Einleitung
Am fünften Oktober dieses Jahres präsentierte der kanadische Chiphersteller ATi die neueste Grafikkartengeneration in Form der Radeon X1800, X1600 sowie X1300 [1] und der Diskussionsbedarf in diversen Foren war, wie üblich, extrem hoch. So liefert der R5x0-Chip unter anderem eine famose Qualität des anisotropen Filters – solange man diese Aussage auf vorherige ATi-Produkte sowie auf den NV4x und G70 der Konkurrenz von nVidia bezieht – und auch das Featureset weiß zu überzeugen. So unterstützen entsprechend ausgestattete Grafikkarten endlich das Shader-Model 3.0 und sind darüber hinaus in der Lage, High-Dynamic-Range-Rendering zu benutzen, dies sogar in Verbindung mit Multi-Sampling-Anti-Aliasing.
Damit hat man der GeForce-7800-Serie gar ein Feature voraus, weswegen der neueste ATi-Spross zurecht hoch gelobt wurde. Nur an der Performance kränkelte es etwas. Diese war zwar insgesamt auf einem sehr hohen Niveau, das Flaggschiff von nVidia, die GeForce 7800 GTX [2], konnte aber in qualitativ hochwertigen Einstellungen nur knapp geschlagen werden. Ohne Anti-Aliasing und dem anisotropen Filter – hier muss man aber anmerken, dass in diesen Settings wohl nur die wenigsten mit einem High-End-Beschleuniger spielen – verlor die Radeon X1800 XT gar gegen den schnellsten G70-Spross.
Mittlerweile ist die Präsentation der Radeon-X1k-Serie bereits einige Wochen her und innerhalb dieses kurzen Zeitraumes hat sich bereits viel in der Treiberentwicklung getan. So konnte ATi die OpenGL-Performance mit dem Catalyst 5.10a deutlich beschleunigen und auch das Performance-fressende Spiel „Fear“ läuft auf den neuen Grafikkarten nun deutlich schneller als noch im Monat Oktober. Zudem hatten wir bei dem Launch-Treiber noch mit einigen, teils störenden Fehlern zu kämpfen und wollen kontrollieren, ob diese mittlerweile ausgemerzt wurden. Aber natürlich schläft auch die Konkurrenz nicht und hat eifrig neue ForceWare-Treiber herausgebracht, die wir bezüglich der Performance ebenfalls kontrollieren werden.
Weiterhin wird sich der Artikel auch mit der neuen Dual-Core-CPU von AMD, dem Athlon 64 X2, beschäftigen. Dieser hat den Weg in unser Testlabor geschafft und wird dort zeigen müssen, was die Dual-Core-Optimierungen aus den ForceWare-Treibern für die nVidia-Grafikkarten herausholen können.
Als zusätzliches Schmankerl können wir ebenfalls einen ersten Beta-Treiber aus dem Hause ATi präsentieren, der von den neuen CPUs profitieren soll. Doch damit noch nicht genug: Zusätzlich haben wir die Bildqualität und die Performance bei HDR-Rendering auf einer Radeon X1800 unter die Lupe genommen. Dabei hat uns ATi freundlicherweise eine frühe Version des Beta-Patches für Far Cry zur Verfügung stellen können, der nicht nur HDR auf einem R5x0 in der CryTek-Entwicklung möglich macht, sondern auch zusätzlich Anti-Aliasing darstellen kann.
Darüber hinaus beinhaltet dieser Artikel auch einen Vergleich zwischen einer 256-MB- und einer 512-MB-Karte aus dem Hause nVidia sowie ATi. Lohnt sich der Aufpreis für den größeren VRAM bereits heute oder kann man problemlos einige Euro mit der 256-MB-Version sparen? Dabei messen wir nicht nur die Performance, sondern wollen anhand eines Tools auch den Speicherverbrauch in aktuellen 3D-Spielen messen. Möge der Test beginnen!
Testsystem
Testsystem:
- Prozessor
- AMD Athlon 64 4000+ (San Diego-Kern, 90 nm, SSE3, 1024 kB Level-2-Cache)
- AMD Athlon 64 X2 3800+ (Manchester-Kern)
- AMD Athlon 64 3800+ (NewCastle-Kern)
- Motherboard
- Gigabyte GA-K8NXP-SLI (nVidia nForce 4 SLI, Sockel 939)
- Arbeitsspeicher
- 2x 512 MB Crucial BallistiX DDR400 (2-2-2-5)
- Grafikkarten
- ATi Radeon X1800 XT (625/750)
- ATi Radeon X1800 XT (500/500)
- ATi Radeon X1800 XL (500/500)
- ATi Radeon X1600 XT (590/690)
- ATi Radeon X1300 Pro (600/400)
- nVidia GeForce 7800 GTX 512 (430/600)
- nVidia GeForce 7800 GTX (430/600)
- nVidia GeForce 7800 GT (400/500)
- nVidia GeForce 6600 GT (500/500)
- Peripherie
- Aopen AAP-1648Pro-DVD-Laufwerk
- Samsung S-ATA 2-HDD mit 200 GB Speicherplatz (NCQ aktiviert)
- Treiberversionen
- nVidia ForceWare 78.03
- nVidia ForceWare 81.87
- nVidia ForceWare 81.94
- ATi 8-173-1-050921a-026915E (Beta-Treiber für Radeon 1x00)
- ATi Sample_8-201-051122a-028804E (Beta-Version des Dual-Core-Treibers für ATi-Grafikkarten)
- ATi Catalyst 5.10a
- ATi Catalyst 5.11
- Software
- Microsoft Windows XP Professional SP2
- „Video Memory Watcher“ von nonatainment [3]
- Microsoft DirectX 9.0c
Benchmarks
Folgende Benchmarks kamen während unseres Tests zum Einsatz:
- Synthetische Benchmarks:
- 3DMark 01 SE Version 330
- 3DMark 05 Version 1.2.0
- Aquamark 3
- Spielebenchmarks:
- Age of Empires 3 Demo
- Earth 2160
- Far Cry Version 1.3
- Splinter Cell: Chaos Theory
- Half-Life 2
- Fear Multiplayer Demo
- Serious Sam 2 Demo
- Doom 3
- The Chronicles of Riddick
Alle Benchmarks werden mit maximalen Details ausgeführt, damit die Grafikkarte möglichst hoch belastet wird. Als Einstellungen haben wir uns dabei für 1280x1024 entschieden. Neben den reinen Auflösungen lassen wir den Benchmarkparcours auch mit 4-fachem Anti-Aliasing sowie 16-fachem anisotropen Filter durchlaufen, da dies oft vorkommende Qualitätseinstellungen sind. Die SLI-Benchmarks und die Tests für den Speicherverbrauch fahren wir dagegen unter 1600x1200 sowie 4x AA und 16x AF.
Achtung: Nach sorgfältiger Überlegung und mehrfacher Analyse selbst aufgenommener Spielesequenzen sind wir zu dem Schluss gekommen, im ForceWare-Treiber für nVidia-Karten die Qualitätseinstellungen auf High Quality anzuheben, da man nur mit diesem Setting das Texturflimmern effektiv bekämpfen kann. Zudem ist dieser Modus vergleichbar mit der Einstellung „Catalyst A.I. Standard“ auf den ATi-Pendants, wodurch bei der Bildqualität größtenteils ein Gleichstand erreicht wird.
Treibereinstellungen: nVidia-Grafikkarten
- Systemleistung: Hohe Qualität
- Vertikale Synchronisierung: Aus
- MipMaps erzwingen: keine
- Trilineare Optimierung: Aus
- Anisotrope Mip-Filter-Optimierung: Aus
- Optimierung des anisotropen Musters: Aus
- Negativer LOD-Bias: Clamp
- Gamma-angepasstes AA (G70): Ein
- Transparenz AA (G70): Aus
Treibereinstellungen: ATi-Grafikkarten
- Catalyst A.I.: Standard
- Mipmap Detail Level: High Quality
- Wait for vertical refresh: Always off
- Adaptive Anit-Aliasing: Off
- High Quality AF: Off
- Truform: Always Off
Pixel-Shader-Performance
Während nVidia bereits seit dem NV40-Chip in Form der GeForce-6800-Serie das Shader-Model 3 und somit auch die Pixel-Shader der Version 3.0 beherrscht, hat die Entwicklung bei ATi deutlich länger gedauert. Mit der Präsentation der Radeon-X1000-Reihe haben die Kanadier nun denselben Schritt gewagt und bieten ebenfalls jene Shader-Version an. Sowohl auf den gängigen nVidia-, als auch auf den ATi-Karten ist die Implementierung der Pixel-Shader 3.0 identisch. Da es leider nicht ohne Weiteres möglich ist, mit speziellen Programmen nur die Pixel- oder Vertex-Shader-Leistung zu messen, haben wir uns auf vier aktuelle 3D-Anwendungen beschränkt, in denen zwischen dem Shader-Model 3 und dem Vorgänger der Version SM2 umgeschaltet werden kann. Alle Messungen wurden in 1600x1200 ohne Anti-Aliasing und dem anisotropen Filter erzielt.
