Обзор видеоускорителя Nvidia GeForce RTX 4090 (24 ГБ) на примере карты Palit GeForce RTX 4090 GameRock OC

Особенности архитектуры

Мы уже детально рассмотрели архитектуру нового GPU в первой части нашего материала, вышедшей не так давно. Поэтому нет смысла повторяться, переходим сразу к практическому изучению.

Особенности карты Palit GeForce RTX 4090 GameRock OC 24 ГБ

Сведения о производителе: Компания Palit Microsystems (торговая марка Palit) основана в 1988 году в Китайской Республике (Тайвань). Штаб-квартира — в Тайбэе/Тайвань, крупный центр по логистике — в Гонконге, второй офис (по продажам в Европе) — в Германии. Фабрики — в Китае. На рынке в России — с 1995 года (начинались продажи как безымянных продуктов, так называемых Noname, а под маркой Palit продукты начали идти только после 2000 года). В 2005 году компания приобрела торговую марку и ряд активов Gainward (после, по сути, банкротства одноименной компании), после чего был образован холдинг Palit Group. Был открыт еще один офис в Шеньжене, направленный на продажи в Китае. На сегодня внутри Palit Group сосредоточено еще несколько торговых марок и брендов.

Объект исследования: серийно выпускаемый ускоритель трехмерной графики (видеокарта) Palit GeForce RTX 4090 GameRock OC 24 ГБ 384-битной GDDR6X

Память

Карта имеет 24 ГБ памяти GDDR6X SDRAM, размещенной в 12 микросхемах по 16 Гбит на лицевой стороне PCB. Микросхемы памяти Micron (GDDR6X, MT61K512M32KPA-21 / D8BZC) рассчитаны на номинальную частоту работы в 2625 (21000) МГц.

Особенности карты и сравнение с... Palit GeForce RTX 3090 Ti GameRock

Palit GeForce RTX 4090 GameRock OC (24 ГБ)	Palit GeForce RTX 3090 Ti GameRock (24 ГБ)
вид спереди
вид сзади

Мы сравниваем карту Palit с ее же продуктом на базе RTX 3090 Ti по двум причинам: во-первых, эталонной карты Nvidia на базе RTX 4090 (24 ГБ) никто из медиасообщества в РФ не получал; во-вторых, было очень много сообщений о том, что RTX 3090 Ti — «обкаточный» вариант RTX 4090, то есть чипы AD102 и GA102 по контактам совпадают, и для RTX 4090 впоследствии могут использовать PCB от 3090 Ti (для этого на них уже установлены 16-контактные разъемы питания).

Однако по данному примеру мы видим, что печатная плата у RTX 4090 все же заметно переделана и не является копией решения для RTX 3090 Ti. Референс-дизайн RTX 4090 очень схож с RTX 3090 Ti, инженеры Nvidia использовали ту же форму PCB с большим треугольным вырезом справа, чтобы обеспечить сквозную продувку радиатора СО.

Однако инженеры Palit не только не стали следовать этому дизайну, но и в корне переделали правую часть PCB, вследствие чего от выреза не осталось и следа. Там же мы видим посадочные места, похожие на те, куда устанавливаются 8-контактные разъемы питания. Для чего они нужны — неизвестно.

Мы видим, что ядро имеет маркировку AD102-300, защиты от майнинга нет, дата выспуска — 28-я неделя этого года (июль).

Суммарное количество фаз питания у GeForce RTX 4090 FE — 23, у карты Palit GeForce RTX 4090 GameRock OC (24 ГБ) — 19, а у ее предшественницы на базе 3090 Ti — 21. Сразу напрашивается вопрос: почему настолько урезали количество действующих фаз? Ведь если посмотреть на фотографии, то можно увидеть 4 пустых посадочных места, а значит, общее количество фаз может быть таким же, как у референс-карты. Грубо говоря, чем больше фаз, тем более гибко настраивается подача напряжения на GPU, шаг каждого изменения становится меньше, а это значит, что ядро для своих задач может потреблять ровно столько, сколько в данный момент требуется от него (а не больше).

При этом распределение фаз такое: у GeForce RTX 4090 FE — 20 фаз на ядро и 3 на микросхемы памяти, у карты Palit GeForce RTX 4090 GameRock OC (24 ГБ) — 16 + 3, у Palit GeForce RTX 3090 Ti GameRock — 18 + 3. Да, память у всех перечисленных карт одна и та же, работает на одинаковых частотах, так что более трех фаз питания не требуется. При этом у всех трех карт имеется посадочное место под четвертую фазу питания для памяти.

Зеленым цветом отмечена схема питания ядра, красным — памяти. Следует еще заметить, что, в отличие от референс карты GeForce RTX 4090 FE и Palit GeForce RTX 3090 Ti GameRock, где применены очень качественные элементы VRM производителя Monolithic Power Systems (DrMOS на 70 А, многофазный ШИМ-контроллер), здесь элементная база выбрана попроще, подешевле.

Все контроллеры расположены на оборотной стороне PCB. Фазами питания ядра и микросхем памяти управляет тандем из двух ШИМ-контроллеров uPI Semi — uP9512U (максимум 12 фаз) и uP9512R (максимум 8 фаз). Возможно, именно ограничение по количеству фаз питания до 20 заставило разработчиков отказаться от установки всех возможных фаз питания GPU.

В преобразователе питания, традиционно для всех видеокарт Nvidia, используются транзисторные сборки DrMOS — в данном случае NCP302150 (On Semiconductor), каждая из которых рассчитана максимально на 50 А.

Также на тыльной стороне карты имеется контроллер uS5650Q (uPI Semi), который отвечает за мониторинг карты (отслеживание напряжений и температуры). Опять же, ранее таких контроллеров было два (по одному на каждой стороне карты).

Управление подсветкой традиционно возложено на контроллер Holtek.

Карта имеет два режима работы, они заложены в двух вариантах BIOS, которые переключаются с помощью переключателя на верхнем торце карты: P (performance / производительный, он же 1) и S (silent / тихий, он же 2). Разница между режимами заключается не только в оборотах вентиляторов, также у GPU в этих режимах разные максимальные и бустовые частоты. При этом предел энергопотребления для BIOS P заложен в 500 Вт, а для BIOS S — 450 Вт.

Штатные частоты памяти, а также Boost-значение частоты работы ядра в режиме BIOS 2(S) равны референсным значениям. При этом Boost-частота GPU в режиме BIOS 1(P) выше референс-аналога почти на 3,5%, а максимальная — на 5%. Исследования показали, что в среднем мы получили в играх прирост производительности в 4,5% относительно референс-карты в режиме BIOS P. Если же мы включаем BIOS 2(S), то здесь максимальная частота GPU выше референс-аналога всего на 3,4%.

Энергопотребление карты Palit в тестах доходило до 475 Вт (в режиме BIOS P) и до 452 Вт (BIOS S).

Я попробовал ручной разгон и получил максимальные частоты 2880/23100 МГц, что обеспечило прирост в играх в разрешении 4К в среднем почти на 8% относительно референсных значений. Энергопотребление карты выросло до 527 Вт (в пиковых всплесках).

Питание на карту Palit подается через новый 16-контактный разъем питания стандарта PCIe 5.0.

В комплекте поставки карты имеется переходник на такой разъем с четырех обычных 8-контактных (хорошо всем знакомых).

Отметим приличные габариты данной карты, особенно по толщине: 7 см. В результате видеокарта занимает 4 слота в системном блоке.

RTX 4090 (в отличие от RTX 3090/3090 Ti) не обладает поддержкой мультиграфической конфигурации, то есть технологией SLI, и у карты нет специального разъема на верхнем торце.

Карта имеет стандартный набор видеовыходов: три DP 1.4a и один HDMI 2.1.

Управление работой карты обеспечивается с помощью фирменной утилиты ThunderMaster.

Эта программа предоставляет управление вентиляторами, частотами работы карты, напряжением ядра и слежение за состоянием карты (мониторинг).

Нагрев и охлаждение

Еще при выпуске поколения ускорителей GeForce RTX 30 в Nvidia решили сделать более компактную PCB и придумали новую систему охлаждения, продувающую радиатор насквозь (при этом частично оставляющую нагретый воздух в объеме корпуса). Здесь мы видим кулер, выполненный именно по этой концепции: его основой является огромный многосекционный пластинчатый никелированный радиатор с восемью тепловыми композитными трубками, распределяющими тепло по ребрам радиатора.

Трубки припаяны к огромному медному плато, скрывающему испарительную камеру (это, по сути, этакая огромная «расплющенная» тепловая трубка, в которой легкокипящая жидкость переносит тепло с нагреваемой стороны на охлаждаемую).

