Анализ процессорозависимости видеокарт AMD и Nvidia в DirectX 12 играх

Не так давно издание Hardware Unboxed затронуло такую тему, как процессорозависимость актуальных видеокарт под уже ставшим привычным для современных игр DirectX 12 API, который, очевидно, уже становится новым стандартом, ибо многие актуальные технологии, вроде трассировки лучей, работают именно под этим API. Так что вопрос - как изменилась ситуация с процессорной производительностью в нынешних реалиях становится еще более интересным и актуальным.

В прошлом, когда основным API являлся DirectX 11, была очевидной для всех ситуация, когда зависимость видеокарт AMD от производительности процессора была выше, это обсуждали, на это делался акцент, это было у всех на слуху, а потому нередки были советы отдавать свое предпочтения видеокартам от Nvidia в случае, если процессор был недостаточно мощным. Однако с тех пор про это как-то все позабыли, а может и просто смирились, и приняли это за правило. Да что уж там, до этого момента я и сам продолжал думать, что видеокарты Nvidia являются менее процессорозависимыми. Вот только API-то уже сменилось, брать за правило то, что было в прошлом уже нельзя. Тем более, что DirectX 12 отличается от прошлого уже на фундаментальном уровне, потому как является низкоуровневым API, так что его участие в конвейере «драйвер-железо» не могло не измениться.

Вопрос: что показали тесты издания Hardware Unboxed и вообще, что нам дает эта информация? Давайте смотреть и разбираться.

Первое, о чем говорит нам автор тестов – данное тестирование получилось по сути случайным, автор делал тесты различных связок видеокарт и процессоров и заметил такую особенность, как более высокие показатели частоты кадров с видеокартами от AMD, после чего решил рассмотреть данную ситуацию более подробно, что и вылилось в итоговое тестирование процессорозависимости.

На первом же примере в игре Watch Dogs: Legion в разрешении 1080p на средних настройках мы можем наблюдать такую ситуацию, когда производительность в связке процессора Ryzen 5 1600X с видеокартой Radeon RX 5600 XT оказывается даже выше, чем результаты этого же процессора с видеокартой RTX 3090!

Здесь стоит сделать отдельно акцент на том, что мы не говорим о том, чтобы "раскрыть" видеокарту. Нет, речь идет о том, что видеокарта от AMD позволяет с того же самого процессора получить более высокие значения частоты кадров. Да, мы уперлись в возможности данного процессора, но потолок данного упора в связке с видеокартой от AMD оказывается выше, чем с видеокартой от Nvidia. Причем результат с видеокартой AMD получается в среднем почти на 18% выше, а это вполне существенное преимущество.

С процессором Ryzen 5 2600X ситуация сохраняется, правда потолок находится уже выше. В связке с RX 5700 XT мы получаем 109 кадров, в связке с RTX 3090 мы получаем 93 кадра. Результат с видеокартой от AMD выше на 17%.

Следующий пример демонстрирует нам ту же игру, но уже в разрешении 1440p. Здесь мы уже видим, что видеокарта RX 5600 XT является потолком для всех процессоров, однако на видеокарте RX 5700 XT в связке с процессором Ryzen 5 1600X мы по-прежнему видим более высокую частоту кадров, чем с видеокартами от Nvidia. С процессором Ryzen 5 2600X результаты RX 5700 XT, RTX 3070 и RTX 3090 сравнялись.

В следующем примере автор теста убрал видеокарту RX 5600 XT, но добавил RX 6900 XT, так что теперь мы можем наблюдать противостояние решений из среднего и флагманского сегмента. В итоге мы видим, что процессоры Ryzen 5 1600X и Ryzen 5 2600X в связке с RX 5700 XT и RX 6900 XT выдают примерно на 18-20% большую производительность, чем в связке с RTX 3070 и RTX 3090. При этом RX 5700 XT демонстрирует более высокую производительность чем любая видеокарта от Nvidia с любым из представленных процессоров.