PS-Performance
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Im 3DMark05 liegt die GeForce 7800 GTX vor der Radeon X1800 XT, was man durch die hohe Pixel-Shader-Leistung aufgrund der zwei rechenstarken Shader-Einheiten pro Pixel-Pipeline erklären kann. Beide Karten können in dem synthetischen Benchmark recht deutlich von den moderneren Shader-Anweisungen profitieren. In einem speziellen Pixel-Shader-Test, den man im Spiel Earth 2160 vorfindet, zeigt sich die GeForce 7800 GTX einer Radeon X1800 XT um Meilen überlegen, was man aber wohl auf einen Treiberfehler zurückführen kann. Somit sind die Ergebnisse nicht vergleichbar.
In Splinter Cell 3 zeigt sich die Radeon X1800 XT generell dem nVidia-Pendant überlegen. Nichtsdestotrotz können beide Karten von dem Shader-Model 3 gering gegenüber den Shadern der Version 1.1 punkten. Zusätzlich ist es auf der ATi-Karte möglich, das Shader-Model 2.0 zu aktivieren, was eine leicht bessere Performance zeigt, je nach Spielabschnitt aber eine schlechtere Bildqualität aufweist. Das „Pier-Level“ in dem Shooter Far Cry kann ebenfalls leicht von dem Shader-Model 3 profitieren, wobei auch hier erneut die ATi-Adaption vorne liegt. Der Abstand fällt aber geringer als in Splinter Cell 3 aus.
Vertex-Shader-Performance
Die Vertex-Shader-Einheiten des R5x0 sind (wie die des G70-Chips von nVidia) kompatibel zu den Shader-3.0-Spezifikationen. Allerdings hat ATi eine kleine Lücke in den Spezifikationen ausgenutzt, womit der Radeon-X1k-Chip über ein Feature nicht verfügt: „Vertex Texture Fetch“. Vertex Texture Fetch ermöglicht es, dass der Vertex Shader Texturen direkt aus dem Texturspeicher ohne unnötige Umwege auslesen kann. Der R520 beherrscht dieses Feature allerdings nicht, da sich ATi nach eigenen Angaben zwischen dem Mehrnutzen durch VTF und dem dazu nötigen Transistorenverbrauch entscheiden musste. Zudem würde Vertex Shader Fetch angeblich die Latenzen steigern, was die Entwickler vermeiden wollten.
Altenativ benutzt ATi ein Verfahren namens Render to Vertex Buffer, kurz R2VB. Dies soll denselben Effekt wie VTF haben, wobei der Pixel-Shader diese Aufgabe übernehmen muss. Der Pixel-Shader schreibt die Daten in einen Buffer im Speicher, der dann wiederum vom Vertex-Shader gelesen werden kann. Da Render to Vertex Buffer bis jetzt jedoch noch kein fester Bestandteil der DirectX-Spezifikation ist, muss der Entwickler, ähnlich wie beim Feature „Geometry Instancing“ auf einer Radeon X8x0, die Hardware vorher abfragen, ob R2VB vorhanden ist. Eventuell wird diese Aufgaben in späteren Catalyst-Versionen auch vom Treiber übernommen. Dem normalen Nutzer wird das Fehlen von Vertex Texture Fetch voraussichtlich zu keiner Zeit Kopfschmerzen bereiten, da fast kein Spiel das Feature zum jetzigen Zeitpunkt nutzt. Einzige Ausnahme stellt „Pacific Fighters“ dar, das auf ATi-Karten nicht in der höchsten Detailstufe läuft.
VS-Performance (3DMark05)
Angaben in MVertices/s
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Da es, wie bereits erwähnt, kaum möglich ist, die Vertex-Shader-Leistung ohne Abhängigkeit anderer Ressourcen zu messen, wird dieser Abschnitt bezüglich der Benchmarks äußerst kurz ausfallen. Als kleinen Vermerk haben wir den Vertex-Shader-Test im 3DMark05 durchlaufen lassen, in dem die Radeon X1800 XT erwartungsgemäß die GeForce 7800 GTX weit hinter sich lässt. Grund dafür ist der deutlich höhere Geometriedurchsatz, der sich – außer im 3DMark05 – aber in kaum einem Spiel bemerkbar macht.
High Dynamic Range
„High Dynamic Range Rendering“ ist wohl zweifellos eines der Features, welches in Zukunft eine grandiose Grafikpracht in Spielen ermöglichen wird. Ein extrem hohes Farbspektrum, eine hohe Farbgenauigkeit, eine dynamische Lichtanpassung an die Reaktion eines menschlichen Auges beim Blick in eine Lichtquelle und noch vieles mehr wird der Spieler mit HDRR genießen können – erste Kostproben für ein (heutzutage) vollwertiges High-Dynamic-Range-Rendering sind in Far Cry und Splinter Cell 3 zu begutachten.
Der NV4x-Chip von nVidia unterstützt als erste GPU HDRR, was unter anderem durch FP-Blending fähige ROPs und FP16-fähige TMUs in der Hardware realisiert wird. Ein weiterer wichtiger Punkt hört auf den Namen „FP-Filtering“ und ermöglicht es, Floating-Point-Texturen auf Wunsch bilinear oder trilinear zu filtern. Der NV4x und dessen Nachfolger G70 unterstützen FP-Filtering, der R520 sowie die kleineren Ableger von ATi sind aber allesamt nicht in der Lage, FP-Texturen zu filtern – sie können sie nur lesen. Aus diesem Grund müssen HDR-Anwendungen per Hand, sprich durch den Software-Entwickler, angepasst werden. Keine Probleme hat der R5x0 dagegen beim Filtern von Integer-Texturen (FX8 oder FX16), die aber mit einer geringeren Genauigkeit daherkommen. Da alle derzeit im Handel erhältlichen Spiele, die HDRR unterstützen, auf FP16-Filtering setzen, muss diese Rendermethode zuerst abgeändert werden – geschehen ist dies beispielsweise in dem aktuellen Beta-Patch zu Far Cry.
Die Alternative für den Spielentwickler ist die Filterung der Texturen mit Hilfe des Pixel-Shaders, die jedoch deutlich aufwendiger und eventuell auch langsamer ist. Zudem besteht die Möglichkeit, dass die Berechnungen den Pixel-Shader für einige Zeit blockieren. Positiv anzumerken ist dagegen die Möglichkeit, bei FP16-HDR auf einer Radeon X1800, X1600 oder X1300 Multi-Sampling-Anti-Aliasing hinzuzuschalten. Dies ist auf einem G70 im Gegenzug nicht möglich. ATi hat das Fehlen von FP-Filtering mit einer Designentscheidung begründet. Es war laut eigenen Angaben so möglich, Transistoren zu sparen und dafür MSAA bei HDR zu ermöglichen.
Performance
Um die Performance bei aktiviertem High-Dynamic-Range-Rendering zu messen, haben wir die Spiele Splinter Cell 3, Serious Sam 2 sowie Far Cry ausgesucht, die dieses Feature explizit unterstützen. ATi konnte uns freundlicherweise eine frühe Beta-Version eines Patches für Far Cry zukommen lassen, welcher HDR auf einem R5x0 ermöglicht. Mit diesem Patch ist das Spiel der CryTek-Entwickler auch die erste 3D-Anwendung, die auf einer Radeon-X1800-Karte HDR inklusive Multi-Sampling-Antialiasing ermöglicht. Erneut muss die Radeon X1800 XT sowie die GeForce 7800 GTX für diesen Vergleich herhalten. Als Auflösung haben wir uns für 1600x1200 entschieden.
