ATI CrossFireX: Czyli skalowanie wydajności trzech Radeon-ów HD 5770

Każdy GRACZ podczas konfigurowania nowego "Peceta" zastanawia się nad kupnem wydajnej karty graficznej. Kryteria jakimi się wtedy kierujemy to przede wszystkim cena i wydajność. Najlepiej żeby ta pierwsza była jak najniższa, a ta druga jak najwyższa. Niestety rzeczywistość jest brutalna i najwydajniesze akceleratory kosztują… grubo ponad 1000zł. Takie modele jak Radeon HD 5850, 5870, 5970 czy też GeeForce GTX 465, 470, 480 są zwykle poza zasięgiem przeciętnego gracza. Wtedy staje się przed poważnym dylematem. Na czym można zaoszczędzić, aby kupić mocniejszą grafikę? Ponieważ mocny procesor i porzą…dna płyta główna to podstawa w każdym komputerze, najczęściej cięcia dotykają…: dysku, obudowy, zasilacza lub innych podzespołów. Niestety takie oszczędności mocno odbijają… się na komforcie zabawy, a nie zawsze pozwalają zebrać odpowiednią kwotę na lepszy akcelerator 3D. Co zrobić w takiej sytuacji?...    

...jednym z rozwiązań jest technologia Multi-GPU. Na przestrzeni ostatnich lat producenci kart graficznych mocno promują technologie SLI i CrossFireX. Polega ona na łączeniu ze sobą od dwóch do czterech kart graficznych. Na początek kupno tańszej, acz wydajnej karty graficznej, może pozwolić na w miarę komfortową zabawę. Po kilku miesiącach dokupując drugą identyczną, można cieszyć się wydajnym zestawem z dwiema kartami graficznymi, a przynajmniej w teorii tak powinno być. Niektórym udaje się odłożyć odpowiednią… kwotę, inni rezygnują… z zakupu kolejnej grafiki, gdyż ta kupiona pierwotnie okazuje się wystarczają…ca. Ja należę do tej pierwszej grupy i po wnikliwym przestudiowaniu kilku testów zakupiłem Radeona HD 5770 (link do mojej rcenzji tej grafiki). Po jakimś czasie udało mi się dokupić kolejną identyczną… grafikę.

Teraz gdy już poznałem zalety i wady konfiguracji CrossFireX z dwiema, a nawet trzema kartami graficznymi, postanowiłem się nimi podzielić. Serdecznie zapraszam do lektury.

Spis Treści

1. Wstęp
2. Spis treści
3. Założenia testu
4. Platforma testowa
5. Karty graficzne użyte w teście
   
6. Sposób obliczeń przyrostu wydajności
7. Testy syntetyczne

• 3Dmark 06
• 3Dmark Vantage
• Unigine Heaven 2.1

8. Całkowity wzrost wydajności w syntetykach
9. Testy w grach

• Alien vs Predator (2010 Benchmark)
• Crysis
• Crysis Warhead
• Resident Evil 5
• Street Fighter IV
• Dirt 2

10. Całkowity wzrost wydajności w grach
11. Podsumowanie

 Założenia testu

Tekst będzie obejmował wyłącznie testy dotyczące wydajności w kilku grach i najpopularniejszych benchmarkach. Ma zobrazowć jak skaluje się wydajność konfiguracji z jedną…, dwiema i trzema identycznymi kartami graficznymi. Ma też odpowiedzieć na pytanie czy warto inwestować w Multi-GPU. Krótko mówią…c: Same konkrety.

UWAGA! Każdy test był przeprowadzany trzykrotnie, a zamieszczone w wykresach wyniki są… najwyższymi uzyskanymi wartościami. 

              Wszystkie testy przeprowadzałem pod kontrolą… 64-bitowego Windowsa 7 (system był w pełni zaktualizowany), karty graficzne były kontrolowane przez strerowniki Catalyst 10.6. Informacje odnośnie ustawień graficznych i rozdzielczości są… zamieszczone przed każdym wykresem. Liczbę wyświetlanych klatek mierzył program Fraps 3.0.3.