В следующем примере автор добавил в тесты процессор Ryzen 5 5600X из последней актуальной на данной момент линейки процессоров AMD на последней архитектуре ZEN 3. Данный процессор значительно поднял планку предела возможностей, но ситуация в целом не изменилась. Производительность RTX 3090 практически не отличается от производительности RTX 3070 в связке с этим процессором. При этом RX 6900 XT обходит старшую видеокарту от Nvidia на 19%. В то же время RTX 3090 обходит RX 5700 XT лишь на 9%. Налицо более высокая процессорная производительность в связке с видеокартами от AMD.

По ходу тестирования автор задался закономерным вопросом: а не является ли данное поведение особенностью платформы от AMD? Для этого он добавил в тесты платформу от Intel с процессором Core i3-10100. Однако результаты не изменились, так что ответ на вопрос отрицательный: дело не в платформе. Дело исключительно в работе драйверов Nvidia вкупе с архитектурными особенностями видеокарт, что приводит к более высокому требованию и, как следствие, более низкому результату процессоров. Процессор i3-10100 встал в один ряд с Ryzen 5 2600X, показывая более высокую производительность на видеокартах от AMD, чем на видеокартах от Nvidia. В данном случае мы наблюдаем превосходство видеокарты RX 5700 XT над видеокартами RTX 3070 и RTX 3090, которые показывают одинаковую производительность. Частота кадров в связке процессора i3-10100 с видеокартой RX 5700 XT на 17% выше, чем с видеокартой RTX 3090.

В следующем примере автор вновь вернулся к результатам видеокарты RX 5600 XT, которые в связке со всеми тремя процессорами, включая процессор от Intel, оказываются даже выше, чем на видеокарте RTX 3090.

Автор также обратил внимание и на утилизацию процессоров в нагрузке с разными видеокартами. На данном примере мы можем наблюдать разницу в нагрузке на процессор при равной производительности. В результаты с видеокартой от Nvidia мы наблюдаем заметно более высокую загрузку процессора, чем с видеокартой от AMD: 70% против 49%.

В заключение автор сделал пару показательных графиков на примере двух актуальных игр, наглядно показывающих нам ситуацию, как она есть.

В Horizon Zero Dawn в связке с процессором Ryzen 5 2600X переход от видеокарты RX 5600 XT к видеокарте RTX 3070 прибавляет нам всего 3% к производительности. Переход же на видеокарту RX 6800 добавляет нам уже ощутимые 39%.

В игре Watch Dogs: Legion переход от видеокарты RX 5600 XT к видеокарте RTX 3070 в связке с процессором Ryzen 5 2600X и вовсе отнимает у нас 12% производительности! Подумать только!

Честно говоря, результаты в каком-то смысле даже обескураживают. В среднем, по подсчетам автора, видеокарты от AMD при использовании DirectX 12 API могут обеспечить на 20-30% более высокую процессорную производительность, чем видеокарты от Nvidia. Проблема, предположительно, кроется в использовании софтверного планировщика в драйвере Nvidia, что давало преимущество в случае с DirectX 11 API, но обернулось бутылочным горлышком при переходе на низкоуровневый DirectX 12 API.

Ради любопытства я начал смотреть другие тесты, графики и прочие ресурсы, предлагающие возможность как-то сравнить результаты разных связок. И, в целом, ситуация как минимум подтвердилась. Вот вам некоторые примеры, что получились у меня:

В Assassin's Creed Valhalla в связке с процессором Ryzen 5 1400 видеокарта RTX 3090 показывает тот же уровень производительности, что и младшая RTX 3060 Ti. Для сравнения, RX 6900 XT с этим же процессором обходит RX Vega 64 LC. Мы не говорим сейчас о производительности видеокарт как таковых, факт лишь в том, что с видеокартами от AMD данный процессор сумел продемонстрировать более высокую производительность и показать разницу между двумя видеокартами разного сегмента. При этом как мы уже выяснили из результатов Hardware Unboxed, смена процессора на Intel ситуацию не меняет.

В Forza Horizon 4 в связке с младшими процессорами производительность видеокарты RTX 3090 и вовсе оказалась на том же уровне, что и у RTX 2060. При этом RX 5600 XT и RX 5700 XT демонстрируют явную между собой разницу с этими же процессорами. Причем в данном случае даже результаты младшей RX 5600 XT чуточку выше, чем у RTX 2060 и RTX 3090.