HDRR-Performance
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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In Splinter Cell 3 geht der Sieg ganz klar an die Karte aus Kanada. Die Radeon X1800 XT ist mit aktiviertem High-Dynamic-Range-Rendering deutlich schneller als das nVidia-Pendant. Erfreulicherweise ist auf beiden Grafikkarten ein flüssiges Spielen im HDR-Modus möglich. Bei Serious Sam 2 ergibt sich ein ähnliches Bild, nur haben die Hersteller die Rollen getauscht. ATi hat sowohl mit als auch ohne HDR kleine Probleme, an der GeForce 7800 GTX dranzubleiben. Dies spielt allerdings bei den Karten nur eine untergeordnete Rolle, da keine von beiden in dieser Auflösung das Spiel mit HDRR flüssig darstellen kann.
Während in Far Cry beide Hersteller mit ihren Top-Modellen in 1600x1200 ohne Anti-Aliasing, dem anisotropen Filter sowie High-Dynamic-Range-Rendering auf einem Performancelevel liegen, ändert sich das Ergebnis mit aktivierten Überblendeffekten. Die GeForce 7800 GTX geht deutlich in Führung und lässt der Radeon X1800 XT keine Chance – hier vermuten wir, dass ATi in neueren Treibern noch einige Reserven zur Verfügung stehen. Mit zusätzlich aktiviertem MSAA wird den Polygonkanten zwar effektiv der Kampf angesagt, die Performance sinkt logischerweise aber weiter in den Keller. Auf der ATi-Karte kann man Far Cry somit nicht flüssig in den ausgesuchten Qualitätseinstellungen spielen. Nichtsdestotrotz bekommt ATi den Bonuspunkt, auch bei aktiviertem HDRR noch Kantenglättung zu bieten. Die Spielbarkeit mit einer GeForce 7800 GTX liegt dagegen auf des Messers Schneide und ist vom jeweiligen Level sowie der Spielsituation abhängig.
Bildqualität
Wie man anhand der Screenshots gut erkennen kann, ist der Nutzen von High-Dynamic-Range-Rendering in Serious Sam 2 sehr gering, da das Spiel unseren Informationen zu Folge kein dynamisches „Tone Mapping“ benutzt. Somit wird kein „Gewöhnen“ an die hohe Lichtintensität simuliert, weswegen die starke Helligkeit nicht nach einigen Sekunden abnimmt, wie es beispielsweise in Far Cry der Fall ist. Die Radeon X1800 weist eine minimal abweichende Bildqualität zur GeForce 7800 auf. Jedoch kann man nicht von einem besseren oder schlechteren Bild reden. In Serious Sam 2 empfehlen wir, die HDR-Option generell ausgeschaltet zu lassen. Die nur minimal bessere Bildqualität steht in keinem Verhältnis zur geringen Performance.
Ein völlig anderes Ergebnis zeigt dagegen Splinter Cell 3, bei dem es zwischen den beiden Grafikkarten bereits ohne HDRR deutlich sichtbare Qualitätsunterschiede gibt. So weist unter anderem der Scheinwerfer auf dem R520 ein unnatürliches Bild auf. Mit aktiviertem HDDR werden die Unterschiede noch deutlicher. Das gesamte Bild wirkt auf der GeForce 7800 heller und besser ausgeleuchtet als auf dem ATi-Pendant.
Im „Dschungel-Shooter“ Far Cry gibt es ohne HDR-Rendering nur geringe Unterschiede in der Bildqualität. So wird das Ende des Pfades auf dem R520 nicht korrekt dargestellt, auf der Gegenseite bereitet der G70 von nVidia Probleme bei der Schattendarstellung auf der Waffe, die unnatürlich hart ausfällt. Ansonsten gibt es allerdings keine nennenswerten Unterschiede. Derselbe Effekt wie in Splinter Cell zeigt sich auch bei Far Cry mit aktiviertem HDRR. Das gesamte Bild wirkt auf der GeForce 7800 heller ausgeleuchtet, ganz so als würde die Sonne kräftiger scheinen. Bei der Radeon X1800 wirkt das gesamte Bild zu dunkel, obwohl die Einstellungen bezüglich des HDR-Modus' komplett identisch sind. Einen Blick wert ist das Bild auf dem R520 mit HDR und aktiviertem Anti-Aliasing, was auf einer GeForce 7800 technisch nicht möglich ist.
Unsere Theorie zur unterschiedlichen Ausleuchtung bei HDRR: Es liegt an der Verfahrensweise beim „Tone Mapping“. Dynamisches Tone Mapping rechnet das erzeugte HDR-Bild in ein sogenanntes LDR-Bild (Low Dynamic Range) anhand der Gesamthelligkeit um, da es zur Zeit keine Monitore gibt, die einen entsprechend hohen Kontrast aufweisen, um HDR ohne Tricks darzustellen. Dabei simuliert das Tone Mapping die Reaktion des menschlichen Auges, das sich auf den hohen Lichtunterschied erst einstellen muss – so wird in Far Cry und Splinter Cell 3 erreicht, dass sich das Bild, nachdem man längere Zeit in einen Lichtquelle geblickt hat, wieder abdunkelt. Serious Sam 2 benutzt dagegen kein dynamisches, sondern nur ein statisches Tone Mapping. Da das Spiel keine Unterschiede in der Helligkeit bei aktiviertem HDR auf beiden Grafikchips zeigt, liegt die Vermutung nahe, dass eine andere Berechnung des Tone Mappings für die unterschiedliche Ausleuchtung verantwortlich ist.
256 MB vs. 512 MB
Bei den neuesten High-End-Beschleuniger stellt sich mittlerweile die Frage, ob man zu einem günstigeren 256-MB-Modell oder besser zur teureren 512-MB-Variante greifen sollte. So werden die Top-Modelle von ATi und nVidia, die Radeon X1800 XT [4] sowie die GeForce 7800 GTX 512 [5], standardmäßig mit einem 512 MB großen VRAM ausgeliefert, von der ATi-Karte wird es allerdings auch eine 256-MB-Karte geben. Die Qual der Wahl hat der Käufer und die Situation ist nicht unbekannt, immerhin gab es dieselben Diskussionen auch beim Wechsel von einer 64-MB-Karte auf eine 128-MB-Adaption und ebenso bei der Entscheidung, ob 128 MB oder 256 MB denn nun richtig sein. Herauskristallisiert hat sich dabei in beiden Fällen dasselbe: Beim direkten Kauf ist man mit der „kleineren“ RAM-Größe aufgrund der Kostenersparnis besser bedient, ein halbes Jahr später kann das Ganze aber wieder anders aussehen. 512 Megabyte bei Mid-Range- oder gar Low-End-Offerten halten wir dagegen für längere Zeit als nutzlos. Mit der Frage, ob sich der größere Texturspeicher auch bei heutigen 3D-Spielen bereits lohnt, werden wir uns in diesem Abschnitt beschäftigen.
VRAM-Verbrauch
Zuerst wollen wir mit Hilfe des Tools „Video Memory Watcher“ von nonatainment [2] den RAM-Verbrauch der Grafikkarte in aktuellen Spielen messen. Hierbei müssen wir jedoch anmerken, dass es je nach Anwendung zu nicht korrekten Ergebnissen kommen kann, da einige Spiele durchaus einen etwas „merkwürdigen“ Umgang mit dem Speicher der Grafikkarte haben und diesen vollschreiben, bis kein Platz mehr vorhanden ist. Als Qualitätseinstellung haben wir uns für die Auflösung 1600x1200 in Kombination mit 4-fachem Anti-Aliasing entschieden, damit die Texturen möglichst groß werden und den Speicher maximal auslasten. Zudem werden wir bei ATi 6xAA und bei nVidia 8xSAA zu den Messungen hinzufügen, da beide Modi offiziell im Treiber angeboten werden.
Als Grafikkarte kommen die Radeon X1800 XT und die GeForce 7800 GTX 512 zum Einsatz, da beide Adaptionen über einen 512 MB großen Speicher verfügen.
