Dlaczego DirectX 12 to przełom dla PC

W powietrzu wyczuć można podekscytowanie związane z nadejściem Windows 10 i DirectX 12 - poczucie, że PC zrzucą w końcu ograniczające je kajdany, a podzespoły od AMD, Nvidii i Intela wykorzystają pełnię możliwości. W tym tygodniu eksperymentowaliśmy z DirectX 12 i doszliśmy do wysoce satysfakcjonującego wniosku: DX12 oferuje ogromne korzyści niemal dla każdego posiadacza PC, ale szczególnie dobre wieści otrzymuje AMD, co może wyrównać nieco rywalizację na rynku sprzętowym.

Obecnie - w epoce DirectX 11 - AMD nie ma łatwego życia. Problemy firmy w segmencie procesorów są dobrze udokumentowane. Najnowsza architektura Bulldozer postawiła na więcej wolnych rdzeni, podczas gdy współczesne gry na DX11 korzystają z mniejszej liczby szybszych rdzeni, co dało przewagę Intelowi. AMD nadal produkuje CPU w procesie 32 i 28 nm, choć Intel przechodzi już do 14 nm, co przekłada się na mniejsze zużycie energii i lepszą wydajność.

Rynek kart graficznych jest bardziej wyrównany, ale Nvidia to nadal wyjątkowo silny konkurent. Dzięki celnym obniżkom cen, zespół „czerwonych” ma wartościowy sprzęt, konkurujący z głównymi liniami Nvidii (do poziomu GTX 970 za ok. 1500 zł). W ostatnich sześciu miesiącach stało się jednak jasne, że sterowniki AMD pod DirectX 11 przegrywają w kwestii optymalizacji, zwłaszcza wśród graczy składających tańsze zestawy - gdzie firma oferuje teoretycznie lepszy stosunek ceny do wydajności.

Po raz pierwszy zauważyliśmy to w Call of Duty: Advanced Warfare. Core i3 i i7 wspierają grę w podobny sposób w połączeniu z kartą Nvidii, ale już przy GPU od AMD wydajność w bardziej złożonych scenach drastycznie spada. Advanced Warfare to nie wyjątek. Jeśli postawimy na większa liczbę klatek na sekundę kosztem jakości obrazu, to na kartach AMD procesor znacznie szybciej stanie się czynnikiem ograniczającym możliwości. Weźmy na przykład The Crew. R9 280 to świetny kawałek krzemu w bardzo dobrej cenie, ale przy współpracy z Core i3 - zamiast czterordzeniowego procesora - tracimy jedną trzecią wydajności. Tymczasem odpowiednik Nvidii nie ma podobnych problemów.

[60fps] Call of Duty Advanced Warfare PC: AMD Graphics Cards Causing CPU Issues

Większość testów pokazuje, że karty graficzne AMD z niższych półek cenowych oferują większe możliwości niż odpowiedniki Nvidii. Bez wątpienia jest to prawdą w testach, w których kartę podłącza się do bardzo mocnego procesora. Jednak przy słabszych CPU sprzęt AMD traci na wydajności przez słabo zoptymalizowane sterowniki, więc w wielu nowych grach (choć nie we wszystkich) Nvidia oferuje lepsze wyniki, nawet przy słabszych komponentach. Dlatego też nasz budżetowy PC wyposażyliśmy w GeForce GTX 750 Ti, nawet jeśli konkurencyjny R9 270X prezentuje na papierze dużo większą moc w porównywalnej cenie.

O co chodzi? Zanim karta graficzna wyrenderuje scenę, procesor musi zasymulować świat gry i przygotować instrukcje dla GPU. Im bardziej złożona scena, tym więcej „poleceń rysowania”. Płynność rozgrywki w Call of Duty spada przy skomplikowanych fragmentach, by wrócić do normy w spokojniejszych momentach. Tak samo jest w The Crew, gdzie liczba klatek ma się dobrze poza miastem, ale wydajność spada w bardziej skomplikowanych scenach. W skrócie: sterowniki Nvidii bardziej efektywnie przetwarzają te same polecenia rysowania niż odpowiednik AMD, zachowując wysoką płynność i zostawiając więcej mocy obliczeniowych na inne operacje CPU.

W naszych testach zaktualizowaliśmy sprzęt AMD. Tymczasem ze strony producenta usłyszeliśmy jedynie, że zespół odpowiedzialny za sterowniki przygląda się sprawie, a „w tle trwają prace”. Mamy nadzieję, że to prawda: DirectX 11 nigdzie się nie wybiera i jeszcze w tym roku na pewno będzie dominował w grach. Dobra wiadomość jest taka, że działanie sprzętu AMD pod DX12 wygląda wyjątkowo imponująco. To radykalna zmiana sytuacji - nie tylko dla kart graficznych tej firmy, ale potencjalnie także dla procesorów.

Zebraliśmy sporo danych - pięć procesorów, siedem kart graficznych i cztery API (trzy dla Nvidii z powodu braku wsparcia dla Mantle). Nie wszystko zmieściło się na tej stronie, ale dokładne rezultaty znaleźć można w pliku Google docs. Należy pamiętać, że to tylko test mocy CPU i procesora geometrii w GPU, a nie całej karty.

of

Caption

Attribution

Testy są możliwe, ponieważ ostatnia wersja Windows 10 ma wsparcie dla DirectX12, a Windows Update oferuje sterowniki dla kart AMD i Nvidii (ta druga firma na nawet nowszą ich wersję na swojej stronie). Specjaliści od aplikacji testującej 3DMark przygotowali natomiast narzędzie zalewające karty poleceniami rysowania, pozwalając porównać wydajność. Jest nawet opcja testowania porzuconego już Mantle, co pokazuje, że AMD zdawało sobie sprawę ze swoich problemów ze sterownikami pod DirectX i szukało rozwiązania jeszcze przed powstaniem DX12.