Mafia Definitive Edition - игра на DirectX 11 API, наглядно демонстрирует нам, что дело здесь именно в версии API. Потому что здесь мы наблюдаем ровно ту картину, к которой мы привыкли в прошлом. От которой нам, теперь уже, следует отвыкать.

Я бы очень хотел проверить все это лично, да вот обзавестись парой современных флагманских видеокарт при всем желании сегодня крайне сложно и невероятно затратно. Однако в сети уже есть результаты любительских сравнений на данную тематику. И одним из таких сравнений я поделюсь с вами. Кратко, описав конфигурацию, условия и предоставив вам лишь выжимку из полученных результатов. Просто для наглядности.

В качестве процессора выступал Ryzen 5 3600X. ОЗУ набрана стандартными модулями, двумя планками по 8 ГБ. В качестве видеокарт выступали RTX 3090 и Vega 64 LC. К сожалению, последняя не позволяет без упора в собственную же производительность проводить подобные тесты в современных играх даже при невысоких разрешениях. Для решения данной проблемы было решено прибегнуть к некоторым хитростям. Чтобы снизить "потолок" процессорной производительности (следовательно, зависимость от видеокарты), частоты процессора были зафиксированы на значении 3000 МГц, частоты ОЗУ были выставлены по профилю XMP в значение 3000 МГц при CL16 таймингах. Напоминаю, что это не тест процессора, видеокарты или ОЗУ. Это тест процессорной производительности в связке с видеокартами от AMD и Nvidia. Настройки в играх подбирались в индивидуальном порядке. Всего игр в тесте было пять штук.

Результаты любительских сравнений показали в общем-то ту же самую картину. Один и тот же процессор в связке с видеокартой от AMD показал более высокую производительность, чем с видеокартой от Nvidia. В данном случае мы получаем в среднем порядка 16-17% по результатам пяти игр. Наибольшую разницу показали игры Hitman 3, Watch Dogs: Legion и Forza Horizon 4, более 20%. В Horizon Zero Dawn разница оказалась 12%. В Shadow of The Tomb Raider - 5%. Ссылка на первоисточник.

В результате я получил одинаковые по своей сути и даже цифрам результаты с использованием трех разных источников. Так что, несмотря на то, что не удалось поучаствовать в подобном тестировании самому, результаты можно считать как минимум достоверными, актуальными и достойными того, чтобы всерьез обратить на них внимание и задуматься о ситуации игровых конфигураций на текущий день.

Что это может означать в реальном бытовом сценарии? Например, что в игре, где требуется (или просто есть такое желание) получить наибольшие значения частоты кадров (в том числе путем снижения настроек или разрешения), с видеокартой от AMD, при условии, что игра работает под DirectX 12 API, сделать это будет проще, либо частота кадров будет выше, чем с видеокартой от Nvidia. То есть верхний потолок частоты кадров с видеокартой от AMD будет выше. И тут нужно понимать, что речь идет не только о флагманах, а о видеокартах в целом, любого сегмента. То есть получить более высокие значения с видеокартой уровня RX 5600 XT может быть даже легче, чем с видеокартой уровня, скажем, RTX 3070 или выше. Это особенно может быть актуально в киберспортивных или же просто сетевых играх, где люди стараются получить наиболее высокую частоту кадров.

Еще сценарий - мы собираемся приобретать типичную среднебюджетную конфигурацию, либо у нас уже имеется среднебюджетный процессор, возможно даже без разгона, в таком случае приобретение старших решений от Nvidia может оказаться бессмысленным, а производительность с такими видеокартами может оказаться даже ниже, чем с видеокартами от AMD из более бюджетного сегмента. Более того, даже при равном уровне мы все равно сможем получить преимущество в производительности с видеокартой от AMD.

Это также может быть интересно стримерам, потому что загрузка процессора при использовании видеокарты от AMD заметно ниже.

На самом деле даже странно, что эту тему, которую довольно активно и повсеместно обсуждали во времена, когда процессорозависимость видеокарт AMD была выше, теперь, когда ситуация изменилась, не обсуждают нигде, и никто не поднимает этот вопрос, по крайней мере в публичном русле. И кто знает, не случись данного «случайного» тестирования от Hardware Unboxed, вспомнил бы кто-то об этом вообще.