Изучение работы встроенной графики AMD Richland на примере процессора A10-6800K

Оглавление

• Вступление
• Тестовый стенд и ПО
• Методика тестирования
• Разгон встроенной графики
• Поиск ПО для выявления нестабильности GPU
• Разгон встроенной графики
• Разгон оперативной памяти
• Изучение влияния разгона на производительность
• Зависимость результатов производительности от разгона графического процессора
• Зависимость результатов производительности от режимов работы памяти
• Зависимость результатов производительности от разгона процессора
• Зависимость результатов производительности от разгона CPU Cache
• Финальные результаты производительности и сравнение с AMD A10-5800K
• Синтетические тесты
• Игровые тесты
• F1 2013
• Hitman: Absolution
• Far Cry 3
• Sleeping Dogs
• Metro: Last Light
• The Elder Scrolls V: Skyrim
• Tomb Raider (2013)
• World of Tanks 0.8.9
• Заключение

Вступление

Немногим ранее был подробно изучен частотный потенциал процессорной части AMD A10-6800K, по сравнению с A10-5800K результаты были более чем обнадеживающие.

Теперь пришло время проверить, какие изменения Richland сулит на поприще разгона встроенной графики, и есть ли между процессорами значительная разница, а также, как изменилось поведение APU при разгоне. Со всем этим и попытаемся разобраться в данном материале.

Тестовый стенд и ПО

Тестирование производилось в составе следующей конфигурации:

• Процессор 1: AMD A10-6800K;
• Процессор 2: AMD A10-5800K;
• Материнская плата: Gigabyte F2A85X-UP4;
• Система охлаждения: СЖО на базе водоблока Watercool Heatkiller 3.0 и циркуляционного насоса Lowara TLC 25-7L;
• Термоинтерфейс: Prolimatech PK-1;
• Оперативная память 1: G.Skill TridentX F3-2400C10D-8GTX;
• Оперативная память 2: Corsair Dominator Platinum CMD8GX3M2B2133C9;
• Жесткий диск: Western Digital Caviar Blue (WD500AAKS), 500 Гбайт;
• Блок питания: Corsair CMPSU-750HX (750 Вт);
• Корпус: открытый стенд.

Программное обеспечение

• Операционная система: Windows 7 Ultimate SP1, build 7601.17514 RTM, x64;
• Драйверы видеокарт: Catalyst 13.12;
• Дополнительное ПО:
• FRAPS 3.5.99, build 15618;
• AutoHotkey 1.0.48.05.

Методика тестирования

Методика не претерпела изменений по сравнению с тестами встроенной графики Haswell. Статью условно можно разбить на несколько подразделов, а именно:

• Поиск частотного потенциала встроенной графики;
• Изучение влияния разгона системы на производительность встроенной графики;
• Итоговый тест производительности.

По первому пункту методика будет подробно описана в процессе, так что здесь остановимся на втором и третьем пункте.

По сравнению с тестами процессорной части, в случае с анализом работы графики появляется больше переменных, от которых зависит итоговый результат. И если в случае с процессором можно «в лоб» протестировать по несколько значений частот CPU/CPU_NB, то в случае с графикой необходим более последовательный подход.

Условно, проверку влияния разгона на производительность можно разделить на следующие пункты:

1. Проверка зависимости результатов от разгона непосредственно графического процессора.

• Забегая вперед, скажу, что максимальный результат разгона GPU без разгона базовой частоты составил 1169 МГц, между штатной частотой 844 МГц и максимальным разгоном 1169 МГц наиболее близкое промежуточное значение – 1013 МГц. Частоты процессора и CPU_NB на данном этапе установлены в штатное значение, то есть 4100/1800 МГц, режим работы памяти – DDR3-2133 8-10-10-25.
• С наиболее производительным режимом работы графического процессора, то есть на частоте 1169 МГц наступает время проверки результатов относительно режимов работы памяти. В качестве тестовых режимов использованы следующие: DDR3-1600 9-9-9-24: Данный режим покажет производительность системы, если к разгону памяти не прибегать;
• DDR3-1866 8-9-9-25: Режим небольшого разгона памяти;
• DDR3-2133 8-10-10-26: Режим является типичным для 2х4 Гбайт комплектов на микросхемах Samsung, и вместе с предыдущим режимом позволит оценить вклад частоты работы памяти при неизменных таймингах; Данный режим использовался как базовый при тестах разгона графического процессора.
• DDR3-2400 10-11-11-28: Режим, отображающий производительность системы при высоких частотах работы памяти, но при «расслабленных» таймингах.

