Performances synthétiques

Malgré la suppression de deux quads, la GeForce 6600 GT conserve un fillrate de 4000 MPixels soit environ 71 % de celui de la 6800 GT, du fait d’une fréquence de 500 MHz. Ce fait couplé à l’augmentation de l’efficacité des pipelines font que la 6600 GT dispose de bien plus de puissance qu’on pourrait le croire en pensant au raccourci 6800 GT = 16 pipes et 6600 GT = 8 pipes.

La chose qui saute aux yeux à la vue de ce tableau, et qui en fait la principale caractéristique du GeForce 6600 GT, c’est son ratio fillrate/bande passante mémoire démesuré, a priori le plus élevé jamais atteint sur un chip grand public puisque la X800 XT reste à 232. Nous en avons déjà parlé, mais cela confirme encore une fois que la puissance de ce GPU est très importante comparativement à la bande passante mémoire de 16 Go/s (et à la quantité de mémoire d’ailleurs, qui n’est que de 128 Mo). Cette bande passante semble donc être le point faible de ce GPU, puisque moitié moindre que celle de la 6800 GT, du fait d’une largeur de bus de 128 bits.

Nous nous devons d’expliquer dès à présent l’existence dans ce tableau de la GeForce 5900 XT, une carte AGP. En réalité, l’équivalent de cette carte au niveau PCI Express est la PCX 5900. Le problème, c’est qu’au niveau des fréquences, rien n’est figé. nVidia préconise ainsi la fréquence minimum de 350/275. En pratique, certains constructeurs respectent ces spécifications, mais d’autres vont beaucoup plus loin puisque notre carte Asus finale était cadencée à 377/351. Après avoir beaucoup hésité nous avons donc choisit de cadencer cette carte à 390/350 afin de représenter les performances d’une 5900 XT, une carte qui posséda un rapport performances/prix pas inintéressant.

Les choses auraient été plus simples si nVidia définissait les mêmes fréquences pour les version AGP et PCI Express. En pratique ce n’es pas le cas, et pour donner un autre exemple la fréquence GPU minimale des 6800 Ultra AGP est de 400 MHz, alors qu’elle est de 425 MHz pour la 6800 Ultra PCI Express. Le but ? Favoriser cette nouvelle plateforme. D’ailleurs, rien ne dit que cela ne sera pas également le cas sur les versions finales des 6600 GT.

Fillrate

Surprise ! Si la X600 XT et la 6800 GT ont bien un fillrate pratique proche du fillrate théorique, ce n’est pas le cas de la 6600 GT et de la 5900 XT. Pour la 6600 GT, c’est une conséquence directe de la présence de seulement 4 ROP, qui fait que la 6600 GT se comporte dans ce test comme si elle ne possédait que 4 pipes. D’où un fillrate divisé par deux. Par contre, le fait que la 5900 XT ait ici un débit moitié moindre que son fillrate théorique de 1560 MPixels n’a pas d’explication, et provient soit d’un bug du benchmark, soit d’un bug des drivers.

Ici, on retrouve sur les GPU nVidia la possibilité de doubler le fillrate lorsque les écritures dans le color buffer sont désactivées, comme avons vu. On double donc le fillrate pur sur les 6600/6800, alors que la X600 XT conserve son fillrate. La 5900 XT n’échappe pas à la règle et ne fait que doubler son fillrate pur, ce qui prouve bien que le résultat observé plus haut provient bien d’un bug.

Attention à ne pas se tromper ici. La 6800 GT présente le résultat logique de son architecture, c'est-à-dire un fillrate qui double en passant du dual texturing au single texturing (architecture 16 x 1). En revanche, sur 5900 XT on voir que le fillrate est équivalent dans les deux cas : ceci est due à son architecture 4 x 2, qui fait qu’il ne lui est pas plus coûteux d’appliquer une seule ou deux textures par cycle.