Ustawienia testowego peceta:

• procesor @4,0 Ghz, 1.487 V
• mostek CPU-NB @2400 Mhz
• HT Link @2200 Mhz
• pamięci DDR3 2 GB 1600 MHz  CL 7-7-7-20

Uwaga! Niestety podczas testowania konfiguracji z trzema kartami graficznymi, zostały uszkodzone dwa dyski, na których znajdowało się sporo danych z przeprowadzonych testów. Dyski udało mi się uratować niestety dane zostały utracone. Dlatego też w teście nie ma wyników podkręconych kart graficznych, temperatur jakie osiagały pod obciążeniami oraz wyników z kilku innych gier.  Mimo to, myślę, że ten test dostarczy wam wystarczajacej ilości informacji odnośnie skalowania CrossFireX składajacego się z trzech Radeonów 5770 1 GB.

• Przejdź do począ…tku
• Przejdź do Spisu treści

Platforma testowa

             Sprzęt wykorzystany do testów w większości należy do mnie :) Płyta główna została dostarczona przez redakcję benchmark.pl, jednak gdyby nie uprzejmość kolegów ze sklepu Komputronik z C.H Port Łódź i wypożyczona od nich trzecia grafika, nie mógłbym przeprowadzić testów :) Pozdrawiam i dziękuję.

	Procesor 1: AMD Phenom II x4 955 3.2GHz Rev.C3 (O/C @4.0GHz 1.487V)
	Chłodzenie CPU: Scythe MUGEN 2
	Płyta główna: ASRock 890FX Deluxe3 dostarczona przez redakcję benchmark.pl
	Pamięci: 1800 MHz CL 8-8-8-24 1T, 1.9 V, na czas testów 1600 MHz 7-7-7-20 1T 1,9V dostarczone przez redakcję benchmark.pl
	Dysk twardy: Samsung 500GB 16MB HD502HJ F3 sATA-2
	Karta graficzna: 2x Connect 3D Radeon HD 5770 1 GB 850/1200 MHz
	Karta graficzna: 1x HIS Radeon HD 5770 1GB 850/1200MHz (wypożyczona przez sklep KOMPUTRONIK C.H. Port Łódź)
	zasilacz: Chieftec CFT-750-14C 750W (modularny)
	Monitor: BENQ G2220HD (22" 1920x1080)
	Obudowa: Cooler Master Centurion 590 + 5x 120 mm i 2x 140 mm wiatraków

• Przejdź do począ…tku
• Przejdź do Spisu treści

Karty graficzne użyte w teście

HIS Radeon 5770 1 GB (GDDR5) 850/1200 MHz

Niestety fotki, które zrobiłem osobiście utraciłem po tym jak padły mi dwa dyski. Dlatego też zamieszczam zdjęcia ze strony producenta.

• Przejdź do począ…tku
• Przejdź do Spisu treści

Connect3D Radeon 5770 1 GB (GDDR5) 850/1200 MHz

Dokładny opis i test znajduje się pod tym linkiem.

• Przejdź do począ…tku
• Przejdź do Spisu treści

Sposób obliczeń przyrostu wydajności

Jak liczyłem procentowy przyrost wydajności w grach i benchmarkach?

Aby go obliczyć sumowałem ze sobą… minimalny i średni FPS, a następnie dzieliłem go przez dwa:

1x5770 => (min FPS + średni FPS) / 2 = np: 50
2x5770 => (min FPS + średni FPS) / 2 = np: 75

Otrzymany w ten sposób wynik wykorzystywałem do obliczania procentowego przyrostu wydajności zgodnie ze wzorem:

(2x5770 / 1x5770 - 1) x 100 = ...%

czyli np.:

(75 / 50 - 1) x 100 = 50 %

Po dołożeniu drugiej karty, przyrost wydajności względem pojedynczej grafiki wynosi 50%.

Przy takich obliczeniach zawsze dzieli się większą… wartość przez mniejszą, aby uzyskać wynik procentowego przysrostu względem mniejszej wartości. Dzieląc mniejszą… wartość przez większą, uzyskany wynik informowałby o tym, jaki procent większej liczby stanowi mniejsza liczba.