Микросхемы памяти охлаждаются с помощью этой же огромной медной подошвы (через термопрокладки). Для охлаждения преобразователей питания VRM имеются свои узкие подошвы у того же радиатора.

В зависимости от расположения в радиаторе пластины имеют разные углы поворота, улучшая прохождение воздушного потока.

Задняя пластина служит только элементом защиты PCB и является составной частью общей концепции дизайна.

Как видно из снимка выше, к радиатору прикручена специальная черная рама, усиливающая конструкцию и противостоящая провисанию (изгибу) карты в слоте PCIe.

Поверх радиатора установлен кожух с тремя вентиляторами ∅90 мм, имеющими по 9 лопастей и работающими на единой частоте вращения (по умолчанию, но через программу ThunderMaster можно настроить их работу раздельно по двум группам: центральный — одна группа, два крайних — другая группа).

Остановка вентиляторов при малой нагрузке видеокарты происходит, если температура GPU опускается ниже 50 градусов, а нагрев микросхем памяти — ниже 80 градусов. Разумеется, СО при этом становится бесшумной. При запуске ПК вентиляторы работают, однако после загрузки видеодрайвера идет опрос рабочей температуры, и они выключаются. Ниже есть видеоролик на эту тему.

Мониторинг температурного режима с помощью MSI Afterburner:

Режим BIOS 1(P):

После 2-часового прогона под нагрузкой максимальная температура ядра не превысила 68 градусов, а температура микросхем памяти — 76 градусов, что является великолепным результатом для видеокарт флагманского уровня! Энергопотребление карты доходило до 475 Вт. Напомним, что безопасный предел нагрева памяти GDDR6X — 105 °C.

Режим BIOS 2(S):

В этом случае максимальная температура ядра достигала 70 градусов, а микросхем памяти — тех же 76 °C, что, в принципе, тоже является отличным результатом для видеокарт такого уровня. Энергопотребление карты чуть понизилось (до 452 Вт) из-за более низкого лимита потребления.

При ручном разгоне (режим BIOS 1(P)) при выставлении лимита потребления в 110% параметры нагрева и шума менялись мало (максимальная температура ядра достигла 71 градуса, памяти — 79 градусов), потребление вырастало до 527 Вт.

Мы засняли и ускорили в 50 раз 8-минутный прогрев (BIOS 1(P)):

Максимальный нагрев наблюдался около разъема питания, о чем можно было догадаться и так: ведь в такой небольшой по размерам разъем сходятся четыре 8-контактных разъема, а максимально пропускаемая через данный 16-контактный разъем мощность достигает 600 Вт. Конечно же, в этом месте сам разъем и текстолит могут максимально нагреваться. Зачем так сделали разработчики спецификации PCIe — не очень понятно (ранее просто росло число устанавливаемых на PCB 8-контактных разъемов, что помогало распределять тепловую нагрузку на бо́льшую площадь).

Шум

Методика измерения шума подразумевает, что помещение шумоизолировано и заглушено, снижены реверберации. Системный блок, в котором исследуется шум видеокарт, не имеет вентиляторов, не является источником механического шума. Фоновый уровень 18 дБА — это уровень шума в комнате и уровень шумов собственно шумомера. Измерения проводятся с расстояния 50 см от видеокарты на уровне системы охлаждения.

Режимы измерения:

• Режим простоя в 2D: загружен интернет-браузер с сайтом iXBT.com, окно Microsoft Word, ряд интернет-коммуникаторов
• Режим 2D с просмотром фильмов: используется SmoothVideo Project (SVP) — аппаратное декодирование со вставкой промежуточных кадров
• Режим 3D с максимальной нагрузкой на ускоритель: используется тест FurMark

Оценка градаций уровня шума следующая:

• менее 20 дБА: условно бесшумно
• от 20 до 25 дБА: очень тихо
• от 25 до 30 дБА: тихо
• от 30 до 35 дБА: отчетливо слышно
• от 35 до 40 дБА: громко, но терпимо
• выше 40 дБА: очень громко

В режиме простоя в 2D в обоих режимах 1/2 температура была не выше 52 °C, вентиляторы не работали, уровень шума был равен фоновому — 18 дБА.

При просмотре фильма с аппаратным декодированием ничего не менялось.

Режим BIOS 1(P):

В режиме максимальной нагрузки в 3D температура достигала 68/76 °C (ядро/память). Вентиляторы при этом раскручивались до 1645 оборотов в минуту, шум вырастал до 28,8 дБА: это всё еще тихо относительно типичного шумового фона. В видеоролике ниже можно оценить, как вырастает шум (он фиксировался на пару секунд через каждые 30 секунд).

Режим BIOS 2(S):

В режиме максимальной нагрузки в 3D температура достигала 70/76 °C (ядро/память). Вентиляторы при этом раскручивались до 1523 оборотов в минуту, шум вырастал до 25,7 дБА: это еще более тихо. В видеоролике ниже это продемонстрировано (шум фиксировался на пару секунд через каждые 30 секунд).

С учетом того, сколько данная карта потребляет, тихая работа системы охлаждения в режиме BIOS 1(P) заслуживает похвалы, а уж шум на грани очень тихого в режиме BIOS 2(S) — это вообще сказка! Правда, не стоит забывать, что тепло, выделяемое картой, в значительной степени остается внутри системного блока, так что использование корпуса с хорошей вентиляцией крайне желательно.

Подсветка

Карта имеет шикарную красивейшую подсветку Midnight Kaleidoscope практически по всей площади кожуха СО, где установлены несколько десятков адресуемых светодиодов под акриловым покрытием «под кристаллы».

Также на верхнем торце карты подсвечены логотипы серий.

Это не новый тип подсветки, такой дизайн появился в 2020 году с выходом RTX 30 в серии GameRock, сейчас он лишь немного изменен. Управление режимами подсветки, в том числе и ее отключением, осуществляется той же утилитой ThunderMaster.

Имеется возможность сохранения выбранного режима в самой карте, то есть при желании можно настроить подсветку один раз и больше не запускать программу.

Отметим, что в комплект поставки карт серии GameRock входит кабель для подключения к разъему ARGB (5 В) на материнской плате, чтобы синхронизировать работу подсветки с платой. В этом случае запускать утилиту ThunderMaster вообще не требуется: карта самостоятельно определит подключение, и подсветка по умолчанию будет синхронизирована.

Комплект поставки и упаковка

В комплекте поставки уже нет даже традиционного краткого руководства пользователя (все переведено в интернет!), но зато имеются: разборная металлическая подставка-штатив под карту, переходник питания, кабель синхронизации подсветки.

Стоит обратить внимание на переходник питания с четырех 8-контактных разъемов на один 16-контактный.

Несмотря на, казалось бы, очень толстые оплетенные кабели и наличие оплетки у входа в 16-контактный разъем, данный адаптер крайне не рекомендуется сгибать в месте той самой оплетки, ибо на входе в разъем по стандарту PCIe 5.0 находится микросхема, задействующая два управляющих контакта в разъеме. Коллега из немецкого издания Igor’s Lab тщательно разобрался, как это всё работает.

Если использовать менее трех 8-контактных разъемов или не задействовать 8-контактный разъем №1, то карта просто не запустится. С тремя подключенными разъемами запуск состоится, но потребление карты будет ограничено на уровне 450 Вт. И только когда все 4 разъема подключены, через разъем удастся получить все 600 Вт. Такую схему работы имеют только поставляемые с видеокартами «интеллектуальные» адаптеры, которые (вероятно) партнерам поставляет Nvidia вместе с GPU и микросхемами памяти. При покупке подобных адаптеров питания в случайных местах типа AliExpress можно теоретически натолкнуться на упрощенный вариант без микросхемы, где питание с разъемов будет просто заведено на общую шину без задействования управляющих контактов. Использование таких переходников может привести к непредсказуемым результатам. Поэтому мы еще раз рекомендуем приобретать полноценные БП ATX 3.0 с разъемом 12VHPWR и кабелем с 16 контактами для видеокарт новых поколений.

Особо надо отметить, что такой адаптер питания ни в коем случае нельзя изгибать непосредственно после 16-контактного разъема, это может привести к печальным последствиям, с которыми уже столкнулись некоторые пользователи RTX 4090, у которых выгорели как адаптер, так и 16-контактное гнездо на самой карте.

Подставка типа штатив, упирающаяся в дно корпуса, состоит из трех секций, на ней установлен кронштейн, регулируемый по высоте, так что можно подобрать нужный вариант. Такой способ поддержки не перекрывает слоты ниже видеокарты в системном блоке. Однако не всегда прямо под видеокартой имеется открытое пустое пространство на дне корпуса для установки такой подставки-штатива (корпуса сейчас делают очень разные). Сама подставка не просто подпирает карту в углу, а крепится к ней.