VRAM-Verbrauch
Angaben in Megabyte pro Sekunde (MB/s)
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Bei den ersten sechs Testapplikationen wird die magische 256-MB-Grenze größtenteils nicht einmal annähernd erreicht. Die Ausnahme stellt der 3DMark05 da, allerdings auch nur unter Verwendung von 6xAA bei ATi beziehungsweise 8xSAA bei nVidia – beim herkömmlichen 4xAA passen die gesamten Texturen noch problemlos in den 256-MB-Framebuffer. Auffällig ist der Unterschied bei der RAM-Belegung zwischen der ATi- und der nVidia-Grafikkarte, der eigentlich nicht vorkommen dürfte. Grund dafür ist ein Verfahren namens „Filter@Scanout“. Bedeutet: nVidia betreibt das Downfiltering erst beim Scanout, womit man zwar Speicherbandbreite sparen kann, der VRAM-Verbrauch jedoch ansteigt. Bei Age of Empires 3 stürzte die ATi-Karte in Verbindung mit dem Memory Video Watcher regelmäßig ab und in Splinter Cell 3 konnten wir auf der GeForce 7800 GTX kein 8xSAA einstellen, weswegen diese Messungen nicht durchgeführt werden konnten.
VRAM-Verbrauch
Angaben in Megabyte pro Sekunde (MB/s)
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Deutlich interessanter sind die Messungen im zweiten Part der Testspiele, die je nach Einstellung fast durchgängig mehr Speicher als 256 MB verbrauchen. So belegen Far Cry, Half-Life 2, Serious Sam 2 sowie Doom3 bei vier-fachem Anti-Aliasing auf der nVidia-Karte beinahe den gesamten Speicher auf einer 256-MB-Karte. Noch kritischer wird es bei 8xSAA und 6xAA, da bei diesen Settings fast alle Spiele mehr als einen 256 MB großen VRAM benötigen und die Texturen entsprechend auslagern müssen. Auch hier ist erneut der Unterschied zwischen den beiden Herstellern deutlich zu sehen. Vor allem bei Doom 3 und Riddick ist die Differenz eklatant.
In der Theorie ist ein 512 Megabyte großer VRAM je nach Anwendung also durchaus sinnvoll – dies aber auch nur, solange extrem hochwertige und speicherfressende Qualitätsmodi aktiviert werden. Ob sich die Messungen in Spiele-Benchmarks wiederspiegeln, wird im nächsten Abschnitt geklärt.
VRAM-Geschwindigkeit
Auch wenn aktuelle Spiele theoretisch bereits von mehr als einem 256 MB großen Speicher auf einer Grafikkarte profitieren, wird sich der praktische Gewinn in Spielen erst zeigen müssen. Bei den Tests kommen eine GeForce 7800 GTX sowie eine Radeon X1800 XL mit einem 256 MB großen Framebuffer zum Einsatz. Als 512-MB-Boliden werden eine Radeon X1800 XT und die GeForce 7800 GTX 512 aufgrund des 512-MB-Speichers benutzt, die jeweils auf die Frequenz der 256-MB-Karten heruntergetaktet werden. Als Qualitätseinstellungen verwenden wir 1600x1200 in Verbindung mit vier fachem Anti-Aliasing sowie 16-facher anisotroper Filterung. Anmerken müssen wir noch, dass die simulierten Karten eventuell minimal von der Performance einer „wahren“ 512-MB-Version mit niedrigerem Takt abweichen, da diese durchaus mit anderen Speichertimings ausgestattet sein können.
VRAM-Performance
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Im ersten Part der 3D-Spiele kann die 512-MB-Grafikkarte nicht von ihrem größeren VRAM profitieren und liegt beinahe durchgehen auf dem Niveau der 256-MB-Version. Einzig der 3DMark05 zeigt einen minimalen Performancegewinn durch den größeren Framebuffer, dies aber auch nur auf der ATi-Karte und dort beträgt der Vorsprung gerade einmal knapp 110 Punkte. Interessanterweise schneidet die 512-MB-Karte von ATi etwas besser als das Pendant von nVidia gegenüber den Karten mit dem kleineren Speicher ab. Das lässt vermuten, dass ATi die Speicher-Timings im Gegensatz zu nVidia nicht verringert hat.
VRAM-Performance
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Im zweiten Teil zeigt sich größtenteils ein identisches Bild. Allerdings gibt es nun auch einige Ausnahmen. So zeigt überraschenderweise Half-Life 2 einen leichten Performancegewinn durch den 512-MB-Framebuffer, unabhängig davon, ob das ATi- oder das nVidia-Derivat zum Einsatz kommt. Dieser Vorsprung fällt mit ungefähr 1,5 FPS aber sehr gering aus. Ebenso profitiert Fear – was man aufgrund der Messungen des Speicherverbrauches auch vermuten konnte – von dem größeren Speicher, aber auch hier liegt der Unterschied bei geringen ein bis zwei FPS. Hier hatten wir durchaus mit einer größeren Differenz gerechnet. Auch Doom 3 zeigt einen kleinen Anstieg der Geschwindigkeit, dies aber auch nur auf der X1800. Dasselbe Ergebnis zeigt sich erneut beim 3DMark05.
Insgesamt bringt der größere VRAM in heutigen Spielen also keinerlei (oder höchstens ein minimales) Plus an Performance, was sich in der Zukunft allerdings noch ändern wird. Falls die neu erworbene High-End-Grafikkarte einige Zeit halten soll, ist bereits heute eine Grafikkarte mit einem 512 MB großen Speicher sinnvoll, andernfalls kann man problemlos zu einer billigeren Variante greifen.
„Dual Core“-Treiber
Die neuen Dual-Core-Prozessoren von AMD und Intel sind zur Zeit ein heißbegehrtes Diskussionsthema. Einen Nachteil bieten die CPUs jedoch: In aktueller Software, die größtenteils über keine Anpassungen für Zwei-Kern-Prozessoren verfügt, bringen weder der AMD Athlon 64 X2, noch der Intel Pentium D einen Leistungsvorteil. Dies scheint nVidia aber nicht davon abgehalten zu habe, die ForceWare-Treiber der Version 81.xx für GeForce-Grafikkarten auf die Dual-Core-CPUs anzupassen, womit je nach Spiel durchaus einige Prozentpunkte mehr an Leistung aus der GPU heraus zu kitzeln ist. Einen ersten Leistungseindruck [6] der Treiber haben wir bereits auf einem Pentium-D-Prozessor gegeben, nun folgt ein Nachtest auf einem Athlon 64 X2.
Als besonderes Schmankerl können wir auch erste Benchmarks von einer frühen Beta-Version eines speziell angepassten Treibers für ATi-Grafikkarten präsentieren, den uns die Kanadier freundlicherweise zur Verfügung gestellt haben. Dieser Treiber basiert laut dem Catalyst Control Center auf dem offiziellen Catalyst 5.11, allerdings wurden noch einige Optimierungen für Dual-Core-Prozessoren hinzugefügt. Bei nVidia benutzen wir auf der GeForce 7800 GTX den ForceWare 81.94, während für ATi die Radeon X1800 XL mit dem neuen Beta-Treiber herhalten muss – eine Radeon X1800 XT stand uns zum Testzeitpunkt leider nicht mehr zur Verfügung. Als Zwei-Kern-Prozessor verwenden wir einen Athlon 64 X2 3800+, während von den Single-Core-Varianten ein Athlon 64 3800+ ausgesucht wurde, der auf den Takt des X2 3800+, sprich 2,0 GHz, heruntergetaktet wurde. Leider müssen wir anmerken, dass der Athlon 64 3800+ noch auf dem alten NewCastle-Kern basiert, der über einen etwas langsameren Memorycontroller verfügt.
Performance Part 1
Dual-Core-Treiber 1xAA/1xAF
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Im ersten Part der 3D-Spiele bringen die Dual-Core-Treiber in der Auflösung 1280x1024 ohne Anti-Aliasing und dem anisotropen Filter vor allem im 3DMark2001 SE, Aquamark3 und in Age of Empires 3 einen starken Geschwindigkeitszuwachs. In letzterem ist dies aber nur auf der nVidia-Karte der Fall, denn die Radeon X1800 XL arbeitet auf demselben Performanceniveau wie mit der Ein-Kern-CPU. Im Gegensatz dazu kann die ATi-Karte, auch wenn es nur zwei Bilder pro Sekunde sind, in Earth 2160 Profit aus dem Athlon 64 X2 schlagen, während dort der ForceWare-Treiber kein Plus an Geschwindigkeit bringt.
Dual-Core-Treiber 1xAA/1xAF
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Im zweiten Part trumpft die nVidia-Karte auf und gewinnt in Far Cry, Half-Life 2, Serious Sam 2 und Doom 3 einige FPS hinzu. Der Beta-Catalyst-Treiber kann dagegen nur in Far Cry und Half-Life 2 überzeugen, zudem arbeitet er in Fear leicht schneller als auf dem herkömmlichen Athlon 64 3800+.