• Przejdź do począ…tku
• Przejdź do Spisu treści

Testy syntetyczne

3Dmark 06 - ustawienia standardowe w rozdzielczości 1280x1024, na wykresach widnieje wynik ogólny oraz wyniki testu SM 2.0 i HDR/SM 3.0, które bezpośrednio dotyczą… wydajności układu graficznego

Wynik ogólny w 3dmarku 06 nie zachwyca. Po dołożeniu drugiej grafiki wydajność wzrasta o 27%. Jeszcze bardziej zaskakuje wynik z trzema Radeonami, przyrost wydajności to tylko 30% wzgledem jednej karty graficznej oraz 3% względem dwóch, jest bardzo mały.

Wyniki cząstkowe są… znacznie ciekawsze. Szczególnie w przypadku testu HDR. Po dołożeniu drugiej grafiki wydajność wzrasta o ponad 44% względem jednego Radeona i o dodatkowe 11% przy trzech grafikach. Razem daje to wzrost o 55%.

Trochę zaskakuje wynik testu SM 2.0, możliwe że jest on bardziej uzależniony od wydajności procesora i dołożenie trzeciej grafiki nie daje żadnej różnicy. Inną przyczyną mniejszego wzrostu może być ograniczona przepustowość trzeciego łacza PCI-E, które działa w trybie x4.

• Przejdź do początku
• Przejdź do Spisu treści

3Dmark Vantage - Test Performance i High. Poniżej znajduje się wynik ogólny oraz wyniki czą…stkowe dotyczą…ce wydajności układu graficznego. Test Extreme niedostępny, ponieważ mój monitor nie obsługuje wymaganej rozdzielczości.

Na wykresie powyżej widać wyniki ogólne z 3Dmark Vantage. W porównaniu z 3Dmark-iem 06 wyniki są… znacznie ciekawsze.

Największy przyrost wydajności widać w teście High, który dużo lepiej korzysta z mocy obliczeniowej kart graficznych. Dwa radeony dają… 75% przyrost wydajności, natomiast trzecia grafika powiększa tą… różnicę o kolejne 70%, co razem daje 144% wzrost względem pojedynczej karty.

Test Performance, który bardziej zależy od procesora pokazuje wzrost wydajności o 59% przy dwóch grafikach i o kolejne 30% przy trzech, razem daje to 91% wzrost wzgledem pojedynczej grafiki.

W testach czą…stkowych sytuacja wyglą…da niemal identycznie z tą różnicą…, że w przypadku jednej dodatkowej karty graficznej wzrost wydajności, wzgledem pojedyńczego akceleratora jest prawie taki sam. Dopiero po dołożeniu trzeciej grafiki widać większą różnicę na korzyść testu High. Razem otrzymany wzrost to 175% w teście High i 143% w teście Performance.

• Przejdź do początku
• Przejdź do Spisu treści

 Unigine Heaven 2.1 - test przeprowadzony w rozdzielczości 1920x1080 z ustawieniami grafiki:

• API - DirectX 11
• Shaders - High
• Tessellation - Normal
• Anisotropy - x8
• Anti-aliasing - x8

Wykresy pokazują… wynik ogólny oraz informacje o ilości wyświetlanych Kl/s.

Wzrost wydajności w tym benchmarku jest wręcz nadzwyczajny i przy trzech radeonach sięga 234%, względem pojedynczej karty. Pojawia się jednak małe pytanie: Dlaczego przy trzech grafikach jest tak duży wzrost, a przy dwóch dochodzi on "tylko" do 85% a nie np: 115%?
Możliwe, że Unigine Heaven 2.1 lubi dużą… liczbę procesorów strumieniowych i czym większa ich liczba tym przyrost wydajności jest większy. Ale na to pytanie mogą odpowiedzieć chyba tylko programiści, którzy stworzyli ten benchmark.

Wyniki cząstkowe podane w FPS potwierdzają… wynik ogólny, aczkolwiek różnica jest nieco mniejsza i wynosi "tylko" 54% przy dwóch kartach oraz 151% przy trzech grafikach.

• Przejdź do poczatku
• Przejdź do Spisu treści

Całkowity przyrost wydajności
w syntetykach

Poniżej znajdują się wykresy obejmujące zsumowane wyniki wszystkich testów syntetycznych. Zarówno ogólne jak i cząstkowe.