Подставка способна поддерживать и две карты, если они установлены в одном системном блоке. Для этого имеется дополнительный кронштейн, надеваемый на опору. В целом идея отличная, ибо ранее мы видели комплектацию карт акриловым кронштейном-подставкой, который крепится под видеокартой, занимая два слота под ней.

Тестирование: синтетические тесты

Конфигурация тестового стенда

• Компьютер на базе процессора Intel Core i9-12900K (Socket LGA1700):
  • Платформа:
    • процессор Intel Core i9-12900K (разгон до 5,1 ГГц по всем ядрам);
    • ЖСО Cougar Helor 360;
    • системная плата Asus ROG Maximus Z690 Extreme на чипсете Intel Z690;
    • оперативная память Kingston Fury (KF552C40BBK2-32) 32 ГБ (2×16) DDR5 4800 МГц (XMP 5200 МГц);
    • SSD Intel 760p NVMe 1 ТБ PCI-E;
    • жесткий диск Seagate Barracuda 7200.14 3 ТБ SATA3;
    • блок питания Palit UD1000GM PG5 (1000 Вт);
    • корпус Thermaltake Level20 XT;
  • операционная система Windows 11 Pro 64-битная;
  • телевизор LG 55Nano956 (55″ 8K HDR, HDMI 2.1);
  • драйверы AMD версии 22.9.2;
  • драйверы Nvidia версии 517.48/522.25;
  • VSync отключен.

Мы провели тестирование новой модели видеокарты Nvidia со стандартными частотами в нашем наборе синтетических тестов. Он продолжает меняться, иногда добавляются новые тесты, а устаревшие постепенно убираются. Мы бы хотели добавить еще больше примеров с вычислениями, но с этим есть определенные сложности. Мы постоянно стараемся расширять и улучшать набор синтетических тестов, и если у вас есть четкие и обоснованные предложения — напишите их в комментариях к статье или отправьте авторам.

Из более-менее новых бенчмарков мы начали использовать несколько примеров, входящих в DirectX SDK и пакет SDK компании AMD (скомпилированные примеры применения D3D11 и D3D12), а также несколько разнообразных тестов для измерения производительности трассировки лучей, программной и аппаратной. В качестве полусинтетических тестов у нас также используется набор подтестов из довольно популярного пакета 3DMark: Time Spy, Port Royal, DX Raytracing, Speed Way и др.

Синтетические тесты проводились на следующих видеокартах:

• GeForce RTX 4090 со стандартными параметрами (RTX 4090)
• GeForce RTX 3090 Ti со стандартными параметрами (RTX 3090 Ti)
• GeForce RTX 3090 со стандартными параметрами (RTX 3090)
• GeForce RTX 2080 Ti со стандартными параметрами (RTX 2080 Ti)
• Radeon RX 6950 XT со стандартными параметрами (RX 6950 XT)
• Radeon RX 6900 XT со стандартными параметрами (RX 6900 XT)

Для анализа производительности новой видеокарты GeForce RTX 4090, мы взяли несколько топовых видеокарт компании Nvidia из пары предыдущих поколений. Это модели RTX 3090 Ti и RTX 3090 из прошлого семейства, основанные на лучшем графическом процессоре семейства Ampere с разной степенью урезанности, также мы взяли в некоторые тесты и топовое решение позапрошлого поколения — RTX 2080 Ti. Оно будет полезно для того, чтобы отследить приросты производительности за три поколения GPU.

Соперники для новинки от компании AMD будут лишь номинальные. Пока не вышла новая линейка на основе архитектуры RDNA3, главным условным конкурентом для GeForce RTX 4090 можно считать ускоренный вариант — Radeon RX 6950 XT, но также мы добавили в некоторые тесты и результаты Radeon RX 6900 XT, хотя по цене и производительности все они далеки друг от друга, естественно. Просто ждем RDNA3 и пока что лишь номинально сравниваем RTX 4090 с RX 6950 XT, хотя это и не имеет особого смысла.

 

Тесты из 3DMark Vantage

Много лет мы рассматриваем устаревшие синтетические тесты из пакета 3DMark Vantage, ведь в них зачастую можно найти что-то интересное, чего нет в других, более современных тестах. Feature тесты из этого тестового пакета имеют поддержку DirectX 10, они до сих пор более-менее актуальны и при анализе результатов новых видеокарт мы всегда делаем какие-то полезные выводы.

Feature Test 1: Texture Fill

Первый тест измеряет производительность блоков текстурных выборок. Используется заполнение прямоугольника значениями, считываемыми из маленькой текстуры с использованием многочисленных текстурных координат, которые изменяются каждый кадр.

Эффективность работы видеокарт AMD и Nvidia в текстурном тесте компании Futuremark обычно довольно высока, и тест показывает результаты, близкие к соответствующим теоретическим параметрам, хотя иногда они все же получаются несколько заниженными для некоторых GPU. Новый графический процессор AD102 в исполнении RTX 4090 имеет намного больше текстурных модулей и более высокую частоту, по сравнению с чипами предыдущих поколений, поэтому вполне ожидаемо опередил RTX 3090 и RTX 3090 Ti, основанные на разных версиях чипа GA102.

Сравнение новинки с единственным номинальным конкурентом от компании AMD также приводит к вполне ожидаемым результатам. Хотя скорость текстурирования у последнего семейства Radeon довольно высока — из-за большого количества текстурных блоков они справлялись лучше видеокарт конкурента с аналогичным ценовым позиционированием в таких тестах, но новинка графической архитектуры Ada Lovelace в этом тесте с большим перевесом одолела RX 6950 XT, бывшую ранее явным лидером в этой задаче. Скорее всего, новое поколение видеокарт AMD станет еще быстрее, но пока что имеем то, что имеем — RTX 4090 заметно быстрее всех остальных участников теста.

Feature Test 2: Color Fill

Вторая задача — тест скорости заполнения. В нем используется очень простой пиксельный шейдер, не ограничивающий производительность. Интерполированное значение цвета записывается во внеэкранный буфер (render target) с использованием альфа-блендинга. Используется 16-битный внеэкранный буфер формата FP16, наиболее часто используемый в играх, применяющих HDR-рендеринг, поэтому такой тест является вполне современным.

Результаты второго подтеста 3DMark Vantage должны показывать производительность блоков ROP, без учета величины пропускной способности видеопамяти, и тест измеряет именно производительность подсистемы ROP, вот и в этом случае ПСП не оказала явного влияния, так как она у RTX 4090 и RTX 3090 Ti одинакова. Разница между GeForce получилась ожидаемой, GeForce RTX 4090 явно быстрее RTX 3090 Ti и RTX 3090 — это также связано с увеличенным количеством блоков ROP в AD102, а также с заметно большей рабочей частотой.

Единственный представленный в сегодняшнем сравнении Radeon показал отличную производительность и в этот раз, но по сравнению лишь с GeForce из предыдущего поколения Ampere. Видеокарты компании Nvidia по пиковой скорости заполнения сцены почти всегда уступали конкуренту, но GeForce RTX 4090 имеет явно выраженное преимущество (возможно, временное — до выхода семейства Radeon RX 7000) и в этой задаче — оно связано с большим шагом в технологическом процессе, у конкурента он должен быть несколько меньше.

Feature Test 3: Parallax Occlusion Mapping

Один из самых интересных feature-тестов, так как подобная техника давно используется в играх. В нем рисуется один четырехугольник (точнее, два треугольника) с применением специальной техники Parallax Occlusion Mapping, имитирующей сложную геометрию. Используются довольно ресурсоемкие операции по трассировке лучей и карта глубины большого разрешения. Также эта поверхность затеняется при помощи тяжелого алгоритма Strauss. Это тест очень сложного и тяжелого для видеочипа пиксельного шейдера, содержащего многочисленные текстурные выборки при трассировке лучей, динамические ветвления и сложные расчеты освещения по Strauss.

Результаты этого теста из пакета 3DMark Vantage не зависят исключительно от скорости математических вычислений, эффективности исполнения ветвлений или скорости текстурных выборок, а от нескольких параметров одновременно. Для достижения высокой скорости в этой задаче важен правильный баланс GPU, а также эффективность выполнения сложных шейдеров. Это довольно полезный тест, так как результаты в нем часто неплохо коррелируют с тем, что получается в игровых тестах.