Performancerating 1xAA/1xAF
Angaben in Prozent
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Insgesamt kann die GeForce 7800 GTX von nVidia von einer Dual-Core-CPU deutlich mehr profitieren als ATi mit der frühen Catalyst-Version – zumindest solange kein Anti-Aliasing und keine anisotrope Filterung zum Einsatz kommt. Hier müssen wir jedoch anmerken, dass für die ATi-Grafikkarten noch Hoffnung besteht, da der Treiber wahrscheinlich noch in einer frühen Entwicklungsphase steckt.
Performance Part 2
Dual-Core-Treiber 4xAA/16xAF
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Bei zusätzlicher Qualitätserhöhung durch 4-faches Anti-Aliasing sowie 16-facher anisotroper Filterung zeigen sich im ersten Teil der 3D-Anwendungen dieselben Ergebnisse wie ohne die qualitätsverbessernden Features, nur fallen diese aufgrund der höheren GPU-Last prozentual etwas niedriger aus. So können sowohl die Radeon X1800 XL als auch die GeForce 7800 GTX im 3DMark2001 SE und Aquamark 3 von dem Athlon 64 X2 profitieren, während in Age of Empires 3 nur die nVidia-Karte und in Earth 2160 nur das ATi-Pendant einige Bilder pro Sekunde gewinnen kann.
Dual-Core-Treiber 4xAA/16xAF
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Im zweiten Part ist es bei den meisten Spielen irrelevant, ob ein Dual-Core-Prozessor zum Einsatz kommt oder nur eine einkernige CPU. In Far Cry können die beiden Chipriesen immer noch recht deutlich von einer entsprechenden CPU profitieren, während der Gewinn in Half-Life 2 auf nur noch ein bis zwei Bilder pro Sekunden zusammenschrumpft. Age of Empires 3 bleibt auch mit 4xAA und 16xAF eine Domäne der Kalifornier, während Fear nun praktisch keinen Performanceunterschied auf dem Athlon 64 X2 und der Radeon X1800 XL von ATi mehr zeigt.
Performancerating 4xAA/16xAF
Angaben in Prozent
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Die qualitativ besseren Einstellungen zeigen, dass in diesen Settings die CPU nur noch eine geringe Rolle spielt. Beide Hersteller können kaum noch vom Zwei-Kern-Prozessor profitieren, wobei erneut nVidia leicht vor ATi liegt – aber auch hier gilt die Anmerkung, dass die Kanadier über neuere Treiberversionen voraussichtlich noch etwas mehr Geschwindigkeit herausholen können.
Treibervergleich
Eine neue Chipgeneration bei Grafikkarten – wie der neue R5x0 von ATi größtenteils eine ist – bietet anfangs nicht nur (meistens) einige neue Features, sondern auch Treiber, die eher weniger ausgereift sind; so auch bei der Radeon-X1k-Serie. Nun sind bereits einige Wochen nach der Präsentation vergangen und der kanadische Chiphersteller hat die Catalyst-Treiber deutlich weiterentwickelt, so dass es mittlerweile drei lauffähige Versionen gibt: Den Launch-Treiber, einen Betatreiber namens Catalyst 5.10a sowie den offiziellen Catalyst 5.11. Während der Lauch-Treiber aus Ibiza nicht nur mit Performanceprobleme, sondern auch mit Problemen bei der Stromaufnahme und der Bildqualität zu kämpfen hat, bringt der Catalyst 5.10a zumindest bei der Leistung Linderung. So hat ATi ab diesem Treiber die „Memory Mappings“ im neuen parametrisierbaren Speichercontroller [7] (nicht zu verwechseln mit programmierbar!) optimiert, weswegen OpenGL-Spiele in Verbindung mit vier-fachem Anti-Aliasing deutlich schneller laufen. Ohne Kantenglättung oder in Direct3D gibt es dagegen keine grundlegenden Geschwindigkeitsänderungen, allerdings können diese noch durch eine weitere Optimierung folgen.
Der Catalyst 5.11 ist zwar beinahe zu hundert Prozent identisch mit dem Vorgänger, doch einige Performanceänderungen hat es trotzdem gegeben. Wie sich die drei Treiber im Vergleich zu den ForceWare-Treibern der Konkurrenz (ForceWare 78.03, 81.89 und 81.94) schlagen werden, wird in diesem kleinen Vergleich geklärt, der sich nicht nur mit der Performance, sondern auch mit der Bildqualität beschäftigt.
Bildqualität
Wie man anhand der Screenshots erkennen kann, liefert der ATi-Catalyst-Treiber im synthetischen Benchmark 3DMark05 aus dem Hause Futuremark eine minderwertige Qualität der Qualmdarstellung. Dieser weist einen grobkörnigen, falschen Farbverlauf auf und wird auf einer GeForce-7800-Grafikkarte von nVidia korrekt(er) dargestellt. Auch ATi-Chips der R4x0-Generation haben keine Probleme mit der Darstellung. Ansonsten gibt es in dem Benchmark keinerlei Probleme mit der Bildqualität, sowohl auf dem Radeon-X1800-, als auch auf dem GeForce-7800-Exemplar. Da dies ein synthetischer Benchmark ist, können wir über diese Schwierigkeiten hinwegsehen, zudem ist ATi bereits über den Fehler informiert.
Nanu, was ist das denn? Nicht schlecht staunten wir, als der bekannten AquaMark 3 denselben Bildfehler wie die neuesten 3DMark-Version aufwies. Auch hier zeigt die Radeon X1800, im Gegensatz zur GeForce 7800, einen falschen Farbverlauf an. Unabhängig davon, ob der Launch-Treiber oder der Catalyst 5.11 verwendet wird. Somit kommt natürlich die Frage auf, ob ATi bei den neuesten Radeon-X1k-Karten nicht generell ein Problem mit dieser Art der Qualmdarstellung hat.
Ebenfalls Probleme bereitete der Catalyst-Treiber für ATi-Grafikkarten in dem Direct3D-Spiel „Half-Life 2“. Solange man die Treiber-Optimierung namens „Catalyst A.I.“ deaktiviert lässt, wird das Wasser in dem gezeigten Level wie bei nVidia korrekt dargestellt. Die Situation ändert sich dagegen mit „Catalyst A.I. Default“, also der Standardeinstellung des Treibers. Nun wird der Rand des Wassers extrem dunkel dargestellt und bietet keinen weichen Farbverlauf zum Strand mehr. Dieser Bug zeigt sich jedoch nicht nur auf den neuen R5x0-Chips, auch ältere Modelle von ATi sind betroffen und dies bereits seit einigen Treiberversionen. Der Fehler zeigt sich in allen Wasser-Szenen des Levels „Canals“.
Dass auch die Darstellung auf nVidia-Grafikkarten nicht immer fehlerfrei ist, zeigt der ForceWare-Treiber der Version 81.87 in dem neuen 3D-Shooter „Serious Sam 2“. Bei diesem Treiber werden die Spiegelungen an den Häusern allesamt falsch dargestellt. Diese sind nicht – wie es sein sein sollte – rund und klar erkennbar, sondern eckig, was im Spielverlauf deutlich auffällt. Abhilfe schafft der neue ForceWare 81.94, der die Spiegelungen korrekt berechnet. Die neue X1800-Karte von ATi zeigt in Serious Sam 2 keinerlei Bildfehler und liegt auf demselben Niveau wie nVidia nach dem Treiberupdate – von den üblichen Unterschieden einmal abgesehen.
Auf einer Radeon X1800, X1600 oder X1300 mutiert der First-Person-Shooter „Far Cry“ zu einem Geister-Shooter – solange nicht der neueste offizielle Patch eingespielt ist. Mit der Version 1.3 werden auf den Next-Generation-Chips keinerlei Gebäude, Waffen oder Gegner-Models mehr dargestellt. Auch fehlen stellenweise Texturen in der Landschaft, wodurch das Spiel öfters ein verirrtes „Dimensionstor“ anstatt einer Wand zeigt. Dabei ist es vollkommen egal, ob der Launch-Treiber oder der Catalyst 5.11 verwendet wird, der Fehler bleibt bestehen. Erst die neueste Far-Cry-Version oder der Beta-Patch „1.40“ zeigt Besserung, wobei die Performance glücklicherweise auf demselben Level bleibt. nVidia-Grafikkarten haben keinerlei Bildprobleme bei dem Spiel aus dem Hause CryTek.