Jak widać w benchmarkach CrossFireX sprawuje się bardzo dobrze i dołożenie kolejnych kart graficznych daje spory przyrost wydajności. Jedna dodatkowa grafika daje wzrost o 93%, natomiat dołożenie trzeciej o kolejne 60%. Razem konfiguracja z trzema kartami osiąga 153% wzrost wydajności względem pojedynczej karty. Jest to niezły materiał na bicie rekordów ;)

• Przejdź do począ…tku
• Przejdź do Spisu treści

Testy w grach

Alien vs Predator 2010 benchmark - ustawienia defoult. Nie ingerowałem w pliki konfiguracyjne tego benchmarka. Od razu po zainstalowaniu uruchomiłem program. Liczbę wyświetlanych klatek mierzył program FRAPS 3.0.3

Dodatkowa grafika daje 95% przyrost generowanych klatek i wyraźnie odczuwa się to w normalnej rozgrywce. Niestety dołożenie trzeciej grafiki nie powoduje już tak znaczącego wzrostu. Możliwe, że gra nie umie korzystać z więcej niż dwóch GPU, możliwe też, że wą…skim gardłem jest zastosowany procesor, ewentualnie obniżona przepustowość trzeciego złącza PCI-E.  

• Przejdź do począ…tku
• Przejdź do Spisu treści

Crysis - do testów wykorzystany został dedykowany benchmark HOC_CrysisBench 1.5. Wyniki. Benchmark generuje bardzo klarowne wykresy z wynikami końcowymi. Ustawienia grafiki:

• rozdzielczość 1280x1024
• grafika Very High 
• DirectX 10
• AA OFF
• Aniso OFF

Przyrost wydajności na poziomie 51% po dołożeniu drugiej grafiki jest bardzo dobrym wynikiem, dołożenie trzeciego akceleratora daje dodatkowe 24%. Razem jest to 75% wzrost wydajności względem pojedynczej grafiki.

Procenty mówią…, że wzrost wydajności jest spory, niestety minimalny FPS, który potrafi spaść do 21 Kl/s czasami nieprzyjemnie spowalnia wyświetlaną animację. Szczególnie jesli na ekranie sporo się dzieje. Takie sytuacje zdarzają… się jednak bardzo rzadko.
Podczas rozgrywki zauważyłem jednak inną… rzecz. Czasami widoczne było dziwne rozwarstwienie obrazu, tak jakby na ekranie wyświetlane były dwie klatki jednocześnie, przesunięte między sobą…. Po pewnym czasie zorientowałem się, że ta anomalia pojawiała się tylko podczas nagrywania filmików programem FRAPS. Były też widoczne mikroprzycięcia, które objawiały się delikatnym spadkiem płynnośći animacji. Problem wyeliminowało włączenie synchronizacji pionowej (vSync) w opcjach gry.

• Przejdź do początku
• Przejdź do Spisu treści

Crysis Warhead - w testach wykorzystany został dedykowany benchmark HOC_CrysisWH_Bench 1.2.  Ustawienia grafiki:

• rozdzielczość 1280x1024
• grafika Very High (Entuzjasta)
• DirectX 10
• AA OFF
• Aniso OFF

Crysis Warhead mimo wprowadzenia kilku usprawnień, które miały na celu poprawienie płynności rozgrywki, jest jeszcze bardziej wymagający… niż podstawka i widać to na wykresach. Zaledwie 33% przyrostu wydajności przy wykorzystaniu trzech kart graficznych nijak się ma do 75% wzrostu w pierwszej części tej gry.
Szczególnie martwi minimalny fps, który niezależnie od ilości zastosowanych kart graficznych, utrzymuje się na poziomie 15 Kl/s. Co ciekawe nie widać tego w normalnej rozgrywce, animacja jest płynna jeśli gra sie w trybie GRACZ,. Minimalny FPS nie spada poniżej 33 Kl/s, chodź czasem potrafi szarpnąć.
Dla tej gry niewarto inwestować w CF, lepiej się tu sprawdzi jedna wydajna grafika.

• Przejdź do początku
• Przejdź do Spisu treści

Resident Evil 5 - w testach wykorzystany był wbudowany benchmark ze wszystkimi maksymalnymi ustawieniami graficznymi. Liczbę wyświetlanych klatek mierzył program FRAPS 3.0.3.