Тут важны и математическая и текстурная производительность, и в этой «синтетике» из 3DMark Vantage новая модель GeForce RTX 4090 также показала вполне ожидаемый результат — она явно быстрее RTX 3090 и RTX 3090 Ti, так как заметно опережает их по скорости вычислений и в теории. Понятно, что чуть ли не двукратный прирост скорости позволил новинке семейства Ada Lovelace опередить и условного соперника в виде Radeon RX 6950 XT, но ее реальный конкурент будет представлен уже в ноябре. И так как графические процессоры AMD в этом тесте всегда были сильны, то можно ожидать серьезной борьбы. Пока же AD102 с большим запасом опережает все имеющиеся на рынке GPU.

Feature Test 4: GPU Cloth

Четвертый тест интересен тем, что в нем рассчитываются физические взаимодействия (имитация ткани) при помощи GPU. Используется вершинная симуляция, при помощи комбинированной работы вершинного и геометрического шейдеров, с несколькими проходами. Используется stream out для переноса вершин из одного прохода симуляции к другому. Таким образом, тестируется производительность исполнения вершинных и геометрических шейдеров и скорость stream out.

Скорость рендеринга в этом тесте также должна зависеть сразу от нескольких параметров, и основными факторами влияния должны являться производительность обработки геометрии и эффективность выполнения геометрических шейдеров. Сильные стороны чипов Nvidia должны были проявиться, но мы давно уже получаем явно некорректные результаты в этом тесте, поэтому учитывать результаты всех видеокарт GeForce тут просто нет смысла, они неверны. Модель RTX 4090, созданная на основе графического процессора AD102 тут мало что изменила, так как дело скорее в драйверах, которые никто давно не оптимизирует для столь древнего тестового пакета. А преимущество над RTX 3090 (Ti) связано с повышенной рабочей частотой.

Feature Test 5: GPU Particles

Тест физической симуляции эффектов на базе систем частиц, рассчитываемых при помощи графического процессора. Используется вершинная симуляция, где каждая вершина представляет одиночную частицу. Stream out используется с той же целью, что и в предыдущем тесте. Рассчитывается несколько сотен тысяч частиц, все анимируются отдельно, также рассчитываются их столкновения с картой высот. Частицы отрисовываются при помощи геометрического шейдера, который из каждой точки создает четыре вершины, образующие частицу. Больше всего загружает шейдерные блоки вершинными расчетами, также тестируется stream out.

Во втором геометрическом тесте из 3DMark Vantage мы также видим далекие от теории результаты, но они уже чуть ближе к истине, чем в прошлом подтесте этого же бенчмарка. Представленные видеокарты Nvidia прошлого поколения и в этот раз необъяснимо медленны, но рассматриваемая сегодня RTX 4090 хотя бы смогла выступить гораздо сильнее своих предшественниц, хотя и ее результаты не совсем корректны, скорее всего, так как она опередила видеокарту Radeon RX 6950 XT совсем незначительно, а по всем характеристикам должна быть в 1.5-2 раза быстрее ее.

Feature Test 6: Perlin Noise

Последний feature-тест пакета Vantage является математически-интенсивным тестом GPU, он рассчитывает несколько октав алгоритма Perlin noise в пиксельном шейдере. Каждый цветовой канал использует собственную функцию шума для большей нагрузки на видеочип. Perlin noise — это стандартный алгоритм, часто применяемый в процедурном текстурировании, он использует много математических вычислений.

В этом математическом тесте производительность решений хоть и не совсем соответствует теории, но она обычно близка к пиковой производительности видеочипов в предельных задачах. В тесте используются операции с плавающей запятой, и новые архитектуры Nvidia должны раскрывать часть своих уникальных возможностей, но тест уже порядком устарел и не показывает все способности современных GPU.

Но все же, рассматриваемая сегодня новинка показала ожидаемый результат заметно выше, чем RTX 3090 и RTX 3090 Ti, как мы и ожидали. Преимущество более-менее соответствует теории и связано с чуть ли не вдвое большим количеством исполнительных блоков и заметно более высокой частотой, поэтому и превосходство такое. Единственное представленное в тесте решение компании AMD на основе архитектуры RDNA 2 выступает лишь на уровне прошлого поколения, для конкуренции с RTX 4090 его явно недостаточно, тут необходим вдвое более производительный GPU. Рассмотрим более современные тесты, использующие повышенную нагрузку.

 

Тесты Direct3D 11

Переходим к Direct3D11-тестам из пакета разработчиков SDK Radeon. Первым на очереди будет тест под названием FluidCS11, в котором моделируется физика жидкостей, для чего рассчитывается поведение множества частиц в двухмерном пространстве. Для симуляции жидкостей в этом примере используется гидродинамика сглаженных частиц. Число частиц в тесте устанавливаем максимально возможное — 64 000 штук.

В первом Direct3D11-тесте новая GeForce RTX 4090 показала скорость почти на уровне других решений компании на базе графического процессора предыдущего поколения — они все явно во что-то упираются, что мы видели и в прошлых исследованиях. Ну а Radeon RX 6950 XT тут опередила все видеокарты Nvidia, включая новинку. По опыту предыдущих тестов мы знаем, что GeForce в этом тесте выступают не очень хорошо, да и, судя по крайне высокой частоте кадров, вычисления в этом примере из SDK уже слишком просты для мощных видеокарт, и лучше рассматривать другие тесты.

Второй D3D11-тест называется InstancingFX11, в этом примере из SDK используются DrawIndexedInstanced-вызовы для отрисовки множества одинаковых моделей объектов в кадре, а их разнообразие достигается при помощи использования текстурных массивов с различными текстурами для деревьев и травы. Для увеличения нагрузки на GPU мы использовали максимальные настройки: число деревьев и плотность травы.

Производительность рендеринга в этом тесте больше всего зависит от оптимизации драйвера и командного процессора GPU. С ними дела неплохо обстоят у решений Nvidia, и хотя видеокарты семейств RDNA двух поколений заметно улучшили позиции конкурирующей компании, самая мощная Radeon RX 6950 XT смогла обойти лишь пару чипов семейства Ampere, но не AD102. Именно лидером сегодняшнего сравнения стала новая RTX 4090 — по сравнению с другими решениями компании, она получила заметный прирост.

Третий D3D11-пример — VarianceShadows11. В этом тесте из SDK AMD используются теневые карты (shadow maps) с тремя каскадами (уровнями детализации). Динамические каскадные карты теней сейчас широко применяются в играх с растеризацией, поэтому тест довольно любопытный. При тестировании мы использовали настройки по умолчанию.

Производительность в этом примере из SDK зависит как от скорости блоков растеризации, так и от пропускной способности памяти. Видимо, последнее как раз и не дало новинке показать свои возможности. Новая видеокарта GeForce RTX 4090 показала результат лишь чуть выше показателей RTX 3090 и RTX 3090 Ti, что явно не соответствует реальности по потенциальной скорости основных вычислительных блоков. Единственная карта Radeon, представленная в нашем сравнении, в этот раз оказалась далеко впереди всех. Но и в этом тесте частота кадров излишне высока — очередная задача является слишком простой, особенно для высокопроизводительных современных GPU.

 

Тесты Direct3D 12

Переходим к примерам из DirectX SDK компании Microsoft — все они используют последнюю версию графического API — Direct3D12. Первым тестом стал Dynamic Indexing (D3D12DynamicIndexing), использующий новые функции шейдерной модели Shader Model 5.1. В частности — динамическое индексирование и неограниченные массивы (unbounded arrays) для отрисовки одной модели объекта несколько раз, при этом материал объекта выбирается динамически по индексу.

Этот пример активно использует целочисленные операции для индексации, поэтому особенно интересен нам для тестирования графических процессоров семейства Ampere. Для увеличения нагрузки на GPU мы модифицировали пример, увеличив число моделей в кадре относительно оригинальных настроек в 100 раз.

Общая производительность рендеринга в этом тесте зависит от видеодрайвера, командного процессора и эффективности работы мультипроцессоров GPU в целочисленных вычислениях. Решения Nvidia лучше справляются с такими операциями, и новая модель GeForce RTX 4090 стала еще чуть быстрее, чем RTX 3090 Ti с RTX 3090 — вероятно, это связано с повышенной тактовой частотой GPU. Единственная представленная в сравнении видеокарта Radeon модели RX 6950 XT оказалась вдвое медленнее всех GeForce — вероятнее всего, тут дело в недостатке программной оптимизации в драйверах. Подождем тестов третьего поколения RDNA, чтобы сделать окончательные выводы по этому вопросу.

Очередной пример из Direct3D12 SDK — Execute Indirect Sample, он создает большое количество вызовов отрисовки при помощи ExecuteIndirect API, с возможностью модификации параметров отрисовки в вычислительном шейдере. В тесте используется два режима. В первом на GPU выполняется вычислительный шейдер для определения видимых треугольников, после чего вызовы отрисовки видимых треугольников записываются в UAV-буфер, откуда запускаются посредством ExecuteIndirect-команд, таким образом на отрисовку отправляются только видимые треугольники. Второй режим отрисовывает все треугольники подряд без отбрасывания невидимых. Для увеличения нагрузки на GPU число объектов в кадре увеличено с 1024 до 1 048 576 штук.