En regardant les résultats du GeForce 6600 GT, on pourrait croire que l’on est exactement dans la même situation est que celle-ci ne possède pas 8 pipes mais 4, et non pas 1 unité de texture sampling mais deux. Rappelez vous ce que nous avons vu sur l’architecture de la 6600 GT : nous sommes ici dans le cas précis où la 6600 GT se comporte effectivement comme un chip 4x2 ! A moins que nVidia nous mente et que ce GPU ne soit bien munie que de 4 pipes ? C’est ce que nous allons voir plus loin.

En ce qui concerne la X600 XT, on observe un gros tassement des résultats dès le dual texturing. Ceci provient probablement d’une bande passante un peu trop limitée, c’est d’ailleurs un peu décevant.

Pixel Shaders

Décidément, nous allons de surprises en surprises ! Commençons par regarder ce qui se passe sur GeForce 6. En fait, ce graphe représente à lui seul 5 mois dévolution des drivers. Initialement, seuls les shaders 2.0 standards pouvaient être exécutés en deux cycles, et tous les autres shaders en nécessitaient trois. Avec les 61.77, notre dernier test avait montré que les PS 1.4 étaient également exécutés en deux cycles. Il semble qu’aujourd’hui nVidia parvienne enfin à maîtriser son architecture avec les ForceWare 65.76, puisque désormais tous les shaders de ce test sont exécutés à la même vitesse. Certes, c’est le cas chez ATI depuis la première apparition de l’architecture R420, mais c’est un peu logique puisque celle-ci reprend en grande partie l’architecture R3X0. Voilà donc une excellente nouvelle.

Ici, les résultats de la 6600 GT sont sans équivoque : nous sommes bien en présence d’un GPU doté de 8 pipes !

Concernant la 5900, ce test ne fait que rappeler une conséquence bien connue de son architecture : sa faiblesse en PS 2.0 (4 cycles au lieu de 2 sur ce test), qui ne peut-être compensée qu’en ayant recours à la précision partielle.

Ces résultats étaient plus prévisibles, et mettent en avant une spécificité des GeForce 6, que l’on retrouve donc sur la 6600 GT : le gain de performance en exécutant un éclairage par pixel en précision partielle, à l’instar de ce que réalise la 5900 XT, comparativement à la pleine précision.

Bilan

Avec les Forceware 65.76, la puissance des NV4X en pixel shaders est enfin domptée. La 6600 GT possède ici une puissance brute environ deux fois supérieure à la X600 XT, et environ trois fois supérieure à celle de la 5900 XT.

Vertex Shaders

Ici, le résultat souligne bien le fait qu’au niveau des Vertex Shaders, les performances des NV4X sont assez directement empreintes de celles des NV3X. Le T&L reste émulé très rapidement, mais cela n’aura pas vraiment de conséquence sur les jeux récents. Les VS 2.0 reste cependant en retrait par rapport au VS 1.X. Contrairement à ce que l’on observait auparavant sur pixels shaders, ceci ne provient pas des drivers mais bel et bien de l’architecture. Ce point a par ailleurs bien été amélioré par rapport à la 5900 XT. Au final les performances de la GeForce 6600 GT varient entre 70 % et 80 % de celles de la GeForce 6800 GT.

Bilan

Ici les gains sont moins impressionnants, et pour cause : la 6600 GT comme la 5900 XT dispose de 3 unités de Vertex. La 6600 GT est légèrement moins performante que la 5900 XT en T&L et en VS 1.1, mais environ deux fois supérieure au niveau des VS 2.0. Elle devance également assez facilement la X600 XT.

