Тесты масштабируемости PCI Express и SLI: сколько линий нужно? -

Упираемся в PCIe? Всего семь месяцев прошлом с момента публикации нашей , в которой мы обнаружили скромные отличия в производительности между слотами PCIe x8 и PCIe x16. Но эти семь месяцев были действительно жаркими! Сначала вышла долгожданная , которая сместила AMD Radeon HD 5870 в качестве самого быстрого решения с одним GPU на рынке. Да и затем появились видеокарты для среднего рынка, которые обеспечили самую , какую мы когда-либо встречали. К сожалению, подобные улучшения обесценивают наши предыдущие тесты. Поэтому мы посчитали нужным провести новое исследование производительности. В данной статье мы попытаемся полностью ответить на наиболее острые и актуальные вопросы, которые задавали нам читатели. Действительно ли вам потребуется платформа X58, чтобы поддержать новейшие графические технологии, или будет достаточно платформы с меньшим количеством линий PCI Express? MSI позволила нам ответить на этот вопрос с одним продуктом, выпустив материнскую плату на Intel X58, у которой также есть режимы x8 и x4, знакомые нам по некоторым решениями Intel P55. Мы уже видели, что в играх при использовании одного слота x16. В данном тестировании мы смогли ограничить себя одной материнской платой, что позволило сфокусироваться только на линиях PCI Express, устранив все другие переменные. Встречайте платформу для нашего тестирования: материнскую плату MSI Big Bang-XPower. Нажмите на картинку для увеличения. Конечно, эту модель нельзя назвать представителем рынка Intel P55 с его умеренными ценами, но у XPower есть качества, благодаря которым эта материнская плата прекрасно подошла для наших тестов. Два доступных слота PCIe 2.0 x16 можно разнести до трёх слотов x16 каждый, что даёт режимы x8-x0-x8-x8-x8-x0 при заполнении третьего и пятого слота, а также режим x8-x4-x4-x8-x4-x4 при заполнении второго и шестого слотов. Благодаря MSI, мы смогли провести тесты в режимах PCIe x16, x8 и x4 на одной материнской плате, не используя для этих же целей скотч, чтобы заклеивать контакты на видеокарте. Тестовая конфигурация Наш процессор Core i7-920 был разогнан до 4,00 ГГц, чтобы минимизировать ограничения CPU в тестах 3D-игр. Кулер Thermalright MUX-120 достаточно хорошо охлаждал наш разогнанный CPU, чтобы мы не столкнулись с какими-либо проблемами стабильности. С эффективностью на средней нагрузке около 91% и рейтингом 80 PLUS Gold, блок питания OCZ Z1000 хорошо подходит для тестов системы под полной нагрузкой. Поскольку кривая эффективности снижается до 89% на обоих концах, вы можете умножить полученные нами значения энергопотребления от розетки на 0,9, чтобы получить фактическое энергопотребление комплектующих. Тесты и настройки Результаты тестов масштабирования с одной видеокартой 3DMark Vantage В 3DMark можно оценить производительность GPU и CPU, но мы не были уверены, насколько актуальны полученные результаты для нашего сравнения пропускной способности. Слот PCIe 2.0 x8 работает всего примерно на 1% медленнее, чем слот с 16 линиями в прогоне 1280x1024 "Performance", а слот x4 даёт падение ещё на 3%. Разница в производительности между слотами x16 и x4 сузилась до 2% при переходе к прогону 3DMark 1920x1200 "Extreme". Alien Vs. Predator Некоторые игры ограничиваются пропускной способностью PCI Express, но другие упираются в производительность GPU или CPU. Игра Alien Vs. Predator, по всей видимости, относится к последней категории, поскольку производительность падает крайне незначительно, стоит переставить видеокарту в слот x4. Разница между PCIe 2.0 x4 и x16 составила всего около 1%. Call of Duty: Modern Warfare 2 Игра Call of Duty настолько быстро идёт на современном "железе", что весьма сложно назвать какую-либо комбинацию ограниченной по производительности. Отличия, конечно, присутствуют, но комфортно играть можно в любой конфигурации. В худшем случае GeForce GTX 480 снижает производительность в два раза – в низких разрешения при переходе на x4. Эта разница