• rozdzielczość 1920x1080
• grafika High
• AA x8
• Aniso x4
• vSync OFF

Resident Evil 5 zadowala się wydajnością… pojedynczego GPU. Dołożenie drugiej grafiki daje przyrost o 28%, a trzeciej o 46% względem pojedynczej karty graficznej. CrossFireX sprawdza się w tej grze idealnie, przyrost wydajności jest zauważalny i nie występują problemy z mikroprzycięciami, a przynajmniej ja ich nie zauważyłem.

• Przejdź do począ…tku
• Przejdź do Spisu treści

Street Fighter IV - do testów wykorzystany został wbudowany benchmark. Liczbę wyświetlanych klatek mierzył program FRAPS 3.0.3. Ustawienia graficzne odpowiadały maksymalnym ustawieniom z poniższej tabelki w rozdzielczości 1920x1080:

Street Figter IV wręcz uwielbia konfiguracje z więcej niż jednym GPU. W przypadku zastosowania trzech kart graficznych wzrost wydajności sięga 218% względem pojedynczego GPU. Rewelacyjne wyniki są… widoczne w samej grze, choć odradzam granie przy fps przekraczającym 200 Kl/s, gdyż gra wyglada jakby była wyświetlana na szybkim podglą…dzie. Postacie poruszają… się nienaturalnie szybko.

• Przejdź do począ…tku
• Przejdż do Spisu treści

Dirt 2 - Tu również wykorzystany został wbudowany benchmark, który bardzo dobrze oddaje wydajność w normalnej grze. Liczbę wyświetlanych klatek mierzył program FRAPS 3.0.3. Ustawienia grafiki:

• rozdzielczość 1920x1080
• grafika High
• MSAA x4

W ostatniej z testowych gier przyrost nie jest, aż tak spektakularny jak w przypadku SFIV, aczkolwiek jest on duży i pozwala na komfortową… zabawę w każdej sytuacji. Trzeba jednak pamiętać o włączeniu synchronizacji pionowej, gdyż podczas gry występują mikroprzycięcia. 

• Przejdź do początku
• Przejdź do Spisu treści

Całkowity przyrost wydajności
w grach

Poniżej są wykresy, które przedstawiają sumaryczny wynik ze wszystkich gier. Na wykresie znajduje się tylko minimalny i średni FPS, bo jak juz wiecie do przeliczenia procentowego przyrostu wydajności korzystałem tylko z tych wartości.

Jeśli weźmie się pod uwagę tylko wykres dotyczący FPS, można dojść do wniosku, że są to naprawdę dobre wyniki. Jest widoczna spora różnica między poszczególnymi konfiguracjami. Jednak wykres pokazujący procentowy przyrost wydajności, nie jest już tak "ładny". Po dołożeniu drugiej grafiki przyrost wydajnośći sięga niemal 70% względem pojedynczej grafiki i moim zdaniem jest to naprawdę świetny wynik.

Trzecia grafika daje kolejne 35%, co daje razem ponad 100% wzrostu wydajności względem pojedynczej karty graficznej. Czy to dużo, czy mało? Dla mnie za mało, aby inwestowac w trzeci akcelerator.

• Przejdź do począ…tku
• Przejdź do Spisu treści

 Podsumowanie

Testy syntetyczne dały ciekawe i bardzo optymistyczne wyniki. Największy przyrost wydajności można zaobserwować w 3Dmark-u Vantage i Unigine Heaven 2.1. Te benchmarki potrafią… prawidłowo wykorzystać moc obliczeniową… dodatkowych kart graficznych. Wyniki z 3Dmarka 06 należy traktować‡ raczej jako ciekawostkę. Jest on dużo bardziej uzależniony od wydajności samego CPU, który w pewnych przypadkach może być wąskim gardłem dławiącym karty graficzne.

Na powyższym wykresie wyraźnie widać jak ogólnie kształtuje sie wydajność CF w testach syntetycznych. Ponad 153% wzrost wydajności robi niezłe wrażenie.