Performance Part 1
Wir verwenden für den Performance-Test erneut den ForceWare 78.03, 81.87 sowie 81.94 für die nVidia GeForce 7800 GTX und den R520-Launch-Treiber, den Catalyst 5.10a sowie den Catalyst 5.11 für die Radeon X1800 XT. Die Ergebnisse wurden in diesem Abschnitt unter der Auflösung 1280x1024 ohne Anti-Aliasing sowie dem anisotropen Filter erzielt.
Treibervergleich 1xAA/1xAF
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Im ersten Teil der 3D-Spiele zeigt sich zwischen allen Treibern ein sehr ausgewogenes Bild. So können der neue ForceWare 81.94 beziehungsweise der Catalyst 5.11 gegenüber den Vorgänger-Versionen zwar minimal Punkten, dieser Vorsprung beläuft sich meistens aber auf unter ein Bild pro Sekunde.
Treibervergleich 1xAA/1xAF
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Im zweiten Teil gibt es vorallem bei ATi mehr Performance-Änderungen. nVidia kann dagegen nur in Doom 3 und Fear leicht zulegen und in Half-Life 2 arbeitet der ForceWare 81.84 gar deutlich langsamer als die Vorgänger. Der Catalyst 5.11 sowie der 5.10a lassen in Fear den Lauch-Treiber um Meilen hinter sich, da dieser noch einen Bug aufweist. Ansonsten sind die beiden Probanden nur minimal schneller als der erste Treiber für den R5x0.
Performancerating 1xAA/1xAF
Angaben in Prozent
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Insgesamt liegen die ForceWare-Treiber von nVidia in 1280x1024 ohne Anti-Aliasing und dem anisotropen Filter beinahe gleichauf. Der neue ForceWare 81.94 schlägt sich gar am schlechtesten, was mit der Schwäche in Half-Life 2 zu erklären ist. Die ATi-Catalyst-Treiber legen ein gutes Stück zu und arbeiten schneller als der Launch-Treiber, wobei der mit Abstand größte Gewinn in Fear zu verzeichnen ist. Unterschiede zwischen den beiden neuesten Versionen der Cataylst-Treiber gibt es kaum.
Performance Part 2
Im zweiten Part der Geschwindigkeitsmessungen aktivieren wir zusätzlich 4-faches Anti-Aliasing sowie den anisotropen Filter, um die Grafikkarten maximal zu belasten.
Treibervergleich 4xAA/16xAF
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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In den ersten sechs Testapplikationen gibt es bei nVidia erneut nur geringen Geschwindigkeitsunterschiede. In Age of Empres 3 kann der neue ForceWare 81.94 leicht zulegen, ansonsten sind die Treiber beinahe gleichauf. Bei ATi gibt es zwar auch einige positive Veränderungen, diese sind aber ebenfalls kaum messbar.
Treibervergleich 4xAA/16xAF
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Im zweiten Teil kann der ForceWare 81.94 erneut in Fear einige FPS zulegen, ansonsten sieht es aber eher weniger positiv für den offiziellen Referenztreiber aus. Wieder zeigt sich eine deutliche Schwäche in Half-Life 2, zusätzlich verliert nun auch Riddick einige Bilder pro Sekunde. In Doom3 arbeitet der Treiber nur minimal langsamer, in Serious Sam 2 kann er jedoch ein bis zwei Frames per Seconds wieder gut gegen den älteren ForceWare 78.03 machen. ATi konnte dagegen aus den Treibern deutlich mehr herausholen, was aber auch kein Wunder ist, da der R5x0 eine neue Chiparchitektur aufweist. So ist die Radeon X1800 XT in Fear mit dem Catalyst 5.10a oder 5.11 deutlich schneller als mit dem Launch-Treiber. Ebenso in Doom 3, was mit der Optimierung des Speichercontrollers des R520 unter OpenGL bei 4x Anti-Aliasing begründet ist. Auch in Riddick wissen die neuen Treiber – aus dem bereits genannten Grund – zu gefallen.
Performancerating 4xAA/16xAF
Angaben in Prozent
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Während bei nVidia mit dem neuen Treiber unter 1280x1024 mit 4x Anti-Aliasing sowie 16x anisotroper Filterung eine leichte Tendenz nach unten hin zu verzeichnen ist, weiß der Catalyst 5.11 von ATi auf einem R520 zu überzeugen. Dieser Treiber ist in einigen 3D-Spielen deutlich schneller als der „Präsentationstreiber“, weswegen er klar eine derzeitige Empfehlung bekommt. Allerdings müssen bei neueren Catalyst-Treibern noch einige Bildfehler korrigiert werden.
SLI-Performance
Ein Blick in die Release Notes neuerer ForceWare-Treiber verrät, dass nVidia in letzter Zeit viel Arbeit in die Verbesserung des SLI-Modus', also der gleichzeitigen Nutzung zweier Grafikkarten, gesteckt hat. Aus diesem Grund wollen wir die alten Performance-Ergebnisse mit dem ForceWare 78.03 erneuern und lassen den Treiber gegen den neuen ForceWare mit der Versionsnummer 81.94 antreten. Dabei werden zwei GeForce-7800-GTX-Karten in der Auflösung 1600x1200 mit vier-fachem Anti-Aliasing sowie 16-facher anisotroper Filterung verwendet, damit das Grafikgespann maximal belastet wird.
SLI-Performance 1xAA/1xAF
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Der ForceWare 81.94 zeigt in 1600x1200 ohne AA und AF ein durchwachsenes Bild. Es hat zwar einige Performanceänderungen gegeben, allerdings gehen diese teilweise in die falsche Richtung. So verliert der 3DMark2001 deutlich an Leistung, was aber, da die Applikation kein Spiel ist, an dieser Stelle noch problemlos ignoriert werden kann. Probleme bereitet der Treiber in Half-Life 2, wo der ForceWare 81.94 gegenüber dem 78.03 einiges an Performance einbüßen muss. Auch in Splinter Cell 3 ist der Treiber etwas langsamer, der Geschwindigkeitsverlust hält sich jedoch in Grenzen. Der neue Treiber zeigt aber durchaus auch viele positive Seiten. So gewinnt Age of Empires 3 einige Frames hinzu und auch Far Cry läuft nun etwas schneller. In Fear gewinnt man durch den ForceWare 81.94 ebenfalls einige FPS und das Ergebnis wiederholt sich in Doom 3 und Serious Sam 2 – in letzterem funktioniert nun der SLI-Modus korrekt, denn mit dem ForceWare 78.03 war kein SLI-Profil für das neue Spiel von dem Entwickler CroTeam vorhanden.
SLI-Performance 4xAA/16xAF
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Auch im „Qualitätsmodus“ mit 4xAA und 16xAF zeigt der ForceWare 81.94 ein durchwachsenes Bild. Erneut bricht der 3DMark2001 (aber nur noch minimal), ebenso wie Half-Life 2 und Splinter Cell 3, etwas ein, das Spiel Riddick bereitet nun zusätzlich Probleme und verliert einige FPS gegenüber dem älteren Treiber. Performancegewinne erhält man erneut bei Age of Empires 3 und auch in Earth 2160 ist der neue Treiber etwas schneller. In Fear bringt der 81.94 gar einen recht großen Performanceschub und auch bei Serious Sam 2 ist der neue Treiber – aufgrund des neuen SLI-Profils – sinnvoll.
Insgesamt zeigt der ForceWare 81.94 ein durchwachsenes Bild und bereitet vor allem in Half-Life 2 und bei Riddick unter Verwendung von Anti-Aliasing und dem anisotropen Filter einige Schwierigkeiten. Ansonsten weiß der Treiber aber zu überzeugen, weswegen er für den SLI-Betrieb allemal eine Empfehlung wert ist.
Temperatur
Ähnlich den Messungen zur Lautstärke werden auch die Temperatur-Messungen durchgeführt. Fast alle aktuellen Grafikkarten besitzen Sensoren, die per Treiber oder Hersteller-Tool ausgelesen werden können. Die Kern-Temperatur wird dabei im Ruhezustand im Windows-Desktop und unter Last nach dreißig Minuten 3DMark05 abgelesen. Zudem messen wir mit Hilfe eines Infrarot-Thermometers die Chiptemperatur auf der Rückseite der Grafikkarte.