уменьшается до примерно 1/3 в высоких разрешениях, а результаты x8 находятся примерно посередине на всех трёх диаграммах. Crysis Наш опыт говорит о том, что Crysis обычно упирается в GPU, поэтому при повышении разрешения снижение пропускной способности PCI Express доставляет всё меньше проблем. Слот x4 даёт падение производительности 9% в разрешении 1680x1050, а слот x8 позволяет GPU достичь 98% потенциала производительности. В целом же, слоты x8 кажутся вполне приемлемым вариантом для Crysis. DiRT 2 DiRT 2 находится между Crysis и CoD:MW2 по зависимости от пропускной способности PCIe, получая падение производительности на 16% и 4%, когда GeForce GTX 480 приходится работать в режимах x4 и x8, соответственно. Разница в производительности между слотами x16 и x4 снижается до 8% в разрешении 2560x1600, но радует то, что в DiRT 2 всё равно можно комфортно играть на всех трёх конфигурациях. S.T.A.L.K.E.R.: Call Of Pripyat Последняя игра в семействе S.T.A.L.K.E.R. весьма слабо реагирует на снижение пропускной способности, переход на слот x8 или x4 даёт всего лишь падение на 1% и 6%, соответственно, по сравнению с 16 линиями в самом низком игровом разрешении. Повышение разрешения ещё сильнее переносит нагрузку с CPU и PCIe на видеокарту, разница между x16 и x4 составляет всего 3%. Слот x8 приводит к отставанию в производительности меньше 1% по сравнению со слотом x16 в разрешении 2560x1600. Заключение по масштабированию PCIe В большинстве игр мы обнаружили весьма скромные отличия между разными конфигурациями слотов. Только в Call of Duty: Modern Warfare 2 мы получили необычно большую разницу, но эта игра составляет 20% всех наших игровых тестов. Сборщикам игровых систем можно ожидать среднее падение производительности 8% при переходе со слота x16 на x8. Это могло бы вызвать проблемы на платформах с ограниченным количеством линий PCI Express, например, на чипсете LGA 1156 при переходе в режим SLI. Но перед тем как мы рассмотрим тесты SLI, позвольте оценить влияние конфигураций на энергопотребление, температуру и эффективность. Снижение количества используемых линий PCIe может уменьшить энергопотребление, но всё же недостаточно, чтобы на это обратили внимание владельцы high-end ПК. Мы не рассчитывали получить разницу в температуре просто из-за перемены слота, поэтому результаты вполне логичны. Потеря производительности без уменьшения энергопотребления приводит к существенному снижению эффективности, поскольку под эффективностью мы понимаем отношение производительности к энергопотреблению. При перестановке одной GeForce GTX 480 из слота x16 в слот x8 PCIe 2.0 вы теряете 8% производительности. Но давайте посмотрим, что мы получим в случае конфигурации SLI. Действительно ли нам следует использовать больше шестнадцати линий PCIe для установки двух high-end видеокарт? Результаты тестов масштабирования конфигурации SLI 3DMark Vantage И вновь мы сталкиваемся с загадочным поведением 3DMark, у которого тесты GPU и CPU не отражают различий в некоторых реальных играх при уменьшении пропускной способности интерфейса видеокарты. Конечно, некоторые игры не используют пропускную способность шины PCI Express так же эффективно, как и другие, и, возможно, Futuremark может указать на эти игры в оправдание полученных результатов теста. Конечно, масштабирование PCIe не очень заметно по результатам 3DMark, но нам понравилось увеличение производительности на 91% при переходе с одной видеокарты на две в тестовом прогоне 1920x1200 "Extreme". Alien Vs. Predator Мы не получили существенной разницы при переходе между слотами x8 и x16 в Alien Vs Predator в наших тестах с одной видеокартой, поэтому мы не ожидали заметных отличий и в SLI. Впрочем, довольно приятно видеть, насколько хорошо конфигурация SLI масштабируется по сравнению с одной видеокартой, причём пиковый прирост производительности при переходе к SLI составляет 92%. При повышении разрешения наблюдается странная ситуация, два слота x8 начинают обгонять два слота x16 в 2560x1600. У нас нет