Кроме того, был проверен дополнительный режим с разгоном базовой частоты до 103 МГц, что полностью раскрывает частотный потенциал встроенной графики (1204 МГц) и оперативной памяти (2476 МГц).

2. Следующий шаг после выбора наиболее производительного режима работы памяти – оценка процессорозависимости встроенной графики. Для этого, процессор был разогнан сначала до 4539 МГц, а после до 4848 МГц.

3. Последний шаг – проверка влияния частоты CPU_NB. Для этого, CPU_NB был разогнан сначала до 2270 МГц, а потом до 2682 МГц.

Для итогового тестирования производительности были выбраны два режима: штатный, путем сброса BIOS, а также режим максимального разгона. Для дополнительного анализа результатов на фоне A10-6800K был протестирован и предшественник – A10-5800.

Итого, список режимов финального теста:

• AMD A10-6800K, штатный режим;
• AMD A10-6800K, частота работы процессора 4848 МГц, частота работы CPU_NB 2682 МГц, частота работы встроенной графики 1204 МГц, частота работы памяти 2476 МГц;
• AMD A10-5800K, штатный режим;
• AMD A10-5800K, частота работы процессора 4600 МГц, частота работы CPU_NB 2400 МГц, частота работы встроенной графики 950 МГц, частота работы памяти 2400 МГц.

Для теста производительности использовались следующие приложения и настройки:

• 3DMark 2013, тест Cloud Gate. Итоговый результат – лучший по итогам двух замеров;
• 3DMark 2013, тест Fire Strike. Итоговый результат – лучший по итогам двух замеров;
• HWBOT Unigine Heaven Benchmark, тест Basic DX9. Итоговый результат – лучший по итогам двух замеров;
• F1 2013 (встроенный тест), High, 1600x900, AA Off. Итоговый результат – усреднение четырех замеров;
• Far Cry 3 (Harvest The Jungle), 1280x720 AA Off, DirectX 11. Overall Quality Low. Итоговый результат – усреднение четырех замеров;
• Hitman: Absolution (встроенный тест), 1360x768. Качество – низкое. Итоговый результат – усреднение четырех замеров;
• Sleeping Dogs (встроенный тест), 1600x900. Уровень графики – средний. Итоговый результат – усреднение четырех замеров;
• Metro: Last Light (встроенный тест), 1280х720 АА0 AF4x DX11, Quality – Medium, Tesselation Off. Итоговый результат – усреднение четырех замеров;
• The Elder Scrolls V: Skyrim (Поместье «Златоцвет»), 1366x768 AA0 AF16, детализация High. Итоговый результат – усреднение четырех замеров;
• Tomb Raider (2013) (встроенный тест), 1366x768, Качество – Норма. Итоговый результат – усреднение четырех замеров;
• World of Tanks 0.8.9 (Рыбацкая бухта – Стандартный бой), 1366х768, Качество – Среднее. Итоговый результат – усреднение четырех замеров;

Поскольку по уровню AVG FPS не всегда можно судить об истинной производительности в том или ином режиме, дополнительно в играх фиксировались и результаты Frametimes. Для их анализа была взята программа Fraps-Calc, которая позволяет увидеть основные особенности, связанные с производительностью системы в конкретно взятом приложении.

На основе среднего (AVG) FPS и характеристик его стабильности Fraps-Calc вычисляет значение так называемого рейтинга производительности. Можно сказать, что рейтинг производительности – численная характеристика комфортности игрового процесса, где под значением 1 и выше подразумевается отсутствие видимых глазу «тормозов» при показе изображения.

Разгон встроенной графики

Поиск ПО для выявления нестабильности GPU

В данном подразделе статьи выберем программное обеспечение, при помощи которого легче выявить нестабильность встроенной графики, при заведомо стабильных частотах процессора, памяти и CPU_NB. Методика относительно проста: при фиксированном значении напряжения питания подобрать максимальный разгон для каждой из программ, и вычислить тест, при котором будет достигнута минимальная частота стабильной работы. Параллельно поиску частот производилась оценка поведения системы при переразгоне. Все тесты производились при штатных напряжениях процессора, то есть при CPU_NB 1.275 В и APU VDD 1.2 В.

В список для проверки попали приложения, которые использовались для оценки производительности, а также дополнительно тест OCCT 4.4.0 в режимах DX9 и DX11. Частота работы встроенной графики, при которой стартует Windows – 1169 МГц.