В этом тесте видеокарты Nvidia также всегда доминировали, и сегодняшнее сравнение это лишь подтверждает. Производительность в тесте зависит от драйвера, командного процессора и мультипроцессоров GPU. Наш предыдущий опыт говорит также о влиянии программной оптимизации драйвера на результаты теста, и в этом смысле видеокартам AMD похвастать обычно нечем, включая все решения архитектуры RDNA 2 — RX 6950 XT очень далека от всех видеокарт Nvidia. Рассматриваемая сегодня новинка в виде GeForce RTX 4090 справилась с задачей лишь чуть быстрее решений предыдущей архитектуры — RTX 3090 Ti и RTX 3090, что снова говорит об упоре во что-то. Возможно, это пропускная способность памяти.

Последний пример с поддержкой D3D12 — известный тест nBody Gravity. В этом примере из SDK показана расчетная задача гравитации N-тел (N-body) — симуляция динамической системы частиц, на которую воздействуют такие физические силы, как гравитация. Для увеличения нагрузки на GPU число N-тел в кадре было увеличено с 10 000 до 64 000.

Эта вычислительная задача ранее казалась довольно сложной, так как даже топовые видеокарты показывали низкие показатели, но мощнейшие современные GPU справляются с ней заметно легче предыдущих поколений. Сегодняшняя новинка GeForce RTX 4090, основанная на топовом графическом процессоре AD102, показала очень сильный результат, заметно опередив и RTX 3090 Ti и RTX 3090. Разница с предыдущим поколением практически двукратная! Вот что значит увеличенное количество вычислительных блоков и их повышенная частота. Ну а единственная Radeon в этой задаче явно не раскрыла свои возможности и сильно проиграла — снова что-то не так с драйверами AMD.

В качестве дополнительного вычислительного теста с поддержкой Direct3D12 в этом разделе мы взяли известный бенчмарк Time Spy из 3DMark. В нем нам интересно не только общее сравнение GPU по мощности, но и разница в производительности с включенной и отключенной возможностью асинхронных вычислений, появившихся в DirectX 12. Для верности мы протестировали видеокарты сразу в двух графических тестах.

Если рассматривать производительность новой модели GeForce RTX 4090 в этой задаче по сравнению с видеокартами на основе GPU предыдущего поколения, то можно отметить, что новинка очень сильно прибавила, заметно опередив RTX 3090 и RTX 3090 Ti, как и должна по теории. Разница между RTX 4090 и RTX 3090 почти двукратная! Понятно, что и Radeon RX 6950 XT не может конкурировать с новинкой, тут нужно ждать нового поколения RDNA для нормального сравнения, ну а пока что RTX 4090 стала явным лидером, как и должно быть.

 

Тесты трассировки лучей

Одним из первых тестов производительности трассировки лучей был бенчмарк Port Royal создателей известных тестов серии 3DMark. Этот тест работает на всех графических процессорах с поддержкой DirectX Raytracing API. Мы проверили несколько видеокарт в разрешении 2560×1440 при различных настройках, когда отражения рассчитываются при помощи трассировки лучей в двух режимах, а также традиционным для растеризации методом.

Бенчмарк показывает сразу несколько новых возможностей применения трассировки лучей через DXR API, в нем используются алгоритмы отрисовки отражений и теней с применением трассировки, но тест в целом не слишком хорошо оптимизирован и очень сильно загружает в том числе и мощные GPU. Но для сравнения производительности разных GPU в этой конкретной задаче тест отлично подходит.

Результаты хорошо показывают разницу в подходах компаний AMD и Nvidia к поддержке аппаратного ускорения трассировки лучей, так как модели RTX 3090 (Ti) прошлого поколения заметно быстрее конкурирующей Radeon RX 6950 XT. Все решения на основе RDNA 2 явно отстают от Nvidia, особенно в сложных условиях — трассировка лучей в исполнении решений AMD куда менее эффективна и мы ждем улучшения в RDNA 3. Что касается сравнения Ada и Ampere, то как и должно быть по всех теоретическим показателям, новая модель RTX 4090 вдвое опередила RTX 3090, а разница с RTX 3090 Ti чуть меньше двукратной. Отличный результат!

Позднее вышел еще один подтест 3DMark, направленный на тестирование производительности трассировки лучей — DirectX Raytracing. В отличие от предыдущего, он не гибридный, и не использует растеризацию вовсе, а только трассировку лучей, поэтому гораздо лучше отражает скорость GPU именно по возможностям аппаратного ускорения трассировки. Сцена в бенчмарке используется уже известная нам по другим подтестам 3DMark, и она довольно небольшая — BVH-структура в теории может поместиться в Infinity Cache, что может помочь новым видеокартам серии Radeon RX 6000.

В этот раз новая модель GeForce RTX 4090 опережает RTX 3090 и RTX 3080 Ti, основанных на лучшем чипе прошлого поколения, уже даже не в два раза, а еще больше! Похоже, в этом тесте очень велика нагрузка именно на RT-блоки, которые были заметно улучшены в архитектуре Ada Lovelace, и видеокарта RTX 4090 ускорилась не только за счет большего их количества и повышенной тактовой частоты, но и оптимизаций производительности. В общем, в этом тесте новинка разгромила всех.

Что касается единственного условного конкурента от AMD, то на сравнительный результат Radeon RX 6950 XT больно смотреть. Эта модель уступает новинке более чем... в четыре раза! Эта видеокарта от AMD может конкурировать лишь с RTX 2080 Ti еще позапрошлого поколения! Выделенные RT-ядра Nvidia, использующие модель MIMD, выполняют заметно большую часть работы и более универсальны, они не теряют в производительности при включении трассировки так сильно, как ядра Ray Accelerator + обычные SIMD-ядра у решений AMD. Мы очень надеемся, что в следующем поколении RDNA все будет совсем не так печально.

Как раз к выходу новых поколений графических процессоров Nvidia и AMD в этом году в пакете 3DMark был выпущен еще один тест с серьезной нагрузкой именно на трассировку лучей — Speed Way. По своей нагрузке на различные блоки GPU он кажется похожим на будущие игровые проекты, которые станут использовать трассировку лучей еще активнее существующих, и поэтому для нас весьма интересен.

Вполне ожидаемо, что все видеокарты сравнения показывают играбельную частоту кадров в сниженном разрешении, хотя разница между AMD и Radeon значительная, она хотя бы не кратная, если говорить о предыдущих поколениях графических архитектур. Понятно, что даже лучшая из существующих Radeon RX 6950 XT не может конкурировать и с GeForce RTX 3090, не говоря уже о сегодняшней новинке — RTX 4090.

Которая, к слову, практически вдвое быстрее, чем парочка RTX 3090 и RTX 3090 Ti, как и ожидалось по теории. Да, тут мы не видим более чем двукратной разницы, как в прошлом тесте, но он уж слишком синтетический и нагружающий исключительно блоки трассировки лучей, а Speed Way более универсален. Тем приятнее видеть большой отрыв RTX 4090 от моделей предшествующего поколения и тут. Новинка заметно быстрее всех остальных решений, и конкурировать с ней сможет разве что топовое решение нового поколения от AMD, которое ожидается совсем скоро.

Переходим к полусинтетическим бенчмаркам, которые сделаны на игровых движках, и соответствующие проекты должны выйти в скором времени. Первым тестом стал Boundary — один из китайских игровых проектов с поддержкой DXR и DLSS. Это бенчмарк с очень серьезной нагрузкой на GPU, трассировка лучей в нем используется весьма активно — и для сложных отражений с несколькими отскоками луча, и для мягких теней, и для глобального освещения. Также в тесте используется технология DLSS, качество которой можно настраивать, и мы протестировали два варианта — без DLSS, чтобы сравнить с AMD Radeon, и с максимально возможным качеством для DLSS.

