добиться при средней скорости не менее 50 кадров в секунду. Что до карт с TurboCache, то наилучшую производительность вновь показала версия с 32 Мбайт памяти.

В Half-Life 2 все видеокарты обеспечили достаточную скорость при разрешении 1024x768 в обоих режимах качества. Максимальную производительность показала GeForce PCX 5750. Это связано с пониженной точностью вычисления шейдеров, что и стало ключом к столь хорошим показателям, но за это приходится расплачиваться худшим качеством картинки.

Подводя итоги, скажем, что карты с TurboCache в играх выглядят слабо. Идея воспользоваться локальной памятью компьютера смотрится интересно, но на деле это сильно снижает производительность в играх. Хотя новые видеокарты полностью поддерживают DirectX 9, от этого не становится легче. Только версия с 32 Мбайт памяти смогла показать приемлемые результаты - за счет высокой скорости памяти. Мощь GeForce 6200 TC 64 Мбайт сдерживает низкая частота памяти, а у GeForce 6200 TC 16 Мбайт сильно урезана шина памяти.

GeForce 6200 TurboCache стоят примерно $55 -$70 , а уже за $90 -$100 вы можете купить полноценную GeForce 6200 с 128 Мбайт памяти. Поэтому наш вам совет: не стоит экономить на видеокарте, лучше купите быструю карточку - пусть и за чуть большие деньги, - останетесь довольны.

Благодарим сайт www.thg.ru за помощь в подготовке тестов.

Оригинальные технологии позволяют графическому процессоры получать доступ к системной памяти через шину PCI Express, что дает возможность устанавливать на недорогие видеокарты 64, 32 и даже 16 Мбайта локальной памяти при сохранении приличной производительности.

Новая перспективная шина PCI Express пока не получила широкого распространения: материнские платы и карты расширения с этим интерфейсом пока приобретаются только в составе новых настольных компьютеров, либо для их самостоятельной сборки. Причина этого кроется не столько в консервативности и прижимистости покупателей, сколько в отсутствии какого-либо реального прироста производительности по сравнению с традиционными шинами PCI и AGP. Показательно, кстати, что за исключением видеокарт на рынке нет практически никаких карт расширения с интерфейсом PCI Express.

Впрочем, пример с видеокартами очень наглядно демонстрирует отсутствие заметного прироста производительности при использовании шины PCI Express по сравнению с шиной AGP 8x, И это при том, что для графических ускорителей был выбран самый быстрый протокол PCI Express x16! Более того, видеокартам, установленным попарно в режимах SLI или Croffsire, прекрасно хватает пропускной способности шины PCI Express x8. Стоит ли говорить о том, что разработчики игр и прочих приложений никак не имели в виду возросшую до 4 Гбайт в секунду (в обоих направлениях) скорость шины для графических ускорителей.

Инженеры ATI Technologies и nVidia недолго ломали голову над тем, как воспользоваться преимуществами новой скоростной шины, Технологии ATI HyperMemory и nVidia TurboCache позволяют использовать системную оперативную память в качестве полноценной "добавки" к установленной на видеокарте видеопамяти небольшого объема, благо пропускная способность PCI Express x16 допускает такие "фокусы". Идея не нова, она давно реализуется в различных интегрированных видеоускорителях, получающих доступ к оперативной памяти через системную шину, однако применительно к дискретным видеокартам она ранее не использовалась.

Графический процессор на картах с технологиями ATI HyperMemory и nVidia TurboCache позволяет часть информации о буфере кадра хранить не в видеопамяти, а в куда более объемной, как правило, оперативной памяти ПК. Кроме того, благодаря использованию PCI Express x16 появляется возможность искусственно "расширить" шину видеопамяти до гипотетических 128 бит, что позволяет выпускать вполне конкурентоспособные карты начального уровня с 64, 32 или даже 16 Мбайтами собственной видеопамяти с 64-разрядной шиной, сравнимые по производительности с аналогичными картами, носящими "на борту" до 128 Мбайт памяти. Разумеется, все это работает лишь в классе видеокарт "low-end", зато за счет отказа от большого объема памяти можно радикально снизив их стоимость, сохранив современное графическое ядро с полной поддержкой DirectX 9. Практика показывает, что затея удалась: минимальная цена "брендовых" карт на базе бюджетных чипов последнего поколения упала ниже 50 долларов США.