Таблица с итоговыми результатами разгона в зависимости от используемого ПО:

В отличие от тестов встроенной графики Trinity, где разброс по стабильной частоте между различными приложениями был очень большой, на Richland вырисовывается обратная ситуация: при работе встроенной графики на частоте 1085 МГц стабильны все приложения, в то время как при следующем шаге частоты (1169 МГц) нет ни одного пройденного теста.

Итого, для выявления лучшего ПО пришлось идти обратным путем – подбором стабильных напряжений под установленную частоту. Так как 1085 МГц были достигнуты при штатных напряжениях – попытки подбора напряжений производились для частоты 1169 МГц. Здесь выявилась вторая особенность процессора: в отличие от Trinity наблюдалось полное отсутствие влияния на стабильность напряжения APU VDD, в то время как увеличение CPU_NB позволяло стабилизировать систему. Итого, таблица с напряжением CPU_NB, необходимым для прохождения каждого из тестов для частоты работы 1169 МГц:

Для большинства тестов достаточно напряжения питания CPU_NB 1.325 В, а лучший результат по выявлению нестабильности показал OCCT 4.4 в режиме DX11 – 1.34375 В, из игр лучший результат у Sleeping Dogs и World of Tanks – 1.3375 В.

Разгон встроенной графики

Как уже упоминалось в разделе поиска ПО для выявления нестабильности, поведение GPU Richland весьма интересно: на 1086 МГц GPU запустился при полностью штатных напряжениях, в то время как для следующего шага частоты (1169 МГц) пришлось увеличивать CPU_NB уже до 1.34375 В.

Следующий шаг частоты – 1266 МГц, системе и вовсе не покорился, даже попытки увеличения CPU_NB до 1.6 В и изменения APU VDD в диапазоне 1.2-1.5 В успехов не принесли. Максимум, что удалось – разгоном базовой частоты до 103 МГц достичь частоты работы 1204 МГц, для этого потребовались CPU_NB 1.425 В, APU VDD 1.3 В и APU PLL 2.7 В.

Рисовать графики разгона при таком поведении системы, понятное дело, смысла нет.

Разгон оперативной памяти

Опыт работы с процессорами Trinity говорит о том, что большинство прироста производительности может дать именно разгон оперативной памяти, в то время как работа памяти на частоте DDR3-2400 для FM2 платформы уже может вызывать трудности, и требовать напряжения питания CPU_NB 1.45 В и выше. Так что, не мешает проверить трудность разгона и с Richland.

Первая проверка показала, что с DDR3-2400 процессор справляется даже при штатном значении CPU_NB 1.275 В, так что проверен разгон базовой частоты. Стабильной работы удалось достичь при базовой частоте 103.98 МГц, что дало частоту работы памяти 2495 МГц, для этого потребовалось напряжение CPU_NB 1.375 В, что касается ПО для выявления нестабильности – то в отличие от разгона GPU сильной разницы нет, система либо стабильна и проходит все тесты, либо нестабильна, и прохождение любого из тестов становится случайностью.

Следующий шаг базовой частоты – 106.49 МГц, то есть частоты работы памяти 2556 МГц системе не покорились даже при установке CPU_NB 1.55 В, так что попытки дальнейшего разгона были остановлены.

Изучение влияния разгона на производительность

Зависимость результатов производительности от разгона графического процессора

Для начала, таблица с результатами производительности синтетических тестов:

Линейной зависимости между частотой графического процессора и результатами производительности, конечно, нет, но прирост производительности заметный. С учетом относительной простоты разгона GPU до 1169 МГц можно заключить, что разгон GPU – занятие полезное.

Таблица с результатами AVG FPS в играх:

В различных играх можно увидеть различное поведение системы, где-то разгон GPU позволяет добиться очень значительного прироста производительности, где-то прирост малозаметен. Особняком тут можно назвать F1 2013, где зависимость результатов от частоты работы встроенной графики практически линейная. С обратной стороны в первую очередь выделяется Hitman: Absolution, где без цифр FRAPS’а разницу в производительности вряд ли можно заметить. В среднем по игровым тестам разгон GPU на 38.5 % увеличил производительность системы на 13.1%.

Таблица с результатами рейтинга производительности:

Цифры рейтинга производительности в целом подтверждают результаты AVG FPS, расхождения минимальны. Из общего числа результатов наиболее заметно выбивается Hitman: Absolution, ибо с увеличением частоты GPU практически не растет AVG FPS, в то время как рейтинг производительности возрастает. Хотя разница все же не настолько велика, чтобы рассматривать Frametimes графики.