PCI Express : vitesse de lecture du frame buffer

Une des spécificités de la GeForce 6600, est donc d’être une puce PCI Express native, qui utilisera par la suite le HSI pour être disponible en version AGP. Pour mémoire, la principale caractéristique du PCI Express est d’être un port série, point à point, qui autorise des échanges full duplex, c'est-à-dire du GPU vers le chipset en même temps que du chipset vers le GPU. Cette différence pourrait paraître bénigne, mais elle ne l’est pas. J’en veux pour preuve Dany Lepage, Lead Programmer sur Splinter Cell (Ubisoft Montreal), qui dit les choses suivantes :

« A mon avis, le PCI Express aura un impact majeur sur la façon dont les jeux sont conçus car on pourra enfin accéder à la mémoire graphique sans interrompre les flux d’échanges entre le core logic et le GPU. […] Ceci devrait rendre possible l’utilisation d’une nouvelle série d’algorithmes (comme sur consoles). On pourra utiliser le GPU pour calculer très rapidement les zones de danger quand le joueur envoie une grenade (‘physic blast shadowing’). L’information pourrait ensuite être transmise au moteur d’intelligence artificielle et de physique afin d’aider l’IA à prendre la bonne décision sur la réaction à adopter face à cet évènement, et trouver quels objets devraient subir l’explosion (où et comment). […] Au final, le PCI Express n’aura pas un impact direct sur le rendu, mais il aura un gros impact sur la manière dont le moteur est conçu (seuls les programmeurs le remarqueront, mais les jeux vont s’améliorer plus rapidement). Tout ceci peut être fait par le CPU mais les programmeurs vont commencer à faire autre chose que du graphisme avec les GPU. Tout ceci vient du PCI Express. »

Nous avons donc exécuté un test de vitesse de lecture du frame buffer (mémoire graphique) pour voir ce qu’il en retournait entre les solutions PCI Express natives ou non.

La carte qui se détache clairement du lot est bien la GeForce 6600 GT. Surprise, on retrouve derrière elle la PCX 5900 qui utilise pourtant le HSI, à même le PCB de la carte. Celle-ci parvient à saturer l’interface qu’elle utilise, qui n’est autre que l’interface PCI (double vitesse), soit 266 Mo/s au maximum.

En troisième position, la X600 XT qui est pourtant la seconde carte de ce comparatif à être native PCI Express ! On peut donc se questionner sur l’intérêt de ceci, ou plutôt sur l’efficacité de l’implémentation vu les performances obtenues sur ce test.

Enfin, on trouve la GeForce 6800 GT. Ce résultat est encore une fois très surprenant. En effet, il faut savoir que la 6800 est la première carte de chez nVidia à dédier une partie de son hardware pour gérer le transfert remontant en mode AGP. C'est un énorme progrès par rapport au PCI mais on reste encore loin du débit théorique offert par l'AGP 8x. Ici, les performances sont pourries. Première hypothèse : cela provient du HSI. Mais cela est difficilement concevable puisque la 5900 XT, qui utilise ce même HSI, dispose de bien meilleures performances. Et surtout, les performances de la 5900 AGP sont proches de celles de la 5900 PCI Express. Ce n’est pas le cas de la 6800, qui est bien plus rapide en… AGP ! Notre avis est donc que les drivers pour les versions PCI Express ne sont peut être pas au point, ou bien que le NV45 ne dispose pas du hardware spécifique pour gérer les lecture AGP contrairement au NV40.

Ce qui est très clair aussi, c’est que la gestion du PCI Express des puces nVidia est très décevante, indépendamment de tout le marketing qu’il peut y avoir autour. Même la 6600 avec son support natif dispose de débits plus faibles que la 6800 Ultra AGP, qui elle parvient à atteindre les 600 Mo/s.

Au final, ces résultats restent donc assez faibles. Le débit maximum que nous mesurons ici reste de 410 Mo/s, alors que la limite théorique est située à 4 Go/s ! Bref, nous ne sommes pas encore au niveau du saut dont parle Dany Lepage…

HSR, Overdraw, Procedural Texturing

Voyons maintenant le test HSR. Pour rappel, le Hidden Surface Removal est une fonctionnalité visant à économiser des cycles GPU en ne lui faisant pas effectuer le rendu des pixels qui seront cachés par d’autres pixels au premier plan.