ATI HyperMemory

Карты канадской компании ATI, в которых реализована технология HyperMemory - это модели, построенные на основе графического процессора Radeon X300 (RV370). Должен сразу заметить, что есть и модификации X300, не использующие системную память: это - "полноценная" X300 c 128-битной шиной памяти и самая дешевая X300 SE с 64-разрядной шиной и 128 Мбайтами памяти "на борту". К моделям с HyperMemory относятся X300 SE/128 (32 Мбайта собственной памяти) и X300 SE/256 (128 Мбайт собственной памяти). Названия этих карт говорят о том, что, несмотря на 64-битную шину, они способны продемонстрировать производительность, достойную карт с вдвое и вчетверо большим объемом памяти. Интересно, что эталонная конструкция X300 SE/128 представляет собой низкопрофильную плату, рассчитанную на установку в компактные настольные ПК, и не имеющую цифрового видеоинтерфейса DVI.

Процессор X300 работает на частоте 325 МГц, имеет четыре пиксельных и два вершинных конвейера и поддерживает DirectX 9.0, включая пиксельные шейдеры версии 2.0. Тактовая частота памяти в картах без HyperMemory - 400 МГц (эффективная - 800 МГц), а в картах с HyperMemory - 296 (300) МГц (эффективная - 596 (600) МГц). Простые подсчеты показывают, что пропускная способностью собственной памяти составляет 4,8 Гбайт/с, а в сочетании с пропускной способностью двухканальной системной памяти DDR 400 6,4 Гбайт/с получаем 11,2 Гбайта в секунду общей теоретической производительности.

Разумеется, следует сделать скидку на большие задержки при использовании системной памяти через PCI Express, однако в технологии HyperMemory предусмотрены средства борьбы с этой проблемой. Данные, имеющие высокий приоритет, размещаются в локальной видеопамяти, а данные, не помещающиеся в ней, через GART (Graphics Address Remapping Table - таблица переопределения адресации графики) динамически перераспределяются по системной памяти. Технология HyperMemory позволяет использовать механизм GART, (который изначально предназначался для адресации доступной видеокарте системной памяти согласно установленному в BIOS объему апертуры AGP), для параллельной работы как с локальной так и системной памятью, при этом некоторые кадры могут вообще так никогда и не попасть в собственную видеопамять графического ускорителя.

nVidia TurboCache

Технология TurboCache реализована в нескольких видеокартах nVidia семейства 6200 - они помечены аббревиатурой "TC" или полным словом TurboCache. Эти карты построены на основе графического процессора NV44 с четырьмя пиксельными и тремя вершинными конвейерами. Однако, в отличие от X300 с четырьмя пиксельными конвейерами, на каждом из которых установлено по одному модулю растеризации, то в NV44 таких модулей всего два, т.е. этот чип способен записывать в видеопамять всего два отрендеренных пикселя за такт. Кроме того, в NV44 отсутствуют модули сжатия цветов и Z-буфера, а также модуль 16-разрядного смешивания и фильтрации OpenEXR. Все это сделано в целях уменьшения физических размеров и удешевления чипа, тем более что удаленные модули все равно невозможно реально использовать в играх из-за низкой производительности самого чипа.

Тактовая частота процессора NV44 в "полноценных" картах GeForce 6200 составляет 300 МГц, а в картах с TurboCache она увеличена до 350 МГц. Рабочая частота видеопамяти в базовых моделях (шина 128 бит) составляет 500 МГц (эффективная - 1000 МГц) для версии AGP или 575 МГц (эффективная - 1150 МГц) для версии PCI-E, а в картах с TurboCache частота работы памяти составляет 550 МГц (эффективная - 1100 МГц) или даже 700 МГц (1400 МГц).

Существует четыре модификации "турбокарт" на чипе NV: под названием GeForce 6200 128MB TurboCache могут скрываться две модели с 32-разрядной шиной памяти и с локальной памятью объемом 16 Мбайт (700 МГц) или 32 Мбайта (550 МГц), а также одна модель с 64-битной шиной памяти и с чипами на 64 Мбайта (700 МГц). Название GeForce 6200 256MB TurboCache носит одна модель с 64 Мбайтами памяти (550 МГц) и 64-разрядной шиной. Нетрудно догадаться, что по производительности эти карты весьма существенно отличаются друг от друга, ведь пропускная способность локальной памяти может колебаться от 2,2 до 5,6 Гбайт в секунду, что в сочетании с пропускной способностью системной памяти DDR 400 в 6,4 Гбайта/с составляет от 8,6 до 12 Гбайт/с общей теоретической производительности.