Зависимость результатов производительности от режимов работы памяти

Для начала, таблица с результатами производительности синтетических тестов:

Память по прежнему оказывает на производительность основополагающее влияние, однако основной прирост все же приходится на разгон памяти между отметками DDR3-1600 и DDR3-1866, далее прирост производительности уже не так велик.

Отмечу, что по сравнению с тестами Trinity (можно сравнить результаты в Cloud Gate) разница в производительности между различными режимами все же стала меньше, и это несмотря на то, что Richland тестируется при частоте графического процессора 1169 МГц, в то время как Trinity тестировался при частоте графического процессора 950 МГц. Видимо, за прошедший год драйвера стали более оптимизированными.

Таблица с результатами AVG FPS в играх:

Как и в случае с синтетическими тестами, основной прирост производительности приходится на переход от DDR3-1600 к DDR3-1866, хотя и далее он не прекращается вплоть до максимального множителя частоты работы памяти – DDR3-2400. С учетом того, что разгон памяти не увеличит энергопотребление процессора, и с учетом того, что по сравнению с Trinity память стало разгонять легче – разгон памяти до 2400 МГц крайне рекомендуется, по сути – это «халявная» производительность.

Таблица с результатами рейтинга производительности:

Все игры тестового пакета адекватно отреагировали на увеличение частоты работы памяти, цифры рейтинга производительности с результатами AVG FPS не расходятся.

Перед тем, как переходить к разгону процессора и CPU_NB – последний штрих, разгон графического процессора до 1204 МГц и оперативной памяти до 2476 МГц путем увеличения базовой частоты до 103 МГц.

Таблица с результатами производительности синтетических тестов:

Тесты 3D Mark показали соразмерное разгону увеличение производительности, в то время как прирост производительности в Unigine Heaven оказался ниже.

Увеличение частот на 3% в среднем привел к увеличению производительности на 2%. Конечно немного, но лучше, чем ничего. В итоге, так ведь «по крупинкам» и собирается итоговый результат.

Таблица с результатами рейтинга производительности:

В целом, результаты рейтинга производительности соответствуют цифрам AVG FPS. Если сопоставить результаты рейтинга производительности и AVG FPS по всем протестированным ранее режимам уже складывается картина, говорящая о высокой предсказуемости в поведении Richland’а, что опять-таки говорит о неплохой оптимизации драйверов.

Зависимость результатов производительности от разгона процессора

Для начала, таблица с результатами производительности синтетических тестов:

Среди синтетических тестов сколько-нибудь заметный прирост производительности наблюдается только в 3DMark Cloud Gate, да и то – главная причина этого заключается в том, что в общем результате учитывается и отдельный процессорный тест. Если судить по цифрам графических подтестов – разгон процессора толком ничего не дает и в Cloud Gate.

Таблица с результатами AVG FPS в играх:

Игры подтверждают показания синтетических тестов, процессорозависимостью встроенная графика Richland’а не отличается. Хоть чуть-чуть заметная разница в результатах наблюдается только в Hitman: Absolution и в World of Tanks, в остальных же играх прироста производительности либо совсем нет, либо почти нет. Шутка ли – в четырех из восьми протестированных игр AVG FPS при частотах процессора 4230 МГц и 4848 МГц полностью совпадает.

Таблица с результатами рейтинга производительности:

Для большинства игр цифры рейтинга производительности полностью отражают результаты AVG FPS, однако есть одно исключение – Hitman: Absolution. Несмотря на то, что эта игра является одной из двух, которая хоть как то отозвалась на разгон процессора – в цифрах рейтинга производительности это не отразилось.

Итого, получается, что хоть какой-то прирост производительности заметен только в World of Tanks. С учетом того, что разгон процессора вносит основополагающий вклад в энергопотребление процессора – разгонять его нет смысла. Тем более, что разгон процессора приводит к росту температур и снижению стабильности CPU_NB/встроенной графики.

Зависимость результатов производительности от разгона CPU Cache

Таблица с результатами производительности синтетических тестов:

По сравнению с разгоном процессора, разгон CPU_NB не выглядит разумным, хотя прирост производительности все же присутствует.

Таблица с результатами AVG FPS в играх:

В большинстве игр прирост производительности колеблется в диапазоне 3-4%, что безусловно мало, хотя и больше 0% в случае с разгоном непосредственно процессора.

Отдельно отмечу, что совокупный разгон системы до частот 4848/2682/2476/1204 для достижения стабильности при прохождении тестов потребовал очень больших напряжений, особенно это касается CPU_NB. Собственно, эти итоговые результаты были получены при следующих напряжениях:

• CPU VCore: 1.5875 В;
• CPU_NB: 1.5875 В;
• APU VDD: 1.32 В;
• APU PLL: 2.74 В.

