Реферат: Архитектурные особенности и технические характеристики видеоадаптеров
Теория и практика разгона видеокарт на базе чипсетов nVidia Riva TNT2
Какой компьютерщик (а тем более геймер) не любит быстрой езды? Все любят осознавать, что их компьютер работает на все 150% мощности. Как же выжать из электронного друга максимум? Ответ очевиден - это разгон или оверклокинг. Типы разгона бывают разными. Но, как правило, разгоняют системную шину (FSB) компьютера, что увеличивает производительность, прежде всего CPU, системной памяти и, иногда, периферийных устройств. Любой разгон имеет и обратную сторону. С одной стороны, вы увеличиваете производительность системы в целом или отдельных компонентов, с другой стороны, возникают проблемы стабильной работы и охлаждения, с которыми приходится бороться. Если покой вам только снится и каждый день без борьбы считается прожитым зря, значит в душе или в реальности вы оверклокер. Как правило, разгоном занимаются те компьютерщики, которые не прочь поразвлечься после работы в какую-нибудь игрушку, например, завалит раз двадцать в Quake3 Arena лучшего друга. За счет разгона видео акселератора удается увеличить количество тех самых заветных fps, т.е. величину смены кадров в секунду. Зачем? Ну, прежде всего, чем больше значение fps, тем выше играбельность. Выражается это в
том, что движения персонажей в игре выглядят плавно и естественно, а значит, реальность происходящего на экране монитора становится более ощутимой. Вы можете возразить, да в игре вовсе не замечаешь, сколько кадров там этих. Зачем разгонять то? Нет, это не так, чем более сложная сцена отображается на мониторе, тем большая нагрузка ложится на графический акселератор. Поэтому запас мощности пригодится как раз тогда, когда вы вбежите на уровень, где режутся сразу десяток человек. Вот тогда вы поймете, что лишних 10 fps тут будут как раз кстати. Ведь на самом деле за этими самыми fps прячется общая производительность графической карты. Чем сложнее отображаемая сцена, тем медленнее происходит ее рендеринг и тем меньше значение fps. Фактически, при увеличении нагрузки на графический чипсет происходит падение производительности, и как следствие падение значений fps. Чем больше запас этих fps, т.е. чем больше производительность видеокарты, тем больше вероятность, что скорость рендеринга сцены, а значит и величина fps останется на приемлемом уровне и вам не придется наблюдать слайд-шоу на экране монитора, когда вы шмаляете из рокет ланчера в гущу друзей. Итак, речь сегодня пойдет о разгоне видео акселераторов. Сразу отметим, что разгон видеокарт несколько проще, чем, например, разгон CPU. Объясняется это тем, что выбрать графический акселератор с запасом мощности (и прочности) несколько проще, ввиду того, что чипы локальной видео памяти расположены на виду и имеют четкую маркировку, а чипсеты видеокарт от одного и того же производителя, как правило, разгоняются примерно одинаково. Поэтому, выбрать хорошо разгоняемую видеокарту можно без утомительного перебора множества плат - достаточно воспользоваться обобщенной статистикой разгона, которую мы и представим в данном материале.
Хороший разгон видеокарт на базе чипов серии TNT2 от компании nVidia возможен по следующим причинам: У плат на TNT2 частоты чипа и памяти не фиксированы относительно друг друга (как, например у карт от 3dfx), что позволяет достигнуть максимумa возможной производительности чипа и видеопамяти каждого конкретного экземпляра. Именно благодаря этой особенности платы на TNT2 в разогнанном режиме способны показывать феноменальную производительность - скорость TNT2 платы в силу своих архитектурных особенностей зависит в основном от частоты работы памяти, а при разгоне памяти нам не нужно "оглядываться" на максимально возможную частоту работы процессора.
