Radeon HD 6970/6950 im Test: Tessellation unter der Lupe

Radeon HD 6970/6950 im Test: Tessellation unter der Lupe
Bereits die Radeon HD 5870 verfügte über zwei Rasterizer, doch in den Cayman-GPUs ist jetzt das komplette Front-End zweifach vorhanden und jedes davon bedient eine der Shader-Engines mit ihren je 10 (HD 6950) bis 12 (HD 6970) SIMDs. Im Front-End zusammengefasst sind unter anderem folgende Einheiten:

• Tessellator (8. Generation, für DirectX-11-Tessellation)
• Vertex- und Geometry-Assembler (zum Aufbau geometrischer Grundformen aus mathematischen Koordinaten)
• Hierarchical-Z (vorzeitiges Entfernen verdeckter Oberflächen, Hidden Surface Removal)
• Rasterizer (Umsetzen der stetigen Geometriedaten in das Pixelraster der Zielauflösung)

Quelle: AMD Cayman Architektur Quelle: AMD Cayman Architektur Quelle: AMD Cayman Architektur Dadurch steigt der gesamte Durchsatz vor der eigentlichen Pixelverarbeitung und somit sollte einer der Flaschenhälse voriger Generationen beseitigt sein. Die beiden Front-Ends teilen sich die Arbeit auf Tiling-Basis, dabei wird das Bild in Kacheln (unbekannter Größe) zerlegt, welche jeweils fest einer der beiden Einheiten zugewiesen werden. Polygone, welche dabei die Kachelgrenzen überschreiten, müssen mehrfach verarbeitet werden. Und tatsächlich: Konnten Radeon-Grafikchips bis zur HD 5870 (Cypress) noch lediglich ein Polygon pro Takt verarbeiten, haben wir bei der HD-6900-Reihe in verschiedenen Anwendungen und Benchmarks (unter anderem auch dem 3D Mark 2001 SE) beobachtet, dass zum Teil deutlich mehr als ein Dreieck pro Takt durchgeschleust werden konnte. Das Maximum (ohne Tessellation!), welches wir in unseren Tests beid der Radeon HD 6970 beobachten konnten, waren 1.476 Millionen Dreiecke pro Sekunde - in etwa das Niveau einer Geforce GTX 470 (vier Triangle-Setups und Rasterizer) im selben Test.

Wir haben uns die Performance beim Einsatz von Tessellation genauer angeschaut und die Fps-Verläufe im beliebten DirectX-11-Benchmark Unigine Heaven 2.1 über die Zeit auf der X-Achse aufgetragen. Dabei haben wir alle angebotenen Tessellationsstufen berücksichtigt, um ein möglichst komplettes Bild der Performance zeichnen zu können. Ohne Tessellation liegen beide Radeon-HD-6900-Modelle in der Leistungsregion der Geforce GTX 580, welche wir als Vergleich der schnellsten Nvidia-GPU hinzugezogen haben. Ist die Tessellationsstufe auf "Moderate", also die kleinstmöglichen Einstellung, gesetzt, zeichnet sich bereits eine leichte Dreiteilung in HD5800/6800, HD 6900 und die Geforce GTX 580 ab; dieses Bild ändert sich auch mit "normaler" Tessellation nicht wesentlich und erst mit extremem Tessellationseinsatz (der höchsten verfügbaren Stufe im Heaven-2.1-Benchmark) verzeichnen wir einen deutlichen Vorsprung für die mit multiplen Tessellationseinheiten ausgestatteten Karten.