Без включения DLSS и в Full HD-разрешении приемлемо работают только самые мощные видеокарты. Самая быстрая модель семейства RX 6000 сильно отстает от всех GeForce, а 4K-разрешение без масштабирования играбельно только на свежей RTX 4090. Новая модель снова примерно вдвое опередила RTX 3090 и RTX 3090 Ti, и это сделало 4K-разрешение играбельным. Результаты единственной представленной в сравнении видеокарты Radeon снова показали, что в тестах трассировки лучей они не могут конкурировать даже со старыми GPU конкурента, не говоря о новой. Им поможет разве что масштабирование разрешения FSR 2.0, которое хоть и уступает DLSS 2 по качеству, но хотя бы даст поиграть. Но пока что рассматриваем только DLSS:

Вместе с масштабированием разрешения DLSS 2, старшие видеокарты линейки RTX 30 и в 4K-разрешении стали обеспечивать приемлемую частоту кадров, хотя до 60 FPS они не дотянули. Результат новой GeForce RTX 4090 снова почти вдвое выше, чем у RTX 3090 и RTX 3090 Ti, но разница все же чуть снизилась, особенно в низком разрешении — появился упор в центральный процессор системы. В любом случае, именно новинка позволит поиграть в 4K-разрешении при максимальных настройках в самых ресурсоемких играх. Ну и ждем реального конкурента от AMD для нее, а то уж больно легкой оказывается ее прогулка.

Рассмотрим еще один полуигровой бенчмарк, также основанный на китайской игре — Bright Memory. Интересно, что оба теста довольно похожи по результатам и по качеству изображения, хотя по тематике они совсем разные. И все же этот бенчмарк даже еще чуть более требователен, особенно конкретно к производительности трассировки лучей. Жаль, что на видеокартах AMD он не работает, требуя именно Nvidia RTX.

Вот и в этом тесте новая модель на базе графического процессора AD102 из нового поколения показала вполне ожидаемый результат, обойдя RTX 3090 Ti и RTX 3090 с большим преимуществом, хотя уже и не двукратным — это связано с включением DLSS 2. Ситуация весьма похожа на то, что мы видели на прошлой диаграмме. Что касается приростов от поколения к поколению, то шаг от RTX 2080 Ti к RTX 3090 (Ti) был примерно двукратным, и шаг от пары GPU прошлого поколения Ampere к RTX 4090 также стал почти двукратным. Так что результат для новинки весьма неплохой в целом — по всем тестам трассировки лучей она примерно вдвое быстрее предшественниц.

 

Вычислительные тесты

Мы продолжаем поиск бенчмарков, использующих OpenCL для актуальных вычислительных задач, чтобы включить их в состав нашего пакета синтетических тестов. Пока что в этом разделе остается довольно старый и не слишком хорошо оптимизированный тест трассировки лучей (не аппаратной) — LuxMark 3.1. Этот кроссплатформенный тест основан на LuxRender и использует OpenCL.

Рассматриваемая сегодня новая модель GeForce RTX 4090, созданная на базе архитектуры Ada Lovelace, имеет большое количество вычислительных блоков, повышенную тактовую частоту и огромный объем кэш-памяти, поэтому факт опережения RTX 3090 (Ti) предыдущего поколения не стал неожиданностью. Результат новинки позволил ей опередить все представленные в сравнении видеокарты, хотя преимущество над RTX 3090 (Ti) в этот раз не двукратное — возможно, есть некоторое ограничение, связанное с ПСП. Но это не мешает новинке опережать пока что лучшего из конкурентов Radeon RX 6950 XT более чем вдвое.

Если посмотреть на разницу между тремя поколениями GPU компании Nvidia, то хорошо видны большие шаги в производительности между RTX 2080 Ti и RTX 3090 (Ti), а также между RTX 3090 (Ti) и RTX 4090, но этот бенчмарк не использует многие особенности новых архитектур, он опирается исключительно на числодробилки CUDA-ядер (и аналогичных у конкурента).

Рассмотрим еще один тест вычислительной производительности графических процессоров — V-Ray Benchmark — это тоже трассировка лучей без применения аппаратного ускорения. Тест производительности на базе рендерера V-Ray раскрывает возможности GPU в сложных вычислениях и также может показать преимущества новых видеокарт. В прошлых тестах мы использовали разные версии бенчмарка: которая выдает результат в виде времени, затраченного на рендеринг и в виде количества миллионов просчитанных путей за секунду.

Тест также показывает программную трассировку лучей, но на решениях архитектуры RDNA 2 нам не удалось запустить тест, к сожалению. Новая модель GeForce RTX 4090 оказалась вдвое быстрее RTX 3090 Ti, что примерно соответствует разнице в теории. Похоже, этот бенчмарк раскрывает особенности новой архитектуры несколько лучше предыдущего, и новинка стала в нем самой быстрой с большим запасом. Посмотрите на результаты RTX 2080 Ti — еще несколько лет назад они казались высокими, а затем RTX 3090 опередила ее более чем в два раза, а саму RTX 3090 более чем вдвое обогнала сегодняшняя новинка — вот это прогресс!

Рассмотрим еще одно приложение рендеринга — OctaneRender. Это довольно популярный рендерер, который можно использовать в большинстве приложений для создания 3D-контента, а главное, что он использует возможности CUDA и RTX, а версия OctaneRender 2020.1.5 получила поддержку Ampere. Бенчмарк на основе этого рендерера позволяет отключать RTX-ускорение и тестирует производительность сразу в нескольких тестовых сценах, отличающихся по нагрузке. Увы, но OpenCL тестом и рендерером не поддерживается. Приведем общее количество очков:

И снова новая модель GeForce RTX 4090 ожидаемо опередила предшествующие модели прошлого семейства примерно вдвое. Преимущество новинки стало еще больше при включенном аппаратном ускорении RTX, которое в целом заметно повысило результаты всех графических процессоров архитектур Ampere и Ada Lovelace. Хорошо видны постоянные улучшения в новых архитектурах, связанные именно с трассировкой лучей и вычислениями — RTX 2080 Ti от RTX 3090 отставала почти вдвое, а новая модель RTX 4090 стала быстрее еще вдвое. В общем, во всех сложных вычислительных тестах представительница новой архитектуры Ada Lovelace показала просто отличные результаты!

 

Тесты технологий DLSS/XeSS/FSR

В этом разделе будут дополнительные тесты, связанные с различными технологиями повышения производительности. Ранее это были только технологии масштабирования разрешения (DLSS 1.x и 2.x, FSR 1.0 и 2.0, XeSS), а теперь к ним добавилась технология генерации промежуточных кадров — DLSS 3.

Первым мы включили в свои материалы отдельный тест второй версии технологии DLSS, хотя ранее уже были проведены тесты с применением DLSS в приложениях с трассировкой лучей, мы посчитали полезным сделать и отдельное тестирование в разрешении 4K. Рассмотрим результаты четырех GPU компании Nvidia в популярном разрешении с включением технологии DLSS различных уровней качества:

Без включения DLSS 2.0, рендеринг производится в полном разрешении, что сильно сказывается на производительности, и такого уровня частоты кадров будет явно недостаточно даже в случае RTX 3090, а вот сегодняшняя новинка дала почти 60 FPS. Да, этого вполне достаточно для комфортной игры, но DLSS 2.0 может улучшить картинки и полезна сама по себе. Включение технологии приводит к росту FPS в два и более раза, и новая модель RTX 4090 вот уже обеспечивает уже 139 FPS в среднем, что может быть весьма полезно для владельцев мониторов с высокой частотой обновления.

Новинка опередила предыдущие решения RTX 3090 (Ti) почти вдвое — снова мы видим высокий прирост производительности. Остается посмотреть на разницу в скорости между поколениями: RTX 2080 Ti из позапрошлого поколения даже с DLSS дает лишь 36—45 FPS, прошлое поколение в виде RTX 3090 Ti позволило превысить планку 80 FPS, а современная RTX 4090 принесла возможность получения 100—140 FPS при включении DLSS 2.0 — неплохая прибавка. Но рассмотрим куда более ресурсоемкое 8K-разрешение.

Разрешение 8K для прошлых поколений видеокарт было доступным лишь номинально, даже если брать топовые RTX 3090 (Ti) и максимально производительную версию DLSS 2.0, то они обеспечивали лишь чуть больше 30 FPS. Конечно, новая RTX 4090 не принесла играбельности в случае родного разрешения рендеринга в 8K (а оно требует еще вчетверо больше ресурсов, по сравнению с полноценным 4K), ведь 13 FPS нельзя назвать комфортными, зато включение DLSS привело к более чем 60 FPS в среднем, а это уже совсем другое дело — так что RTX 4090 можно назвать первой видеокартой, подходящей для 8K. При условии обязательного использования DLSS, конечно же.

Но и это еще не все, что может дать новинка для улучшения играбельности в 8K. В новой видеокарте RTX 4090 графической архитектуре Ada Lovelace появилась поддержка DLSS 3.0, который добавил ко всем возможностям DLSS 2.x еще и генерацию промежуточных кадров — то есть, удвоение имеющейся частоты кадров. Подробнее вы можете прочитать об этом в теоретической статье по RTX 4090 и RTX 4080, а сейчас мы посмотрим, что дает включение генерации промежуточных кадров на практике — поддержка DLSS 3.0 как раз появилась в специализированном тесте 3DMark.