Les drivers ont encore améliorés les choses du côté des GeForce 6. La supériorité de la 6600 GT sur la 5900 XT n’est toutefois pas flagrante.

Observons maintenant ce qui se passe en ce qui concerne la gestion de l’overdraw, avec VillageMark. VillageMark est une démonstration technologique mise au point par PowerVR afin de mettre en avant l’efficacité du Tile Rendering propres aux GPU PowerVR en la matière. Pourquoi plaçons nous ce test après le test HSR ? Parce que l’overdraw représente le nombre de fois où un même pixel va être écrit dans le frame buffer, là où le HSR mesure la faculté de rejeter ces pixels avant de les écrire dans le frame buffer. Plus le HSR est efficace, plus il permet de limiter l’overdraw, vu qu’il rejettera les pixels plus tôt dans le pipe et donc ne les écrira pas dans le frame buffer.

Visiblement, ce test ne semble pas trop apprécier le PCI Express. On note encore une grosse différence entre les performances du 6600 GT et du 6800 GT.

En OpenGL, les performances des GeForce 6 sont en augmentation, ce qui semble encore une fois provenir du travail effectué sur les drivers. Par contre, la 5900 XT est en baisse.

Enfin, étudions les résultats dans des tests procéduraux.

Pas de soucis pour la 6600 GT qui conserve bien son avantage lié à ses 2 unités ALU.

Antialiasing, filtrage anisotropique

Après avoir vu l’aspect qualitatif dans les sections dédiées, nous nous sommes ici attachés à observer la contrepartie quantitative que provoquait l’activation de l’antialiasing et du filtrage anisotropique sur chacune des cartes. Pour ce faire, nous avons ramené à 100 % la performance de chaque carte hors AA + aniso. La scène de test est la Vallée du Jaguar de Serious Sam : Second Contact, et la résolution a cette fois été fixée à 1280 x 1024 (pas de limitation due à 128 Mo de mémoire). Ici, l’antialiasing et l’anisotropie étaient activés par les drivers, comme tous les jeux ne supportant pas d’eux même ces effets.

Ici, les résultats de la GeForce 6600 GT restent similaires à ceux de la 6800 GT, ce qui tendrait à prouver que la bande passante mémoire divisée par deux n’est pas vraiment un problème du point de vue de l’antialiasing. En fait, ce qui ressort clairement c’est le faible surcoût de performance entre antialiasing 2X et 4X. Dans le cas du GeForce 5900, ces résultats semblent nous permettre d’affirmer que l’OGMS (antialiasing 4X) est moins coûteux que le RGMS (antialiasing 2X). Dans tous les cas, l’antialiasing ne semble donc pas s’exécuter plus rapidement sur GeForce 6 que sur GeForce 5900.

Les résultats que l’on obtient ici sont extrêmement intéressants. Première chose : la GeForce 6600 GT. Elle devient la première carte de milieu de gamme à permettre une activation « gratuite » du filtrage anisotropique ! Et finalement, c’est assez logique : le filtrage anisotropique est définitivement plus gourmand en ressource GPU qu’en bande passante mémoire, ce qui va complètement dans le sens de la 6600 GT.

En regardant les chiffres de la GeForce 5900 XT, on comprend mieux pourquoi nVidia a changé de filtrage. Le filtrage qu’effectue cette carte est 5 fois plus coûteux que celui des GeForce 6 ! Il semble donc que l’écart en terme de vitesse d’exécution soit largement aussi important que celui en terme de qualité visuelle. La X600XT reste supérieure à la 5900 XT en terme de moindre perte de performance, mais malgré son fameux filtrage, l’impact reste important du fait d’un fillrate somme toute limité.

Au final, et contrairement à ce qui se passe avec des GPU haut de gamme, les différences entre chaque carte lors de l’activation de l’anistropie et de l’antialiasing proviennent principalement des différences relevées sur l’anisotropie ! Sur ce secteur, on comprend donc mieux pourquoi chaque constructeur essaye de rogner sur la qualité du filtrage des textures.