W wynikach zauważyć można pewne trendy. Widoczne są problemy sterownika AMD pod DirectX 11, podkreślone w teście z rysowaniem obiektów. Nie tylko wydajność na jeden wątek jest mniejsza w AMD, ale sterownik zdaje się też nie zauważać dostępności wielu wątków. Sprzęt Nvidii jest szybszy i lepiej skaluje obciążenia na trzy wątki. Core i5 - procesor dysponujący najlepszą wydajnością na jeden rdzeń - jako jedyny pozwala AMD pokonać barierę miliona poleceń, potwierdzając nasze wcześniejsze spostrzeżenia. Dla porównania: Nvidia osiąga podobne rezultaty na każdym testowanym procesorze.

Jest też pewna ironia: sterowniki AMD działają najlepiej z procesorami Intela, notując spadki na własnej architekturze. Tymczasem Nvidia prezentuje intrygujące możliwości skalowania na FX 8350 od AMD. Wyniki sugerują, że sterowniki Nvidii znacznie lepiej nadają się do procesorów AMD niż karty graficzne od samego AMD, zwłaszcza przy skalowaniu słabszych modeli Nvidii na ośmiordzeniowym FX 8350.

AMD rehabilituje się z nawiązką po przejściu na Mantle i DirectX 12. Przy niemal każdym procesorze notujemy ogromne wzrosty przetwarzanych poleceń rysowania. Największy w duecie FX 8350 i R9 290X - monumentalne 2 tysiące procent (!) w porównaniu z DX11. Pamiętajcie, że sprawdzamy tylko jeden element procesu renderowania, ale efekty i tak są fenomenalne.

Skok jakościowy dotyczy Mantle i DirectX 12, choć z radością informujemy, że wyniki pod DX12 prezentują się jeszcze lepiej niż pod Mantle. Rezultaty we wszystkich obszarach rzucają wyzwania Nvidii, a słabsze karty AMD przetwarzają polecenia szybciej niż odpowiedniki „zielonych”. Dobra wiadomość jest taka, że każdy testowany sprzęt zyskuje dzięki DirectX 12 - CPU i GPU są lepiej wykorzystywane. Wyniki demonstrują jak mało obciążane są obecnie silniki geometrii kart graficznych. W jakich innych obszarach DX12 może odblokować drzemiący potencjał sprzętu? Perspektywy są kuszące.

Na tym nie kończą się dobre wieści. W typowej grze na DirectX 11, Core i5 4690K to jeden z najszybszych procesorów w rozsądnej cenie, wyprzedający FX 8350 o kilka długości. Pod DX12 różnica znacznie się zmniejsza. Nieźle, biorąc pod uwagę fakt, że porównujemy procesor Intela z 2014 roku z dwa lata starszym rywalem.

Na prezentowane wyniki trzeba jednak spojrzeć w odpowiednim kontekście. Ogromne zwiększenie liczby poleceń rysowania to fascynujące dane, ale to tylko jeden mały komponent standardowego silnika graficznego. Aby zobaczyć bardziej szczegółowe i bogatsze światy, trzeba poczekać na silniki zbudowane od podstaw z myślą o nowych bibliotekach. Jednak ewentualne zmiany wprowadzane na PC za pomocą aktualizacji i tak są ekscytujące, otwierając nowe możliwości skalowania. Jak niedawno zauważyliśmy, zwłaszcza Titan X w niektórych scenariuszach działa znacznie poniżej swoich ogromnych możliwości. Coś wstrzymuje gry na PC przed wykorzystaniem pełni mocy sprzętu. Jesteśmy ciekawi, czy DX12 będzie w stanie zrobić różnicę.

Ze sprzętowego punktu widzenia wszystko wskazuje na to, że DX12 będzie kluczowym elementem przywracającym konkurencję na rynku. Wyniki zaprezentowane w tym artykule sugerują, że wielordzeniowa polityka AMD może zacząć w końcu przynosić zyski. W połączeniu z zapowiedzią, że nowa architektura Zen ma być o 40 procent szybsza, Intel może przestać być domyślnym wyborem wśród graczy.

Na rynku kart graficznych AMD często jest krytykowane za nienajlepsze sterowniki. Nasze testy pod DX11 wskazują na dużą różnicę, z którą należy coś zrobić. Co ciekawe, sterownik DX12 z Windows 10 wydaje się mieć usprawnienia także w kwestii działania pod DX11, nieobecne na Windows 8.1 - widać to choćby po włączeniu Project Cars na nowym systemie. Miejmy nadzieję, że to tylko pierwszy krok w procesie optymalizacji DX11. Tymczasem testy wskazują, że w przypadku DX12 wykonano już dużo pracy, kładąc imponujące podwaliny pod przyszłą konkurencję z Nvidią.

Pozostaje pytanie, jak długo będziemy musieli na to czekać. Microsoft na dobrą sprawę rozdaje Windows 10 za darmo, co powinno znacznie zwiększyć liczbę użytkowników DX12. W najbliższej przyszłości możemy spodziewać się gier ze wsparciem dla DX11 oraz DX12. Jednak na integrację niskiego poziomu - przekładającą się na największe korzyści - możemy jeszcze poczekać. Gry powstają przez lata, a kluczowe tegoroczne premiery celują w DX11. Niektórzy prominentni deweloperzy - jak Johan Andersson z DICE - zastanawiają się, czy zaadaptować DX12 w minimalnych wymaganiach sprzętowych w przyszłym roku. Jak mówi Andersson, korzyści są spore. Miejmy więc nadzieję, że epoka DirectX 12 nadejdzie szybciej.