Многие платы комплектуются чипами памяти, максимально возможные рабочие частоты которых значительно превосходят штатные режимы
Производители плат комплектуют свои изделия чипами памяти от разных поставщиков - если на конкретный момент нет "медленных" чипов для низших моделей в линейке, на них ставится более быстрая память от дорогих моделей. Значительно реже происходит наоборот, в результате чего вполне реально приобрести отлично разгоняемую плату, но за меньшие деньги. Для начала на примере трех бенчмарков рассмотрим ожидаемый прирост в скорости от разгона:
Тестовая система: Материнская плата ASUS P3B-F Процессоры 450Mhz Pentium II Системная память 256Mb SDRAM DIMM Жесткий диск 6,4Gb Quantum CR Звуковая карта SB Live Value Операционная система Windows 98 Легенда данныз в таблицах: Частота чипсета: Частота памяти: Величина fps:
Прирост скорости от разгона видеопамяти и видеопроцессора мы рассмотрим на примере трех игр :Quake3 1.07 demo1 Quake2 3.20 demo1 Unreal 225f timedemo 1
Все тесты проводились в разрешении 1024х768 с 16 или 32-битной глубиной представления цвета
Q3test Q3test1 максимально загружает видеокарту, являясь отличным показателем быстродействия ускорителей в будущих играх.
В 32-битном режиме узким местом является видеопамять - при увеличении частоты работы памяти величина fps растет значительно больше, чем при увеличении частоты работы графического процессора. Правда, при 125 MHz на процессоре разница между частотами 225 и 250 MHz на памяти невелика - процессор уже не успевает за памятью и дальнейшее повышение частоты ее работы не приведет к росту производительности. При 150 и 175 MHz на процессоре рост производительности от увеличения частоты работы памяти почти линеен.
При уменьшении глубины представления цвета до 16 бит на пиксель основная нагрузка ложится на видеопроцессор - величина fps сильно растет при увеличении частоты работы процессора и намного меньше при увеличении частоты памяти. Причем разница от смены частот процессора уже велика даже при минимальном значении частоты работы памяти и сильно увеличивается при увеличении частоты работы памяти.
Таким образом, мы видим, что при глубине цвета 32 бит на пиксель в Quake3 определяющим фактором, влияющим на скорость, является частота памяти, при глубине цвета в 16 бит на пиксель - частота графического процессора.
Quake 2, в отличие от Quake3 равномерно загружает CPU и видеокарту, поэтому значения fps не так сильно растут при разгоне компонентов видеокарты или смене глубины представления цвета с 32 бит на 16 бит на пиксель.
Quake 2 не настолько сильно загружает полосу пропускания видеопамяти, поэтому даже при 32 битной глубине представления цвета заметна разница между 125-150-175 MHz на графическом процессоре даже при минимальном значении частоты работы памяти. При 16 битной глубине цвета зависимость от скорости видеопроцессора еще больше. Прирост в скорости от разгона процессора на 25 MHz дает гораздо больше в смысле производительности, чем прирост от разгона памяти на те же 25 MHz Как мы видим, по результатам тестов Quake2 скорость памяти влияет на производительность значительно меньше, чем в Quake3 - на результате больше сказывается скорость видеопроцессора, даже при 32 битной глубине цвета.
Результаты этого теста не так сильно зависят от производительности видеокарты в целом, как предыдущие, но зависимость величины fps от влияния разгона памяти и процессора видеокарты та же, что и в Quake3. При 32 битной глубине представления цвета скорость платы определяется скоростью работы памяти, при 16 битной глубине представления цвета - скоростью процессора.
При 16 битах на пиксель разгон памяти со 150 до 250 MHz, т.е. на целых 100 MHz добавляет к производительности платы менее 10%. Таким образом, мы видим, что нельзя говорить о некоем абсолютном приросте производительности платы при разгоне - разгон разных компонентов в разных тестах приводит к похожим, но все же различным результатам. Например, в Quake3 разница между картой со значениями 125/150 и 185/250 MHz (на чипсете и памяти соответственно) достигает 50%, в Quake2 она уменьшается до 30%, а в Unreal составляет всего 15-20% при 32 битной глубине представления цвета.
Теперь, выяснив, насколько эффективен разгон как таковой, перейдем к практической стороне вопроса.Как же выбрать хорошо разгоняемую плату? Так как само понятие "выбрать" подразумевает наличие довольно большого числа "претендентов" на отбор, то я не стал включать в эту статью экзотические для России платы на базе TNT2, а решил ограничиться продающимися практически в любой фирме моделями от ASUS, Creative и Diamond.