Как видите, добавление генерации кадров к возможностям DLSS 2.0 позволяет добиться еще большей частоты кадров, пусть и не ровно вдвое большей. Добавление промежуточных кадров позволяет повысить плавность видеоряда при незначительном увеличении задержек управления — пользователь может самостоятельно решить, что из этих двух зол ему выбрать. Конечно же, вопросы генерации кадров в DLSS 3.0 еще нуждаются в дополнительном исследовании, которое мы постараемся провести, но уже сейчас понятно, что в случае рендеринга в очень высоких разрешениях оно вполне может быть полезным.

А нам остается рассмотреть еще один метод повышения производительности посредством рендеринга в меньшем разрешении и масштабировании картинки до более высокого. Аналог DLSS 2.0 от компании Intel называется XeSS и также использует возможности искусственного интеллекта при восстановлении информации в кадре. А отличается от DLSS он тем, что работает не только на редких видеокартах компании-разработчика, но и на всех современных GPU, пусть и не столь эффективно, как на решениях самой Intel. Для тестирования мы взяли специализированный бенчмарк из пакета 3DMark.

Хорошо видно, что включение XeSS позволяет повысить частоту кадров до двух и даже более раз. Интересно, что Radeon RX 6950 XT работает в этом случае несколько эффективнее, по сравнению со всеми видеокартами Nvidia, но разница не так уж велика. Скорее всего, видеокарты Intel будут еще лучше справляться с XeSS, что вполне логично, так как они будут использовать для этого специализированные блоки — примерно как это делают GeForce с DLSS. Понятно, что для последних во всех играх будет лучше включать DLSS (при такой возможности), но и XeSS вполне имеет право на жизнь — с учетом универсальности технологии.

Новая модель видеокарты RTX 4090 в очередном тесте оказалась почти вдвое производительнее своих предшественниц в виде RTX 3090 и RTX 3090 Ti, и тут мы ничего нового не увидели. Единственная Radeon в сегодняшнем сравнении способна конкурировать лишь с RTX 3090 из уже прошлого поколения видеокарт Nvidia, поэтому нам остается ждать появления новинок от AMD — надеемся, что в этом цикле они смогут составить сильную конкуренцию и в приложениях с активным применением трассировки лучей.

Тестирование: игровые тесты

Список инструментов тестирования

Во всех игровых тестах использовалось максимальное качество графики в настройках.

• Hitman III (IO Interactive/IO Interactive)
• Cyberpunk 2077 (Софтклаб/CD Projekt RED), патч 1.4 (версия 1.5 еще не тестировалась)
• God of War (Sony IE/Sony IE)
• Assassin’s Creed Valhalla (Ubisoft/Ubisoft)
• Marvel’s Guardians of the Galaxy (Eldos/Square Enix)
• The Medium (Bloober/Bloober)
• Godfall (Gearbox Publishing/Counterplay Games)
• Resident Evil Village (Capcom/Capcom)
• Far Cry 6 (Ubisoft/Ubisoft)
• Battlefield 2042 (DICE/EA)

Кратко о производительности в 3D-играх

Перед демонстрацией детальных тестов мы приводим краткие сведения о производительности семейства, к которому относится конкретный исследуемый ускоритель, а также его соперников. Все это нами субъективно оценивается по шкале из пяти градаций.

Игры без использования трассировки лучей (классическая растеризация):

Полагаем, что долгих комментариев не требуется — и так понятно, что RTX 4090 лидер, во всех трех разрешениях его значок наверху. Что касается карты Palit, то она еще чуть быстрее референс-аналога.

Игры с использованием трассировки лучей и DLSS/FSR:

Конечно, некоторое падение производительности при активации в играх трассировки лучей имеется, но мы знаем, что появляется все больше и больше игр с поддержкой Nvidia DLSS, а эта технология «умного» антиалиасинга позволяет резко поднять производительность, в том числе компенсируя падение от включения RT, а иногда DLSS поднимает производительность даже выше уровня, который выдают карты семейства RTX без трассировки лучей (когда массово начнет внедряться DLSS 3, можно будет вообще забыть о том, чтобы отключать трассировку в играх). Также становится всё больше игр с поддержкой AMD FSR (еще одна технология умного масштабирования картинки), а она работает и на картах Nvidia. Всё это говорит о том, что в целом выводы не меняются: RTX 4090 и в играх с RT способен обеспечить полный комфорт на максимальных настройках графики в разрешении 4К. Про 8К пока умолчим, этому вопросу будет посвящена отдельная статья.

Результаты тестирования в 3D-играх

Стандартные результаты тестов без использования аппаратной трассировки лучей в разрешениях 1920×1200, 2560×1440 и 3840×2160

 

Hitman III

 

Cyberpunk 2077

 

God of War

 

Assassin’s Creed Valhalla

 

Marvel’s Guardians of the Galaxy

 

The Medium

 

Godfall

 

Resident Evil Village

 

Far Cry 6

 

Battlefield 2042

Все регулярно тестируемые нами видеокарты сейчас поддерживают технологию RT, поэтому мы проводим тесты не только с использованием обычных методов растеризации, но и с включением RT и/или DLSS/FSR.

Результаты тестов со включенной аппаратной трассировкой лучей и/или DLSS/FSR в разрешениях 1920×1200, 2560×1440 и 3840×2160

 

Cyberpunk 2077, RT

 

Cyberpunk 2077, RT+DLSS/FSR

 

God of War, DLSS/FSR

 

Marvel’s Guardians of the Galaxy, RT

 

Marvel’s Guardians of the Galaxy, RT + DLSS/FSR

 

The Medium, RT

 

The Medium, RT + DLSS/FSR

 

Resident Evil Village, RT

 

Far Cry 6, RT

 

Far Cry 6, RT + FSR

 

Battlefield 2042, RT

 

Battlefield 2042, RT + DLSS

Результаты тестов с включенной аппаратной трассировкой лучей и DLSS/FSR в разрешении 7680×4320 (8К) мы сейчас демонстрировать не станем, ждите выхода нашего отдельного материала по этой теме.

Рейтинг iXBT.com

Рейтинг ускорителей iXBT.com демонстрирует нам функциональность видеокарт друг относительно друга и представлен в двух вариантах:

1. Вариант рейтинга iXBT.com без включения RT

Рейтинг составлен по всем тестам без использования технологий трассировки лучей. Этот рейтинг нормирован по наиболее слабому ускорителю из группы карт — Radeon RX 6500 XT (то есть сочетание скорости и функций Radeon RX 6500 XT приняты за 100%). Рейтинги ведутся по 19 ежемесячно исследуемым нами акселераторам в рамках проекта Лучшая видеокарта месяца. В данном случае из общего списка выбрана группа карт для анализа, в которую входят GeForce RTX 4090 и его конкуренты.

Рейтинг приведен суммарно для всех трех разрешений.

Полагаем, что комментарии излишни: лидерство RTX 4090 очевидно, средний прирост производительности относительно RTX 3090 Ti и RX 6950 XT по всем разрешениям составляет 27%, а в разрешении 4К — и вовсе 47%. Карта Palit за счет фабричного разгона быстрее еще на 4,5%.

1. Вариант рейтинга iXBT.com с включением RT/DLSS/FSR

Рейтинг составлен по 9 тестам, в которых используется технология трассировки лучей и одновременно технология Nvidia DLSS или AMD FSR. Этот рейтинг нормирован по самому слабому ускорителю в данной группе — Radeon RX 6500 XT (то есть сочетание скорости и функций Radeon RX 6500 XT приняты за 100%).

Рейтинг приведен суммарно для всех трех разрешений.

В данном случае лидерство RTX 4090 выражено еще более ярко относительно флагманов AMD вследствие большего падения производительности у тех при включении RT. В среднем прирост производительности относительно RTX 3090 Ti по всем разрешениям составляет 26%, а в разрешении 4К — 43%. Карта Palit за счет фабричного разгона опять же еще немного быстрее. Разница же в производительности с RX 6950 XT в данном случае составляет 48% по всем разрешениям и аж 91%(!) в 4К.

Рейтинг полезности

Рейтинг полезности тех же карт получается, если показатель предыдущего рейтинга разделить на цены соответствующих ускорителей. Для расчета рейтинга полезности использованы розничные цены на конец октября 2022 года. Учитывая нацеленность RTX 4090 на разрешение 4К, мы привели рейтинг, подсчитанный только при использовании разрешения 3840×2160. Поэтому цифры отличаются от рейтинга iXBT.com.