Без высокопроизводительной СЖО повторять такие эксперименты крайне не рекомендую, ибо это может привести к деградации, а то и гибели процессора.

Таблица с результатами рейтинга производительности:

Результаты рейтинга производительности очередной раз полностью соответствуют цифрам AVG FPS. Итого, можно заключить, что среди всех протестированных режимов процессор ни разу не показал какого-либо непредсказуемого поведения.

Финальные результаты производительности и сравнение с AMD A10-5800K

Список режимов финального теста:

• AMD A10-6800K, штатный режим (сбросом BIOS’а);
• AMD A10-6800K, частота работы процессора 4848 МГц, частота работы CPU Cache 2682 МГц, частота работы встроенной графики 1204 МГц, режим работы памяти 2476 МГц 10-12-12-30-2Т;
• AMD A10-5800K, штатный режим (сбросом BIOS’а);
• AMD A10-5800K, частота работы процессора 4600 МГц, частота работы CPU_NB 2400 МГц, частота работы встроенной графики 950 МГц, режим работы памяти 2400 МГц 10-11-11-28-1Т.

Синтетические тесты

При прочих равных процессоры отличаются только частотами, как в штатном режиме, так и при разгоне, поэтому результаты производительности близки. Отмечу, что, несмотря на более высокие штатные частоты, A10-6800K показал и куда большую прыть в разгоне, так что при разгоне процессоров разница в производительности только усиливается.

Игровые тесты

F1 2013

Таблица с результатами рейтинга производительности:

Hitman: Absolution

Таблица с результатами рейтинга производительности:

Far Cry 3

Таблица с результатами рейтинга производительности:

Sleeping Dogs

Таблица с результатами рейтинга производительности:

Metro: Last Light

Таблица с результатами рейтинга производительности:

The Elder Scrolls V: Skyrim

Таблица с результатами рейтинга производительности:

Tomb Raider (2013)

Таблица с результатами рейтинга производительности:

World of Tanks 0.8.9

Таблица с результатами рейтинга производительности:

В большинстве протестированных игр аномальных результатов не наблюдалось, A10-6800K в штатном режиме в среднем производительнее на 3-4%, а при разгоне производительнее в среднем на 9-11%. Отсутствие сильной разницы в производительности показывает, что, несмотря на вроде бы значительно улучшенный частотный потенциал, на деле разница не стоит смены процессора, хотя если собирать систему с нуля, Richland и может выглядеть предпочтительнее.

Аномальный же результат можно отметить только в World of Tanks, ибо разница между процессорами оказалась высокой, несмотря на то, что они являются близкими родственниками. Собственно, разогнанный Trinity показал производительность, близкую к штатному Richland’у, несмотря на разницу частот. Для проверки результатов даже дважды поочередно менял процессоры при полностью одинаковых настройках BIOS – и разница все равно сохранялась. Причины такого поведения непонятны.

Заключение

Собственно, добавить что-либо к уже сказанному в статье нечего, осталось лишь систематизировать всю полученную информацию. В хронологическом порядке:

• В качестве теста определения стабильности лучше всего подошел OCCT 4.4 в режиме DX11. А среди игр лучше всего нестабильность «отловили» Sleeping Dogs и World of Tanks.
• При разгоне графического процессора в большинстве случаев есть четкая граница работает/не работает, при высоких частотах если есть нестабильность, то она будет практически везде.
• Частотный потенциал встроенной графики слабо зависит от установленных напряжений, скорее все определяется удачностью конкретно взятого экземпляра процессора.
• Несмотря на типичную для APU AMD нехватку пропускной способности памяти, разгон графического процессора не лишен смысла, прирост производительности есть.
• Основной вклад для достижения высокой производительности привносит оперативная память, чем ее частота выше – тем выше и производительность. С учетом того, что в сравнении с Trinity разгон памяти дается легче, разгон памяти настоятельно рекомендуется.
• Процессорозависимость практически отсутствует. Чуть больший прирост по сравнению с разгоном процессора может дать разгон CPU_NB, но и там цифры прироста производительности невелики, и ими можно принебречь.
• В среднем по тестовому пакету комплексный разгон процессора дает прибавку производительности на 48.2 % (результат A10-5800K – 39 %).

Выражаем благодарность:

• Компании AMD и лично Шакирову Ильясу за предоставленные на тестирование процессоры AMD A10-5800K и A10-6800K, а также за материнскую плату Gigabyte F2A85X-UP4.