К сожалению, отличить друг от друга видеокарты TurboCache с различными характеристиками довольно сложно, поскольку в прайс-листах редко указываются частоты работы и ширина шины видеопамяти. Придется либо тщательно рассмотреть саму карту, либо довериться информации производителя и продавца. Косвенный ориентир, цена, в данном случае срабатывает далеко не всегда - слишком мала разница в цене между этими модификациями.

Что лучше?

Лучше, разумеется, полноценная видеокарта с 128-битной шиной и 128 Мбайтами памяти. Если же речь идет о соревновании технологий ATI HyperMemory и nVidia TurboCache, то сразу можно сказать, что карты на X300 чуть дешевле карт на GeForce 6200 - примерно на пять-десять долларов. Примерно на столько же отличается и их производительность: по результатам теста 3DMark 05 (разрешение 1024 х 768 точек), карты на X300 получают порядка 990 баллов, в то время как результаты ускорителей на GeForce 6200 достигают 1150-1350 баллов.

При сравнимых характеристиках nVidia выигрывает за счет больших тактовых частот, однако в связи с большим числом разновидностей карт с TurboCache можно случайно "нарваться" на совсем слабую модификацию. Хотя из-за всего двух модулей растеризации GeForce 6200 теоретически должен отставать от X300, эту разницу с лихвой компенсируют тактовые частоты, а по скорости заполнения текстур версия GeForce 6200 с 64-битной шиной и вовсе выигрывает у соперника.

В игровых приложениях, таких, как Doom3, nVidia традиционно опережает решения от ATI, однако интересно, что даже карты GeForce 6200 с 32 Мбайтами памяти и 64-битной шиной опережают своих "однофамильцев" c 64 Мбайтами и 64-битной шиной за счет преимущества в рабочих частотах. В Far Cry и Splinter Cell: Chaos Theory соперники идут вровень, а в Half-Life 2 чипы ATI, тоже традиционно, ведут себя быстрее, чем процессоры nVidia.

Лучшим выбором по производительности можно считать карты на GeForce 6200 128 MB с памятью объемом 32 Мбайта и 64-разрядной шиной. Однако не стоит забывать, что эти карты можно называть игровыми лишь с большой натяжкой: порядка 30 кадров в секунду в Doom 3 (1024 х 768 точек) - это изощренная пытка для любого геймера, а опускаться до более низких, но "играбельных" разрешений в современных играх мало кому захочется. Тем не менее, и ATI, и nVidia доказали, что использование системной памяти через шину PCI Express x16 в качестве видеопамяти, позволяет добиться вполне приемлемых результатов даже от карт с шокирующе малым объемом локальной памяти в 16 Мбайт.

Кому это нужно?

Понятно, что фанатичные "гонщики за fps" не удостоят бюджетные карты с технологиями HyperMemory и TurboCache даже презрительным взглядом. На кого же тогда рассчитаны такие видеоускорители? Лично я могу себе представить три ситуации, в которых покупка подобных видеокарт была бы оправданной:

Ситуация первая. Приобретается современный мультимедийный персональный компьютер, однако финансовые возможности не позволяют сразу купить мощную игровую видеокарту, скажем долларов за 400. При этом, уже имеющуюся "видюшку" установить в новую систему не получится из-за отсутствия на материнской плате слота AGP. Очень жизненная ситуация, кстати. В этом случае выбирается дешевая видеокарта для PCI-Express, которая послужит в качестве своего рода промежуточного варианта, и копятся деньги на настоящую игровую карту.

Ситуация вторая. Новый компьютер покупает человек, которому машина нужна исключительно для работы с офисными пакетами и обработки цифровых фотографий. При этом материнская плата не имеет интегрированной графики, либо покупатель испытывает стойкую неприязнь к встроенным решениям. Частный случай этой же ситуации - покупка организацией офисных компьютеров.

Ситуация третья. Просто нужна аппаратная поддержка видеокартой DirectX 9, а встроенная графика этого класса на системной плате отсутствует. Не секрет, что очень многие современные приложения при установке требуют наличия этого программного интерфейса. Пожалуй, только программные DVD-проигрыватели еще обходятся без этого далеко не всегда нужного API.

Собственно, на большее моего воображения не хватает.

В заключение хочется лишний раз восхититься изобретательностью инженеров ATI и nVidia, которые нашли уже второе "недокументированное" применение избыточной пропускной способности шины PCI Express x16. Первым, напомню, стали технологии параллельной установки двух видеокарт, работающих по протоколу PCI Express x8.