Temperatur
Angaben in °C
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Bei der Präsentation der Radeon-X1k-Serie war es mit keinem Tool (Treiber inbegriffen) möglich, die Temperatursensoren auf den neuen Grafikkarten auszulesen. Grund dafür sollen laut ATi die deutlich veränderten Temperatursensoren sein, wodurch alle gebräuchlichen Tools einige Anpassungen benötigen. Freundlicherweise wurde uns eine frühe Beta-Version des ATITools [8] von den Entwicklern zur Verfügung gestellt, die die Temperaturwerte der internen Sensoren eines R5x0-Chips auslesen kann.
So weist der moderne 90-nm-Prozess mit den neuen Werten im Idle-Modus interessanterweise durch die Bank eine sehr hohe Temperatur auf. Die Radeon X1800 XT setzt sich problemlos an die Spitze und bleibt satte 15 Grad Celsius wärmer als die GeForce 7800 GTX. Die Radeon X1800 XL ist zwar ein gutes Stück kälter als das neue Flaggschiff aus dem Hause ATi, hat aber gegen die sehr kühle GeForce 7800 GT keine Chance und arbeitet unter Windows 13 Grad wärmer als das nVidia-Pendant. Die GeForce 6600 GT und die neue Radeon X1600 XT geben sich bei den Temperaturwerten dagegen nicht viel und liegen mit 47 beziehungsweise 49 Grad auf demselben Level.
Unter Last bessert sich das Bild für die Kanadier zwar etwas, die Radeon X1800 XT ist im 3DMark aber immer noch mit Abstand die wärmste 3D-Karte im Testfeld. Sie wird satte 92 Grad Celsius warm. Die GeForce 7800 GTX begnügt sich im Vergleich mit 83 Grad. Bei den anderen ATi-Karten sieht es da schon deutlich besser aus: Die Radeon X1800 XL wird mit 74 Grad Celsius immer noch spürbar wärmer als die GeForce 7800 GT, bleibt allerdings durchgehend im grünen Bereich. Die X1600 XT sticht gar die GeForce 6600 GT aus und bleibt deutliche 15 Grad kälter als die nVidia-Grafikkarte.
Grund für die besseren Temperaturwerte im Idle-Modus ist ein Feature, das ATi „Dynamic Clock Gating“ genannt hat, und das im neuen Treiber (5.11) aktiviert ist. Wie ATi uns auf Nachfrage mitteilte, handelt es sich bei dem Feature um die Deaktivierung unnötiger Chipteile für den 2D-Part. Die Taktraten der R5x0-Karten und die Spannung bleiben dagegen unter Windows bei den Serienkarten unverändert. Interessanterweise war es uns mit dem ATITool nicht möglich, die Temperatursensoren der Radeon X1300 Pro auszulesen. Die entsprechenden Werte werden aber nachgereicht, sobald das Problem behoben worden ist.
Lautstärke
Da quasi alle aktuellen Modelle über eine herstellerseitige Lüftersteuerung verfügen, unterscheiden wir bei den Messungen den 2D- und den 3D-Betrieb. Für die Last-Messungen wird der 3DMark05 in der Endlosschleife ausgeführt und nach dreißig Minuten die Lautstärke notiert. Beide Messungen werden im Abstand von 15 cm zur Grafikkarte durchgeführt. Um nur die Lautstärke der jeweiligen Grafikkarte messen zu können, wurden beim Test die Gehäuselüfter vom Netz getrennt.
Lautstärke
Angaben in Dezibel
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Die Lautstärke verändert sich bei der Radeon X1800 XT, X1600 XT sowie der X1300 Pro weder unter Last, noch im Idle-Modus bei Nutzung des neuen Catalyst-5.11-Treibers. Anders sieht es dagegen – allerdings nur im Idle-Modus – bei der Radeon X1800 XL aus. So bleibt die Radeon X1800 XL unter Windows mit dem Catalyst 5.11 deutliche 10 Dezibel leiser als mit dem Launch-Treiber, was dem Umstand zu verdanken ist, dass die Karte mit dem Catalyst 5.11 nicht mehr in einem regelmäßigen Abstand, obwohl keine Last vorhanden war, die Drehzahl spürbar erhöhte, bevor sie wieder gesenkt wurde. Dies steht im Zusammenhang mit dem „Dynamic Clock Gating“-Feature, durch das der Chip kälter bleibt und die Lüftersteuerung nicht so früh eingreifen muss.
Übertaktbarkeit
Vielen dort draußen wird die gerade neu gekaufte Grafikkarte noch nicht schnell genug sein. Ein probates Mittel, dieses Bedürfnis nach noch mehr Geschwindigkeit zu befriedigen, ist die Hardware zu übertakteten – in unserem Fall mit Hilfe der neuesten Version des RivaTuners. Als kleine Stabilitätsprobe ließen wir den 3DMark05, der besonders grafiklastig ist, laufen und testeten nachfolgend den höchsten Takt mit Hilfe von Far Cry, Half-Life 2 sowie Doom3. Jedoch muss man vor den Messungen anmerken, dass sich die Ergebnisse nicht auf jede Karte desselben Typs übertragen lassen, da die Güte von Chip zu Chip unterschiedlich ist.
Übertaktbarkeit
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Bei der Präsentation der neuen Chip-Generation gab es nicht nur Probleme beim Auslesen der Temperatursensoren, auch konnte kein Tool die genauen Taktfrequenzen der Karten auslesen, weswegen es keine Berichte über das Übertaktungspotenzial der Chips gab. Mittlerweile existieren entsprechende Tools, die sich allerdings alle noch in einem frühen Beta-Stadium befinden.
Obwohl die Radeon X1800 XT bereits von Haus aus mit sehr hohen Taktraten ausgeliefert wird, war mit den Standard-Frequenzen noch lange nicht die Grenze des maximal Möglichen erreicht. So konnte wir den Chiptakt auf 690 MHz, den Speichertakt gar auf 850 MHz erhöhen, was sich insgesamt in einem deutlichen Plus an Performance bemerkbar macht. Am meisten Freude bereitete die Radeon X1800 XL. Der Chip ließ sich zwar „nur“ um 70 MHz anheben, der Speicher mit einer Zugriffszeit von 1,4 ns scheint aber noch einige Reserven zu haben. (An dieser Stelle wollen wir anmerken, dass in letzter Zeit Gerüchte den Weg ins Internet gefunden haben, denen zufolge ATi zukünftige X1800-XL-Karten mit einem Speicher von nur noch 1,6 ns oder gar 2,0 ns ausliefert; das würde die Übertaktungsergebnisse deutlich schmälern.) Der Speicher ließ sich um satte 170 MHz anheben, was eine deutliche Geschwindigkeitserhöhung bedeutet.
Bei der Radeon X1600 XT ist das Taktmaximum dagegen deutlich schneller erreicht, da der Chip bereits von Werk aus mit hohen Taktraten ausgeliefert wird. Dem RV530 konnten wir zusätzliche 50 MHz entlocken, während der Speicher etwas mehr als ein Plus von 50 MHz problemlos mitmachte. Insgesamt hält sich der Performancegewinn allerdings in Grenzen. Den Chip der Radeon X1300 Pro ließ sich deutlich besser Übertakten: Gute 95 MHz mehr war auf dem Testexemplar kein Problem, der Speicher bereitete aber bereits recht früh Probleme. So fällt das Ergebnis mit 19 MHz recht mager aus. Ebenso der Performancegewinn: Die gewählten Qualitätseinstellungen sind für einen Low-End-Beschleuniger, wie es die X1300 Pro nunmal ist, jedoch von Grund aus viel zu hoch gewählt.
Schlussendlich lässt sich sagen, dass der R520-Chip bezüglich des Übertaktens ein voller Erfolg geworden ist, was stellenweise auch dem neuen 90-nm-Fertigungsprozess zuzuschreiben ist. Der Speicher von Samsung ist ebenfalls recht großzügig gewählt, weswegen sowohl die X1800 XT als auch die X1800 XL viel Freude beim Übertakten bereiten. Das Taktmaximum der kleineren Radeon X1600 XT und X1300 Pro ist wiederum bereits recht früh erreicht.