Die HD 6970 verzeichnet in unserem Test-Setting bei den durchschnittlichen Fps rund 52 Prozent Vorsprung vor der HD 5870, welche ihrerseits gleichauf mit der HD 6870 liegt, welche in niedrigeren Stufen das Nachsehen hat. Auch die Radeon HD 6950 erreicht noch circa 40 Prozent Vorsprung vor der HD 5870, obwohl Kantenglättung und AF neben dem Tessellator auch die anderen Einheiten der Chips belasten.Gegenüber der Geforce GTX 580 sieht auch AMDs HD-6900-Reihe kein Land, was die reine Tessellation-Leistung angeht. Sie liegt im Unigine-Benchmark selbst mit Kantenglättung und anisotropem Filter im Durchschnitt um 40 Prozent vor der Radeon HD 6970, in Szenen mit besonders hohem Tessellationsaufwand liegt die GTX 580 sogar noch wesentlich weiter vorn, wie unser Detailausschnitt unten zeigt.

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Moderate Normal Extreme Off

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Im Detail-Ausschnitt, welcher die den Zeitabschnitt von 2:35 bis 3:00 Minuten des Heaven-2.1-Benchmarks zeigt, wird der große Einfluss der Tessellation-Leistung besonders deutlich. Die HD-6900-Karten arbeiten selbst in diesem Stress-Abschnitt auf rund doppelt so hohem Niveau wie ihre Vorgänger aus der HD-5870-Reihe, welche in diesem Abschnitt auch von der HD 6870 geschlagen wird. Interessant ist auch der Vergleich mit den Geforce-Karten GTX 460 und GTX 580 in dieser Teilszene. Während Letzere einmal mehr ihre Tessellation-Muskeln spielen und erahnen lässt, warum die Geforce-Chip wesentlich größer ausfallen als die AMD-Pendants, kann sich auch die "kleine" GTX 460 auf dem ungefähren Niveau der HD-6900-Karten halten - in dieser selektierten Szene wohlgemerkt, nicht über den kompletten Benchmark.

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  Moderate     Normal     Extreme     Off  

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Kritischer sieht jedoch der Vergleich im synthetischen Test aus dem Microsoft-SDK mit verschiedenen Tessellationsfaktoren aus. Mit niedriger Tessellationseinstellung liegen die HD-6900-Karten zwar deutlich in Front, ab einem Unterteilungsfaktor von circa 16 jedoch fallen sie auf das Niveau ihrer Vorgänger zurück. Ein ähnliches Verhalten zeigt der hier nicht abgebildetete TessMark in Version 0.2.2.: Die HD-6900-Karten liegen lediglich (ziemlich exakt) auf dem Niveau der HD 5870. Nach Rücksprache mit AMD versicherte man uns, es handele sich hierbei um ein Treiberproblem, an dem man gegenwärtig arbeite. Sobald uns dieser neue Treiber zugänglich gemacht wird, werden wir die folgende Grafik entsprechend aktualisieren.

Update, 18.12.2010:
Wie angekündigt hat AMD ein eiliges Treiberupdate nachgeschoben, welches direkt bei AMD offiziell zugänglich ist. Der Treiber trägt die Bezeichnung AMD_Win7_Vista_Radeon_HD6900_8.79.6.2RC3_Dec16.exe, datiert also auf den 16. Dezember. Das gesamte Paket ist rund 126,5 Megabyte groß. Nach Aussagen AMDs sind die Leistungswerte in der Unigine Heaven Demo nicht von den Änderungen betroffen, aber wir sollten im problematischen Microsoft DirectX SDK Sample SubD11 Verbesserungen sehen. Wir haben den Test also mit der HD 6970 wiederholt und die Werte in dem folgenden Diagramm festgehalten. Tatsächlich verbessert der Treiber die Tessellationsleistung bei bestimmten Unterteilungsstufen deutlich. Der Abstand zwischen HD 6970 und HD 5870 wächst damit auf teils 60% und mehr an, die Geforce-Karten bleiben in Sachen puren Tessellationsdurchsatzes jedoch vorn.

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Ausschnitt 11-31 Radeon Radeon & Geforce

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Test der Radeon HD 6970/Radeon HD 6950: AMDs Grafikabteilung holt zum dritten DirectX-11-Schlag aus. PC Games Hardware testet, was die Cayman-GPU im Vergleich zu ihrer Vorgängerin und Nvidias erstarkter Geforce-Reihe leistet.

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