W grach sytuacja nie jest już tak kolorowa. Największe korzyści daje dołożenie drugiej grafiki, przyrost wydajności waha sie od 19% w Crysis WH, do nawet 95% w Alien vs Predator. Wyjątkiem jest Street Fighter IV w którym druga grafika daje wzrost o 121%!
Trzecia karta nie wprowadza już tak dużych zmian w wydajności, kolejne 10% do 24% w Crysisie nie są… warte kosztów takiej konfiguracj. Potrafią one sięgnąć… nawet 1900zł, jest to całkowicie nie opłacalne. Sytuacje osładza wynik w Street Fighter IV gdzie trzecia grafika dodaje kolejne 98%, razem jest to 218% przyrostu wydajności.

Jak juz pisałem wcześniej w ujęciu ogólnym, po dołożeniu drugiej grafiki przyrost wydajności sięga niemal 70% względem jednego akceleratora 3D. Moim zdaniem jest to naprawdę świetny wynik. Trzecia grafika zwiększa wzrost wydajności o kolejne 35%. Razem daje ponad 100% przyrost wydajności względem pojedynczej karty graficznej. Całkiem nieźle, ale rewelacji nie ma.

Z przeprowadzonych testów wynika, że dołożenie kolejnej identycznej karty, daje niezłe rezultaty. Wniosek: warto dokupić drugą grafikę. Jednak jest małe ALE. Rzeczywistość nie jest, aż tak kolorowa jak mogłyby sugerować to wykresy. Przy łą…czeniu kilku kart graficznych trzeba pamiętać, o tym, że nie każda gra jest w stanie wykorzystać konfiguracje Multi-GPU. Więc korzyść z zastosowania CF może być znikoma lub żadna. Dodatkowo występuje zjawisko microstutteringu czyli tzw. mikroprzycięć. Zaobserwowałem je w Crysis, Crysis Warhead oraz Dirt 2.

Innym dość dokuczliwym elementem konfiguracji z kilkoma kartami graficznymi jest temperatura. Już dwie wydzielają… sporo ciepła. Natomiast tercet akceleratorów, z których każdy potrafi rozgrzać się do około 80-90*C, może mocno podnieść temperaturtę w całym pokoju. Świetna sprawa w zimowe wieczory, ale latem przy 35 stopniowym upale za oknem, robi się dość niekomfortowo. Wymusza to na użytkowniku, zaopatrzenie się w odpowiednio dużą… i przewiewną… obudowę ze sporą… ilością wentylatorów (sam mam ich aż 7). Bądź zamontowania chłodzenia wodnego, które potrafi kosztować majatek. Są to niestety spore wady konfiguracji z więcej niż jedną karta graficzną…. Mimo to...

...jest kilka zalet. Jedną… z nich jest niższy koszt takiej kofiguracji. Posiadane przeze mnie dwa Radeony 5770 kosztowały w sumie 1140zł.  Osiągają one… wydajność jednego Radeona 5870, który kosztuje około 1600zł! Korzyść jest oczywista. Jeśli chodzi o mikroprzycięcia to można się do nich przyzwyczaić. Nie występują one w każdej grze, a dodatkowo można je zredukować niemal do zera, włą…czają…c funkcję vSync w opcjach gry. Firma AMD/ATI dba o swoich klientów i udostępnia tzw. Profile CrossFireX, które rozszerzają… działanie CF na większą… ilość gier oraz (podobno) wpływają… na złagodzenie mikroprzycięć. Dla niektórych nieocenioną… zaletą…, może być możliwość pochwalenia się faktem posiadania dwóch kart graficznych.

Słowo na zakończenie

Reasumowują…c uważam, że CrossFireX dobrze się skaluje, stosunkowo niewielkim kosztem można uzyskać wysoką… wydajność i bardzo dobrze zastępuje jedną wydajną kartę graficzną. Ma ono jednak sens tylko przy dwóch kartach, kupno trzeciej  jest nieopłacalne, no chyba że chcemy bić rekordy w benchmarkach.

Prawda jest jednak taka, że każdy z nas musi sam zdecydować co jest dla niego najlepsze. W moim przypadku CrossFieX było strzałem w dziesiątkę, a wzrost wydajności w ogólnym rozrachunku jest naprawdę duży i zadowalający.

• Przejdź do począ…tku
• Przejdź do Spisu treści

Dziękuję redakcji benchmark.pl oraz kolegom ze sklepu Komputronik za wypożyczenie sprzętu do testów. Zachęcam również do komentarzy:)

Pozdrawiam