1. Вариант рейтинга полезности без включения RT

Мы не раз говорили, что рейтинг полезности, основанный исключительно на игровой производительности, для карт уровня RTX 3090/3090 Ti/4090 не вполне корректен, ибо эти ускорители не только игровые, но и предназначенные для использования в составе ПК для моделирования, проектирования и т. п. Оттого и ценники на такие карты изначально сильно выше, чем у чисто игровых решений. Плюс завышенные цены из-за новизны RTX 4090, так что даже не видим смысла анализировать результаты. Хотя забавно, что из-за очень серьезного превосходства над всеми соперниками по скорости в 4К даже высокая стоимость новинки не помешала RTX 4090 опередить флагман AMD (RX 6950 XT).

1. Вариант рейтинга полезности с включением RT

Почти все вышесказанное справедливо и здесь. Если кратко, то сейчас уже нет смысла приобретать флагманы AMD 6000-й серии. А вот в последних обзорах по RTX 3090 Ti мы отмечали, что эти карты еще будут какое-то время популярны из-за упавших на них цен и с учетом завышенных в первое время цен на RTX 4090. Так оно и вышло: RTX 3090/3090 Ti пока значительно выгоднее.

Выводы

Есть простой рецепт апгрейда для владельцев RTX 3060: вместо того, чтобы тратиться на покупку RTX 4090, им надо лишь приобрести GT 1030 :). Кстати, это равенство вполне справедливо и в жизни… но только в плане количества перекрытых слотов в системном блоке.

А если серьезно, то Nvidia GeForce RTX 4090 (24 ГБ) — безусловный лидер в мире игровой 3D-графики для ПК, флагманское решение на базе последнего поколения GPU Nvidia на сегодня.

GeForce RTX 4090 имеет GPU с просто фантастическим количеством активных вычислительных блоков, включая текстурные, тензорные и RT-ядра. Как и у GeForce RTX 3090/Ti, изюминкой нового ускорителя является поддержка разрешения 8К, поскольку GeForce RTX 4090 уже обладает достаточной производительностью, чтобы некоторые игры с использованием DLSS обеспечивали игроку нормальный комфорт на максимальных настройках графики в 8К (а когда в игры внедрят поддержку DLSS 3, комфорт станет еще выше). Объем памяти в 24 ГБ позволяет свободно хранить необходимые текстуры и данные даже для столь высокого разрешения. Наши тесты показали, что у RTX 4090 к тому же заметно повышена эффективность блоков трассировки лучей, обновлены тензорные ядра, так что чем больше та или иная игра использует возможности RT, тем заметнее будут эффективность и превосходство RTX 4090. Что касается вопроса о том, что у RTX 3090 Ti и RTX 4090 одинаковая пропускная способность памяти, и при этом GPU разительно отличаются по количеству тех или иных блоков (не станет ли ПСП бутылочным горлышком для RTX 4090?) — здесь можно смело сказать, что с учетом сильно увеличенного кеша в самом ядре влияние ПСП на RTX 4090 не так велико, как у RTX 3090 Ti. Во всяком случае, до разрешения 4К включительно. А вот в разрешении 8К ПСП уже может стать ограничивающим фактором в ряде игр, но детально мы поговорим об этом в отдельном материале.

Возможности исполнительных блоков в новой архитектуре Ada Lovelace были серьезно улучшены, особенно это касается аппаратной трассировки лучей. Само определение пересечений луча и треугольника в третьем поколении RT-ядер было ускорено вдвое, но еще интереснее дополнительные аппаратные блоки в RT-ядрах: Opacity Micromap Engine, ускоряющий обработку полупрозрачных объектов, вроде языков пламени и листьев, и Displaced Micro-Mesh Engine, способный снизить время построения структур BVH и сократить требования к объему геометрических данных для очень сложных объектов. Еще одна важная новая возможность — переупорядочивание выполнения шейдеров при трассировке лучей — Shader Execution Reordering. Специальный планировщик способен на лету оптимизировать загрузку вычислительных блоков мультипроцессора SM, что потенциально может обеспечить двух-трехкратное ускорение для многих алгоритмов трассировки лучей.

Отдельно стоит упомянуть и новую версию DLSS 3, использующую ускоритель оптического потока Optical Flow Accelerator, улучшенный в архитектуре Ada Lovelace. DLSS 3 использует как масштабирование разрешения из DLSS 2, так и удвоение частоты кадров при помощи вставки промежуточных, используя поле оптического потока. Данные из него комбинируются с векторами движения, и искусственный интеллект при помощи тензорных ядер генерирует промежуточные кадры — чтобы видеоряд был плавнее. А для того чтобы задержки при этом не слишком увеличивались, используется известная технология компании Reflex. В результате игрок может получить вдвое больше кадров в секунду при визуальном качестве, сравнимом с DLSS 2.

Также мы помним, что GeForce RTX 4090 (как и GeForce RTX 3090/Ti) нацелен не только на игровой сегмент, но и на использование в профессиональной сфере — например, для 3D-моделирования. И еще тестируя GeForce RTX 3090, мы убедились, что объем памяти в 24 ГБ позволяет этому ускорителю легко работать с высококачественными, очень сложными моделями, тогда как на GeForce RTX 3080/Ti реализация тех же сценариев может приводить к падению программы или вызывать ошибку нехватки памяти. Так что GeForce RTX 4090 — это одновременно и самое быстрое на сегодня игровое решение, и очень мощное полупрофессиональное.

Выпуск поколения RTX 40 был запланирован еще на конец лета, однако падение спроса со стороны майнеров, а также чрезмерно большое количество запасов карт поколения RTX 30 (дефицит закончился, теперь маятник традиционно качнулся в иную крайность) вынудили Nvidia отложить запуск нового поколения. Тем не менее, новинки уже вышли и RTX 4090 уже завоевал высокую популярность, несмотря на высокую стоимость.

Конкретная протестированная нами карта Palit GeForce RTX 4090 GameRock OC (24 ГБ) — это исключительно мощное решение для энтузиастов, желающих играть в очень высоких разрешениях при максимальных настройках графики, причем без компромиссов. Разгонный потенциал позволяет еще сильнее повысить комфорт в тяжелых игровых режимах. Это одна из самых длинных видеокарт, которые когда-либо выпускались, ее 33 см влезут далеко не в каждый корпус. При этом видеокарта еще и очень толстая, она занимает 4 слота в корпусе, что надо учитывать при планировании апгрейда своего ПК. В комплекте поставки есть поддерживающий штатив с опорой на дно корпуса, поэтому за прогибание карты в системном блоке можно не волноваться (к тому же жесткая рама в конструкции самой карты помогает ей не провисать даже без опоры).

Система охлаждения тихая в обоих режимах BIOS. Карта может потреблять до 475 Вт (теоретически до 500 Вт в BIOS P), она требует четыре 8-контактных разъема питания (которые подключаются к прилагаемому переходнику на 16-контактный разъем на самой плате), так что наличие мощного БП обязательно! Особо надо отметить, что такой переходник питания ни в коем случае нельзя изгибать непосредственно после 16-контактного разъема

А еще лучше заиметь современный БП ATX 3.0 с наличием отдельного кабеля для подключения питания к таким картам напрямую. Конечно же, требуется хорошо продуваемый корпус, поскольку почти весь нагретый воздух видеокарта оставляет внутри системного блока.

Производитель декларирует наличие 3-летней гарантии на эту карту.

Отметим еще раз, что GeForce RTX 4090 отлично подходит для игры в разрешении 4К с максимальным качеством графики с трассировкой лучей даже без DLSS, а также для разрешения 8К в играх с поддержкой DLSS (или RT+DLSS). Также отметим поддержку стандарта HDMI 2.1, позволяющего выводить 4K-изображение со 120 FPS или 8K-разрешение при помощи одного кабеля, поддержку аппаратного декодирования видеоданных в формате AV1, технологию RTX IO, способную обеспечить быструю передачу и распаковку данных с накопителей прямо в GPU, а также технологию снижения задержек Reflex, полезную для киберспортсменов. Разумеется, RTX 4xxx принес нам DLSS 3, но об этой технологии мы поговорим отдельно, когда в свет выйдут соответствующие патчи для популярных и используемых нами игр, а также новые игры с уже реализованной поддержкой DLSS 3.

Справочные материалы:

• Руководство покупателя игровой видеокарты
• Справочник по AMD Radeon HD 7xxx/Rx
• Справочник по Nvidia GeForce GTX 6xx/7xx/9xx/1xxx

В номинации «Оригинальный дизайн» плата Palit GeForce RTX 4090 GameRock OC (24 ГБ) получила награду:

В номинации «Отличная поставка» плата Palit GeForce RTX 4090 GameRock OC (24 ГБ) получила награду: