SAM mit Radeon RX 6900 XT getestet: Bis zu 31 Prozent mehr Leistung gratis

Seit November 2020 sind die Radeon- und Ryzen-Macher mit ihrem Smart Access Memory (SAM) genannten Feature am Start. Ende März zog Nvidia nach und veröffentlichte eine vergleichbare Funktion für die Geforce-Grafikkarten der RTX-30-Serie: Resizable BAR (rBAR), welche PCGH zeitnah getestet hat. Nun ist es an der Zeit, den aktuellen Stand aufseiten AMDs abzuklopfen.

SAM, BAR, WTF? Das steckt dahinter

Bei Resizable BAR und Smart Access Memory handelt es sich im Grunde um das gleiche Feature. Hier dreht sich alles um Speicherzugriffe. Im Spezifischen ist damit der direkte und unbeschränkte Zugriff auf den Grafikspeicher durch den Hauptprozessor gemeint. Das klingt nach einer erstrebenswerten Technik und man fragt sich unweigerlich, warum diese Idee nicht schon viel früher umgesetzt wurde, denn prinzipiell möglich ist es seit der PCI-E-Spezifikation 3.0. Kern der Technologie ist das Base Address Register, kurz BAR. Dieses wird genutzt, um den dedizierten Speicher der GPU direkt von der CPU mit nötigen Daten zu belegen - eine Methode, um Kopiervorgänge zwischen mehreren verschiedenen Speichern zu minimieren. Dieser Speicherzugriff ist standardmäßig stark eingeschränkt: Im Normalfall kann der VRAM nur in kleinen Heaps von 256 MiByte belegt werden - und zwar sequenziell, also nacheinander. Soll eine größere Menge Speicher adressiert werden, müssen mehrere Copy-Vorgänge von der CPU zur GPU vorgenommen werden, was Zeit kostet beziehungsweise Latenzen zwischen CPU und GPU verursacht.

An dieser Stelle kommt rBAR/SAM ins Spiel. Durch die Ausnutzung der Resize-Fähigkeit des PCI-Standards kann die Größe dieses Blocks angepasst werden, mit einem Copy-Vorgang also auch mehr als 256 MiByte Grafikspeicher direkt von der CPU mit für das aktuelle Frame nötigen Daten belegt werden. Das parallele Arbeiten verhindert unnötige Latenzen, obendrein kann die hohe Transferrate von PCI-Express deutlich besser ausgeschöpft werden. Mit anderen Worten: die Leistung steigt - und das wünschen wir uns schließlich alle.

Quelle: PC Games Hardware Radeon RX 6900 XT mit Smart Access Memory (SAM)

SAM im Praxistest mit Radeon RX 6900 XT

Ende März lieferte Nvidia die versprochenen Firmware-Updates für Geforce-RTX-30-Grafikkarten nach, welche Resizable BAR (rBAR) ermöglichen. Wir haben uns zeitnah angesehen, welche Leistungssteigerungen mit dem Topmodell Geforce RTX 3090 möglich sind. Nun ist (wieder) AMD an der Reihe. Wir wollten wissen, wie sich die Radeon-Speerspitze 6900 XT in den gleichen Spielen und Einstellungen auf demselben System schlägt. Letzteres erhielt just ein Update auf eine neue Firmware/AGESA, um auch mögliche SAM-Verfeinerungen abzubilden.

Beide High-End-Grafikkarten müssen in acht Spielen aus dem PCGH-Grafikkarten-Leistungsindex in vier Auflösungen zeigen, was sie aus dem neuen Feature machen. Wir testen auch diesmal ausnahmsweise die besonders niedrige 16:9-Auflösung 1.280 × 720 mit, welche sonst nur für Prozessor-Tests sinnvoll ist. Diese vierte Auflösung neben Full HD, WQHD und Ultra HD soll aufzeigen, ob Smart Access Memory alias Resizable BAR auch im CPU-Limit von Vorteil ist, oder ob sich die Zugewinne eher bei Teillast unterschiedlicher Gewichtung entfalten. Bei alldem kommt das bis zum letzten Subtiming optimierte Grafikkarten-Testsystem 2021 zum Einsatz, in dem ein Ryzen 9 5950X OC für bestmögliche Entfaltung und somit potenziell die größten Unterschiede sorgt.

Alle Benchmarks der Radeon RX 6900 XT wurden frisch mit der Radeon Software 21.3.2 erstellt, sodass die exakte Leistungsdifferenz zwischen SAM an und SAM aus abgebildet wird. Zum Vergleich ist die Geforce RTX 3090 mit den rBAR-Werten von Ende März angetreten. In den Benchmarks können Sie außerdem zahlreiche weitere Grafikkarten zum Vergleich einblenden, deren Benchmark-Daten haben jedoch bereits ein paar Monate auf dem Buckel. Standardmäßig eingeblendet ist nur WQHD.

In Assassin's Creed Valhalla, das auf Radeon-GPUs wesentlich besser läuft als auf ansonsten vergleichbaren Geforce-Chips, bringt SAM ein ansehnliches Leistungsplus zwischen acht und zehn Prozent. Nvidias rBAR ist etwas effektiver, die durchschnittliche Bildrate der RTX 3090 steigt um bis zu 14 Prozent - allerdings nur in 720p. Die Radeon RX 6900 XT ist dennoch in jeder Auflösung schneller.

In Battlefield 5. das die Performance der Frostbite-Engine aufzeigt, bringt SAM ein Leistungsplus zwischen fünf und 14 Prozent. Zum Vergleich: rBAR steigert die durchschnittliche Bildrate um vier bis acht Prozent. Das größte Plus ist stets in der niedrigsten Auflösung zu verzeichnen. Mit steigender Pixelmenge limitiert die Rechenzeit der GPU öfter, sodass der Vorteil des effizienteren Speicherzugriffs in den Hintergrund rückt. Kurios, aber reproduzierbar sind die schlechten Perzentilwerte der Radeon trotz guter Durchschnittswerte.

In Borderlands 3, das eine modifizierte und DX12-fähige Unreal Engine 4 in Aktion zeigt, kommt es zum ersten wirklich interessanten Fall: Sowohl SAM als auch rBAR reduzieren die Bildrate, sobald ein partielles CPU-Limit vorherrscht - dies geschieht in 720p. Ab Full HD bringt SAM ein ansehnliches Leistungsplus, welches sich ab WQHD reduziert. Egal in welcher Auflösung, SAM auf der Radeon RX 6900 XT ist deutlich effektiver als rBAR auf der Geforce RTX 3090.

Die Ergebnisse in Control erinnern ein wenig an Borderlands 3: In bröseligem 720p, wo phasenweise die Infrastruktur und nicht die Grafikkarte limitiert, senken SAM und rBAR die durchschnittliche Bildrate - mit einem Unterschied: SAM entlockt der Radeon RX 6900 XT in der niedrigen Auflösung eine wesentlich bessere Frame-Verteilung, sodass die Bilanz insgesamt doch positiv ist. Das größte Plus ist in Full HD zu verzeichnen, hier steigert SAM die Average-Fps um sechs Prozent, rBAR um ein Prozent.

Als Cyberpunk 2077 Ende 2020 startete, führte SAM noch zu einem Performance-Malus. Dieser wurde zwischenzeitlich zu einem ansehnlichen Plus verwandelt: SAM presst um bis zu 19 Prozent bessere Perzentilwerte aus der Radeon RX 6900 XT (720p). Daneben sehen die Zugewinne von rBAR (bestenfalls fünf Prozent) nichtig aus - die RTX 3090 ist in praxisnahen Auflösungen dennoch schneller als die 6900 XT.

Während sich bei der Geforce erneut ein Overhead zu erkennen gibt, der die Leistung mit rBAR in der niedrigsten Auflösung reduziert, ist die SAM-Wirkung durchweg positiv - mit Zugewinnen zwischen zwei und vier Prozent aber verhältnismäßig gering. Zum Vergleich: Die Geforce RTX 3090 legt ab Full HD zwischen zwei und fünf Prozent zu und ist damit spätestens in WQHD schneller als die RX 6900 XT.

Forza Horizon 4 stellt einen Sonderfall im Testfeld dar, es wird mithilfe von Multisample-Anti-Aliasing geglättet, das traditionell höhere Anforderungen an den Grafikspeicher stellt als temporale Verfahren der Neuzeit. So gehört FH4 bei RX-6000-Grafikkarten längst zu den großen SAM-Profiteuren: Die durchschnittliche Bildrate der Radeon RX 6900 XT steigt um bis zu 31 Prozent! Dies trifft exklusiv auf 720p zu, in Full HD sind "nur" noch knapp +25 Prozent zu verzeichnen, in Ultra HD bestenfalls +11 Prozent. Zum Vergleich: rBAR bringt um vier bis elf Prozent bessere Bildraten bei der Geforce RTX 3090.

Zum Abschluss der Messreihe sehen wir einen weiteren interessanten Fall. Egal ob rBAR oder SAM, der veränderte Speicherzugriff hat abseits des harten Grafiklimits eine bremsende Wirkung: In 720p bricht die 6900 XT um zwei Prozent ein, die RTX 3090 sogar um sechs Prozent. Ab Full HD sind die Ergebnisse mit und ohne SAM/rBAR weitestgehend identisch und zumindest bei der Radeon ändert sich mit steigender Auflösung kaum etwas daran. Bei der RTX 3090 zeigt sich hingegen eine vom üblichen Bild abweichende Skalierung, hier führt höhere Grafiklast zu immer größeren Leistungsgewinnen durch rBAR; maximal steigt die Bildrate um fünf Prozent (Ultra HD).

SAM bei Radeon RX 6000: Fazit

Resizable BAR, Smart Access Memory oder mit welchem Kürzel Sie das Feature auch nennen möchten, sind in der Lage, die Leistung ohne negative Einflüsse auf die Bildqualität zu steigern. Derartige Funktionen sind in Zeiten, wo jede sichtbare Verbesserung reichlich Leistung kostet, gern gesehen. Zwar sind die Auswirkungen nur selten fühlbar, erreichen jedoch stellenweise größere Ausmaße als eine maximale Übertaktung der Grafikkarte. Die größten Zugewinne durch SAM/rBAR stellen sich meist in geringen Auflösungen ein - solange die Infrastruktur nicht limitiert.

Vergleicht man die Ergebnisse zwischen AMD Radeon RX 6000 und Nvidia Geforce RTX 3000, ergeben sich Detailunterschiede mit einem klaren Ausgang: RDNA-2-Grafikkarten können - zumindest in geringen Auflösungen - prozentual stärker durch aktiviertes SAM zulegen, als Ampere-GPUs mit aktivem rBAR. Die Ursache dürfte bei der Implementierung zu suchen sein, denn während AMD von Anfang an damit plante, den RX-6000-GPUs in Kombination mit Ryzen 5000 Beine zu machen, fügte Nvidia das Feature nachträglich ein. Welche Kompromisse dabei nötig waren und inwiefern Radeon-Grafikkarten von einer Hardware-gestützten Implementierung profitieren, bleibt ein Geheimnis.

Das vollständig ausgewertete "Duell an der BAR" zwischen Radeon RX 6900 XT und Geforce RTX 3090 mit 12 anstatt 8 Spielen, einer Auswertung der Zugewinne pro Spiel und Auflösung sowie Frametime-Beispielen, finden Sie in der kommenden PCGH 06/2021. So viel vorweg: Unsere Beispiele ergeben einen gut doppelt so großen Sprung durch SAM als durch rBAR über alle getesteten Spiele und Auflösungen hinweg (+5,7 statt +2,7 Prozent). Welche Erfahrungen haben Sie mit SAM und rBAR gemacht? Diskutieren Sie mit!

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SAM mit Radeon RX 6900 XT getestet: Bis zu 31 Prozent mehr Leistung gratis Kostenlos mehr Leistung - ohne Qualitätsverlust: Wer sagt da schon nein? Mit Smart Access Memory, besser bekannt als SAM, führte AMD Ende letzten Jahres eine Funktion ein, die genau das bringt. Zwischenzeitlich ist SAM sichtlich gereift, neue Treiber und Firmwares brachten weitere Leistungssteigerungen. PCGH prüft, was SAM im Frühjahr 2021 bringt.

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