ни малейших идей по поводу того, что вызвало подобное неравенство, за исключением неэффективной работы SLI в этой игре. Но, возможно, причина кроется в материнской плате. Call Of Duty: Modern Warfare 2 При установке одной видеокарты игра CoD:MW2 показала наибольшую зависимость от доступной пропускной способности PCI Express. В случае разрешения 1680x1050 производительность явно упирается в CPU, что повлияет на финальный анализ средней производительности. Как и в случае большинства тестов, чья производительность упирается в CPU, по мере увеличения разрешения в CoD:MW2 нагрузка смещается в сторону GPU. К сожалению, при этом зависимость от пропускной способности PCI Express тоже снижается. Даже при частоте 4,00 ГГц, "плохая" производительность нашего процессора Core i7 уменьшает как масштабирование в зависимости от пропускной способности PCIe, так и масштабирование SLI. Crysis В нашем предыдущем тесте Crysis упиралась в производительность GPU, но при переходе на SLI мы получаем хорошую масштабируемость: прирост производительности 70% в разрешении 1680x1050, который увеличивается до 92% в 2560x1600. Мы можем отметить, что изменение масштабирования SLI имеет ту же природу, что и переход с ограничений CPU на ограничения GPU при повышении разрешения. К сожалению, Crysis – не тот тест, где бы мы могли видеть существенное падение производительности при переходе на слот x8, и в случае двух видеокарт конфигурация в слотах x8 даёт падение от 3% в разрешении 1680x1050 до 2% в 2560x1600. По крайней мере, владельцам платформы P55 будет приятно из-за мизерного падения производительности в этой игре. DiRT 2 DiRT 2 немного упирается в CPU при использовании двух видеокарт GeForce GTX 480 на средних разрешениях, прирост составляет "всего" 72% при переходе на SLI в разрешении 1680x1050. Опять же, зависимость от GPU увеличивается по мере повышения разрешения, поэтому прирост от SLI увеличивается до 91% в 2560x1600. Игра DiRT 2 не очень сильно зависела от пропускной способности PCIe в случае работы одной видеокарты, поэтому тот факт, что конфигурация двух видеокарт в слотах x8 уступает конфигурации с двумя слотами x16 всего на 2-5%, нас не удивляет. S.T.A.L.K.E.R.: Call Of Pripyat Если вы внимательно читали статью до этого места, то вас картина производительности S.T.A.L.K.E.R. вряд ли удивит. Тестирование GeForce GTX 480 в SLI не имеет смысла при средних разрешениях, поскольку 4,00-ГГц процессор Core i7 не способен раскрыть потенциал видеокарт в разрешениях ниже 2560x1600. В S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat мы наблюдаем исключение, поскольку видеокарты уже не так хорошо справляются с этой игрой в данном разрешении. Мы всё ещё наблюдаем прирост производительности от перехода на SLI от 75% в разрешении 1680x1050 до 94% в 2560x1600, хотя игра на максимальном разрешении шла уже не так плавно при максимальных тестовых настройках (минимальная частота кадров составила 16 fps) – большинство геймеров наверняка предпочтут снизить разрешение, уровень детализации или сглаживания, чтобы получить более плавную частоту кадров. Заключение по масштабированию PCIe и SLI В наших тестовых играх мы получили весьма приятное масштабирование производительности SLI, но только в самом высоком тестовом разрешении 2560x1600. В меньших разрешениях производительность часто упиралась в CPU. Для большинства игр не имеет смысл устанавливать пару видеокарт GeForce GTX 480 в разрешениях меньше 2560x1600, да и в одном игровом тесте производительности нашего 4-ГГц CPU было явно недостаточно даже в 1920x1200. Давайте посмотрим, какие результаты мы получим по масштабируемости. Две видеокарты способны по производительности обойти одну с приростом вплоть до 90% в большинстве игр, но это касается только самого высокого тестового разрешения. Плохая масштабируемость в меньших разрешениях снизила средний прирост до всего 63%. Более того, игра, которая показала самую сильную зависимость от пропускной способности PCIe в тестах с одной видеокартой, с