Stromverbrauch
Für die Messungen der Stromaufnahme wird ein handelsüblicher Verbrauchs-Monitor, den man sich auch beim örtlichen Stromversorger ausleihen kann, genutzt. Gemessen wird die Gesamt-Stromaufnahme des Testsystems. Auch hier gilt die Teilung zwischen Idle- und Last-Betrieb, letzterer wird erneut durch Verwendung des 3DMark05 simuliert.
Stromverbrauch
Angaben in Watt (W)
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Da der Catalyst 5.11 das Feature „Dynamic Clock Gating“ auf den R5x0-Chips aktiviert, fallen logischerweise nicht nur die Temperaturwerte der Karten deutlich besser aus, auch der Stromverbrauch kann im Idle-Modus gesenkt werden. So benötigt eine Radeon X1800 XT mit der Treiberversion 5.11 ungefähr 40 Watt weniger als mit dem Launch-Treiber, was sich auf der Stromrechnung durchaus bemerkbar machen kann. Der Stromverbrauch ist in Bezug auf die direkte Konkurrenz von nVidia, die GeForce 7800 GTX, aber immer noch zu hoch. Diesbezüglich scheint der 90-nm-Prozess von TSMC nicht ganz so ideal zu sein, wie man vermutet hat. Auch die Radeon X1800 XL ist mit dem Catalyst 5.11 deutlich genügsamer und verbraucht ungefähr 20 Watt weniger Strom. Damit liegt man knapp unter dem Niveau der 7800 GTX, von der GeForce 7800 GT ist man allerdings noch weit entfernt.
Die Radeon X1600 XT weiß ebenfalls vom Catalyst 5.11 zu profitieren und benötigt unter Windows anstatt 120 Watt nur noch106 Watt. Damit liegt man auf dem Level einer GeForce 6600 GT, also der direkten Konkurrenz. Die Radeon X1300 Pro zeigt dagegen nur eine leichte Verbesserung der Stromaufnahme und kann sich nur um drei Watt verbessern, was auch im Bereich der Messungenauigkeit liegen kann. Unter Last gibt es logischerweise kaum Veränderungen, da dort alle 3D-Parts des Chips aktiviert sein müssen. Nichtsdestotrotz benötigt die Radeon X1800 XL sechs Watt weniger als mit dem Launch-Treiber, die X1300 Pro dagegen fünf Watt mehr.
Somit verbraucht die gesamte X1k-Serie zwar stellenweise deutlich weniger Strom. Insgesamt fällt das Ergebnis wie bei der Temperatur aber ernüchternd aus.
Fazit
Hat ATi, so lautet die erste Frage unseres Fazits, innerhalb der letzten zwei Monaten die Catalyst-Treiber entscheidend verbessern können? Die Antwort lautet: „Jein!“. Beeindruckt hat uns zweifellos der Catalyst 5.11, der bezüglich der Geschwindigkeit je nach Spiel deutlich zulegen kann. Nicht nur in OpenGL-Anwendung in Kombination mit 4-fachem Anti-Aliasing ist der neue Treiber dem Launch-Derivat deutlich überlegen, auch in Fear kann dieser deutliche Gewinne einfahren. So verbessert der Catalyst 5.11 die Performance bereits ohne Anti-Aliasing und den anisotropen Filter recht deutlich – um eine GeForce 7800 GTX der Konkurrenz zu schlagen, reicht es aber noch nicht. Mit den qualitätssteigernden Features konnte die Radeon X1800 XT bereits mit dem ersten zu Verfügung gestellten Treiber die Konkurrenz aus Kalifornien schlagen. Der Catalyst 5.11 holt noch einige Bilder pro Sekunde mehr heraus, womit der Vorsprung nun noch deutlicher ausfällt.
Etwas Probleme bereitet allerdings immer noch die Bildqualität auf den neuen Radeon-X1000-Karten [9]. So gibt es einige 3D-Anwendungen, die immer noch dieselben Bildfehler wie mit dem Launch-Treiber aufweisen. Darunter befinden sich die synthetischen Benchmarks 3DMark05 und Aquamark 3 sowie die Spiele Half-Life 2 und Far Cry – bei letzterem müssen wir jedoch anmerken, dass der schwarze Peter eher beim Entwickler zu suchen ist; die neueste Far-Cry-Version läuft tadellos auf einer Radeon X1800, X1600 und X1300. Bezüglich der Stabilität konnten wir keinen Kritikpunkt ausmachen. Selbst nach mehreren Stunden Last unter diversen anspruchsvollen 3D-Titeln liefen die Karten fehlerfrei. Somit empfehlen wir jedem Besitzer einer Grafikkarte mit dem R5x0-Chip den offiziellen Catalyst-5.11-Treiber.
Weiterhin ist es mit Hilfe einiger verbesserten Tools wie beispielsweise der neuesten Version vom ATITool oder dem Riva Tuner nun möglich, die genauen Chiptemperaturen auszulesen. Diese liegen bei einer Radeon X1800 XT leider durchgehend auf einem sehr hohen Niveau, unabhängig davon, ob die Grafikkarte tatsächlich beansprucht wird, oder unter Windows nur vor sich her dümpelt. Eine GeForce 7800 GTX liefert deutlich niedrigere Temperaturwerte. Etwas besser sieht es bei der Radeon X1800 XL aus, die zwar ein gutes Stück wärmer als die Konkurrenzkarte GeForce 7800 GT wird, aber insgesamt kein kritisches Level mehr erreicht. Recht positiv sind dagegen die Temperaturmessungen bei der kleineren X1600 XT, die sich vor der GeForce 6600 GT nicht zu verstecken braucht.
Positiv wirkt sich der Catalyst 5.11 darüber hinaus auf den Stromverbrauch im 2D-Modus aus. Dort deaktivieren sich mit dieser Treiberversion unnötige Chipteile, die bei einer 2D-Darstellung nicht benötigt werden. Somit ist der Stromverbrauch in dieser Kategorie nun (beinahe) durch die Bank deutlich niedriger. Nichtsdestotrotz benötigt der neue 90-nm-Prozess von TSMC – mit Ausnahme der Radeon X1600 XT – verhältnismäßig viel Strom. Im 3D-Part haben sich die Messwerte nicht verändert.
Beeindrucken können die Übertaktungsergebnisse der Radeon-X1800-Karten. Sowohl die XT- als auch die XL-Version lassen sich durchschnittlich hoch übertakten und liefern so eine recht deutliche Mehrleistung ab. Bei der Radeon X1800 XL kann vor allem der Speicher punkten, jedoch werden neue Karten teilweise mit einem langsameren VRAM ausgestattet, was den Erfolg doch deutlich geringer ausfallen lassen sollte. Die Radeon X1600 XT sowie die X1300 Pro lassen sich dagegen schlechter übertakten, wobei der Kern der X1300 Pro noch überzeugen kann. Trotzdem ist der Geschwindigkeitsgewinn äußerst gering. Insgesamt ist der Catalyst 5.11 also durchaus ein Blick wert. Er ist schnell, stabil und benötigt deutlich weniger Strom als der Launch-Treiber, womit die neue Kartengeneration von ATi insgesamt ein gutes Stück besser als bei der Präsentation dasteht.
Ebenfalls überzeugen konnte der Beta-Treiber mit Dual-Core-Optimierungen, auch wenn man diesem Treiber den recht frühen Entwicklungsstatus anmerkt. So liefert er eine schlechtere Performance als das ForceWare-Derivat, kann je nach Anwendung aber bereits einige Bilder pro Sekunde gegenüber einer Ein-Kern-CPU hinzugewinnen. Hier erwarten wir in Zukunft einige Verbesserungen von ATi, die den Treiber auf das Niveau der Konkurrenz hieven können.
Auch nVidia musste in diesem Vergleich mit den neusten ForceWare-Treibern herhalten, die aber stellenweise nicht überzeugen konnten. So bieten die neuen Treiber zwar eine einwandfreie Bildqualität, der ForceWare 81.94 verliert in einigen Anwendungen allerdings teils deutlich an Performance gegenüber dem Vorgängertreiber. Besonders ersichtlich wird das Problem bei einem SLI-Verbund. Aber es gab auch Lichtblicke. So laufen durchaus einige Anwendungen schneller als mit dem älteren ForceWare 78.03.
Wir sind – vor allem im Fall ATi – gespannt, was die beiden Chipriesen aus den zukünftigen Treibern noch herausholen können.