Сначала выясним, какие же платы имеют более разгоняемые процессоры. Покупая карты на базе чипа TNT2 никогда нельзя сказать наверняка, насколько разгонится видеопроцессор. Поэтому в этом случае приходится полагаться на статистику. Я просмотрел около сотни TNT2 и TNT2 Ultra плат вышеупомянутых производителей и обобщил свои впечатления:
Creative имеет всего две модели: Сreative 3D Blaster TNT2 Ultra (32Mb, 150/183MHz, TV-Out)
Ультра-модель оснащена откровенно слабым, практически без ребер, радиатором и вентилятором. Радиатор приклеен теплопроводящим клеем. Работающий по умолчанию на 150 MHz графический процессор в подавляющем большинстве случаев работает и на 175 MHz. Шанс купить карту, не работающую на этой частоте очень невелик, мне встретилась только одна плата из самых первых поставок, которая работала при частоте чипсета выше 170 MHz. Чипсеты всех современных карт работают на частоте 170-175 MHz, что значительно хуже первых партий, чипсеты которых работали на частоте вплоть до 190 MHz.
Если Ultra модель оснащена хоть какой системой активного охлаждения, то на младшей модели стоит просто убогий 8-реберный радиатор. Положение еще усугубляется тем, что видеокарты устанавливаются в компьютерные корпуса чипами (и, соответственно, радиаторами) вниз, что делает такой способ охлаждения совершенно неэффективным. Для хоть сколько-нибудь полезного разгона процессора на этих платах придется поработать руками: Из двух пластмассовых планок (очень удобны для этого лишние заглушки 3,5" отсеков) вырезается "Г"-образный крепеж, узкая часть которого укрепляется между планками радиатора. Таким образом, не будет проблем установить не дефицитный 486 вентилятор, а более мощный от процессора Pentium.
Также весьма эффективно будет соорудить что-нибудь :-), обдувающее верхнюю (или обратную) сторону платы. Делается это так: из комплекта крепежа сетевого оборудования берется "площадка со стяжкой" (так называется эта вещь в некоторых прайс-листах). Она состоит из самой площадки и липучки, которой эта площадка приклеивается. Липучка отрывается и режется на 4 части. Четыре получившиеся квадратика наклеиваются на "верхнюю" сторону видеокарты, а на них наклеивается вентилятор (лучше от процессора Pentium). После того, как нормальная система охлаждения будет введена в действие, видеопроцессор Creative TNT2 можно будет разогнать примерно до частоты 150-160 MHz. (Кстати, система охлаждения "верхней стороны видеокарты" будет также эффективна и для плат других производителей :-))
Diamond имеет в своем ассортименте три модели: Viper V770 Ultra (32Mb, 150/183 MHz)
Плата комплектуется таким же убогим радиатором, как и CreativeTNT2Ultra. Странные люди, эти разработчики плат - ставят дорогие Ultra варианты чипов и экономят центы на радиаторах. Из-за этого большинство чипсетов плат V770 Ultra работают лишь на частотах 175-185 MHz максимум.
Эта плата комплектуется отлично разгоняемыми процессорами, и, что очень удобно и практично, большими игольчатыми радиаторами. Площадь этого радиатора такова, что на него можно поставить вентилятор от PII, не используя специальный дополнительный крепеж. После установки такого вентилятора большинство чипсетов карт V770 устойчиво работают на частотах 160-170 MHz. Эта дешевая TNT2 модель комплектуется менее разгоняемыми ядрами и памятью, что вполне закономерно. Ситуацию, правда, несколько исправляет хороший радиатор, такой же, как и на 32Mb версии V770. Процессоры этих плат разгоняются до частоты 160 MHz, но не больше. ASUS имеет самый большой модельный ряд: V3800 UltraDeluxe (32Mb, 150/183 MHz, стереоочки, TV in/out)
V3800 Ultra (32Mb, 150/183 MHz) V3800 TVR Deluxe (32Mb, 125/150 MHz, стереоочки, TV in/out) V3800 TVR (32Mb, 125/150 MHz, TV in/out) V3800 32 (32Mb, 125/150 MHz) V3800 16 (16Mb, 125/150 MHz)
Система охлаждения видеопроцессора у всех карт от ASUS одна и характеризуется как средняя - очень низкий радиатор обдувается небольшим вентилятором. Кстати, в отличие от карт Creative и Diamond радиатор не приклеен к чипу, а прижат с помощью специального крепежа. Также между радиатором и чипом находится тонкая прослойка пасты, намазанной весьма аккуратно, а не засохшей, чем грешили "просто" TNT платы от ASUS. Все платы от ASUS довольно стабильны в своей разгоняемости - 160 MHz для TNT2 чипсетов и 175 MHz для чипсетов TNT2 Ultra. Нельзя однозначно сказать, чем обусловлена более низкая разгоняемость этих плат по сравнению с конкурентами, но можно с уверенностью сказать одно - для разгона это не самый лучший выбор.
Таким образом видно, что из всех карт на базе чипов TNT2 лучшая с точки зрения разгона чипсетов - V770, из карт на базе чипсетов TNT2 Ultra - Сreative 3D Blaster TNT2 Ultra.
Типы чипов локальной видеопамяти на TNT2 картах Так как карты на базе чипов TNT2 комплектуются различными типами локальной видеопамяти (SDRAM и SGRAM) выясним, различаются ли по скорости разные типы чипов памяти. Заметим, что современные видеокарты можно разгонять за счет оптимизации временных задержек работы локальной памяти. Чтобы положить конец слухам о разнице в скорости между платами разных производителей за счет различных временных задержек я просмотрел несколько плат на базе чипсетов TNT2 с локальной видеопамятью типа SDRAM:
Creative TNT2 Ultra c чипами памяти 5ns от ESMT
Creative TNT2 c чипами памяти 6ns от Hyundai
Diamond Viper 770 Ultra c чипами памяти 5.5ns от Hyundai
С помощью утилиты TNTСlk (90 Kb) выяснилось, что задержки памяти для всех этих плат одинаковы (левая колонка). Максимум (или минимум), чего мне удалось добиться - это показатели в правой колонке (для удобства сравнения я вырезал и добавил правую колонку с минимальными значениями таймингов).
Скорость карты на базе чипсета TNT2 с частотами 150/183 MHz (чипсета и памяти соответственно) при оптимизации этих показателей увеличилась с 62.8 fps до 65.1 в Quake 2 1024x768x32bit.
Также я просмотрел три платы с локальной видеопамятью типа SGRAM: ASUS V3800 Deluxe c чипами памяти 6ns от SEC, ASUS V3800 Deluxe c чипами памяти 7ns от SEC, Creative TNT2 c чипами памяти 7ns от SEC . Здесь не так все однородно - на платах ASUS в первой графе стоит "1" вместо "0" у Creative. Очевидно, это было сделано для обеспечения хваленой надежности плат от ASUS, хотя я и не заметил влияния этой разницы на производительность в целом. Остальные параметры не различались для разных плат. Ниже приведена вторая картинка с двумя столбцами - левый - параметры по умолчанию, правый - минимально достигнутые мной возможности.
Кстати, если сравнить параметры для SGRAM и SDRAM памяти, то можно заметить, что показатели памяти типа SDRAM выгоднее, что и подтверждает тест в Quake2. Таким образом, нет особого смысла менять временные задержки памяти, так как это серьезно снижает возможности разгона памяти по тактовой частоте
Теперь рассмотрим, насколько разгоняются чипы памяти от разных поставщиков: в отличие от графических чипсетов, чипы локальной видеопамяти не закрыты радиаторами охлаждения и имеют хорошо читаемую маркировку. Отметим, что чипы памяти от разных производителей при одинаковой заявленной максимальной производительности (которая определяется по маркировке) очень редко разгоняются до одинаковых частот. Таким образом, осталось лишь выяснить, память каких производителей разгоняется лучше и при покупке обращать пристальное внимание именно на карты с такой памятью (не забывая, конечно же, о статистике разгона видео чипсетов).
На частоте 183 MHz гарантированно может работать только 5.5ns память, поэтому производители карт в подавляющем большинстве случаев используют именно такие чипы памяти.
"Наносекундность" в сертифицированной на 183 MHz памяти от Samsung обозначается не привычными цифрами, а буквой "C". Эта память используется в современных картах Creative TNT2 Ultra и разгоняется до частоты 220 MHz. Как ни странно, но компания ASUS, предпочитающая в своих платах использовать SGRAM чипы от SEC, в Ультра вариантах своих карт использует память от других производителей. Эта память разгоняется до частоты 230 MHz Тоже память с ASUS3800 Ultra и тоже работает на частоте 230MHz. Похоже что компания ASUS решила перестраховаться, так как SEC 5.5 память работает только на 220 MHz :-)
