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GTX 590 et HD 6990 : Performances Tri et Quad GPU
Cartes Graphiques
Publié le Samedi 16 Avril 2011 par Damien Triolet

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Page 1 - Introduction



L'arrivée des cartes graphiques bi-GPU ultra haut de gamme d'AMD et de Nvidia permet de mettre en place des systèmes quad GPU assez facilement, certes pour un budget plus que conséquent. Nous avons voulu observer les gains apportés par de tels systèmes ainsi que par les variantes tri GPU tant en haute résolution qu'en surround gaming. Utile le quad ?


Quelle plateforme pour le quad ?
Avec les GeForce GTX 590 et les Radeon HD 6990, il est possible de monter un système quad GPU avec seulement deux cartes graphiques, ce qui simplifie fortement les choses par rapport aux systèmes similaires basés sur des cartes mono-GPU qui ont besoin de cartes-mères hors normes.

Si toute carte-mère équipée de deux ports PCI Express au format 16x peut supporter ces systèmes, il convient en pratique de s'assurer qu'un slot reste libre entre les 2 Radeon HD 6990 ou GeForce GTX 590. Cet espace permet à leur ventilateur d'être alimenté correctement en air frais puisque, contrairement aux GeForce GTX 580 à l'arrière biseauté, leur efficacité chute significativement quand deux cartes sont collées l'une à l'autre. Idéalement, nous vous conseillerons même d'opter pour un modèle avec 2 slots d'espace entre les cartes graphiques, soit 4 slots au total entre les ports PCI Express graphiques puisqu'elles sont au format double slot. C'était le cas lors de nos tests réalisés sur la Rampage III Extreme d'Asus.

Il faudra également s'assurer de disposer d'une alimentation correctement dimensionnée. Dans le cas des GeForce GTX 590 en SLI, des Radeon HD 6990 en CrossFire X et des GeForce GTX 580 en 3-way SLI, il faudra viser un modèle de 1250W.

Voici les solutions que nous avons testées :

GeForce GTX 580
GeForce GTX 580 x2
GeForce GTX 580 x3
GeForce GTX 590
GeForce GTX 590 x2
Radeon HD 6970
Radeon HD 6990
Radeon HD 6990 + Radeon HD 6970
Radeon HD 6990 x2


Page 2 - GTX 590 MSI, HD 6990 Sapphire

Pour mener à bien ce test, MSI a pu nous fournir un exemplaire de sa N590GTX et nous nous sommes procurés une Radeon HD 6990 Sapphire.


MSI N590GTX
La N590GTX de MSI reprend le design de référence de la GeForce GTX 590 et n'en diffère que par l'autocollant placé sur le carte du ventirad ainsi que par le dessin gravé dans les 2 petites plaques arrières qui laisse tomber le logo Nvidia :


MSI respecte également les fréquences de référence et livre sa carte avec un CD pour les pilotes, un manuel, un guide de montage rapide, un adaptateur DVI vers VGA, un adaptateur DVI vers HDMI, un adaptateur mini-DP vers DisplayPort et deux adaptateurs d'alimentation PCI Express 6 broches vers 8 broches. Des adaptateurs qui seront particulièrement pratiques pour mettre en place un système quad SLI puisque peu d'alimentations, même puissantes, proposent 4 connecteurs 8 broches.


Sapphire Radeon HD 6990
Tout comme MSI, Sapphire se contente ici d'apposer un autocollant sur la Radeon HD 6990 de référence :


Sapphire livre sa carte avec un CD pour les pilotes, un manuel, un adaptateur DVI vers VGA, un adaptateur mini-DP vers DisplayPort, un adaptateur mini-DP vers HDMI passif, un adaptateur mini-DP vers DVI Single Link passif, un adaptateur mini-DP vers DVI Single Link actif et un connecteur CrossFire suffisamment long que pour supporter 4 slots d'espace. Notez que Sapphire ne fourni aucun adaptateur d'alimentation 8 broches.

Sapphire respecte les fréquences de référence et suit la politique d'AMD au niveau du switch qui permet d'avoir accès au bios 450W. Un autocollant est appliqué sur celui-ci et son utilisation annule la garantie.


Etant donné ce problème de garantie avec le bios 450W, nous avons utilisé exclusivement le mode 375W pour ce test. Notez cependant que certaines marques ont de leur côté décidé de ne pas utiliser l'activation du bios 450W comme motif d'annulation de la garantie, c'est le cas de XFX et de Powercolor.


Page 3 - Spécifications, le test

Spécifications

Avec seulement 2 cartes graphiques, les Radeon HD 6990 permettent de dépasser la barre des 10 Teraflops de puissance de calcul !

Les GeForce reposant sur une architecture plus efficace mais moins riche en unités de calcul se contentent d'une puissance deux fois inférieure. Les GeForce GTX 590 en SLI affichent une puissance de calcul supérieur de seulement 5% à celle d'un système 3-way SLI de GTX 580. Elles profitent cependant d'une bande passante mémoire en hausse de 14%.


Le test
Pour ce test, nous avons opté pour le 2560x1600, résolution mono-écran la plus élevée, ainsi que pour le 5760x1080 en surround gaming sur 3 écrans 1080p. Bien entendu une qualité maximale a été utilisée dans tous les jeux.

Nous n'affichons plus les décimales dans les résultats de performances dans les jeux pour rendre le graphique plus lisible. Ces décimales sont néanmoins bien notées et prises en compte pour le calcul de l'indice. Si vous êtes observateurs vous remarquerez que c'est également le cas pour la taille des barres dans les graphes.

Les Radeon et les GeForce ont été testées avec le filtrage des textures réglé sur « qualité ». Toutes les Radeon ont été testées avec le pilote Catalyst 11.4 preview2 (8.84.2). Toutes les GeForce ont été testées avec les pilotes 270.51 beta.


Configuration de test
Intel Core i7 980X (HT désactivé)
Asus Rampage III Extreme
6 Go DDR3 1333 Corsair
Windows 7 64 bits
Forceware 270.51 beta
Catalyst 11.4 preview2 (8.84.2)


Page 4 - Consommation

Consommation
Etant donné qu'il s'agit de systèmes multi-cartes, nous avons mesuré la consommation de l'ensemble de la plateforme à la prise, au repos ainsi que sous le test pixel shader de 3DMark 06, durant lequel Prime95 était également lancé en priorité basse de manière à s'assurer d'une charge CPU identique pour l'ensemble des cartes :


Au repos, les systèmes multi-GPUs à base de Radeon sont moins gourmands que leurs équivalents à base de GeForce.

En charge, les 3 systèmes les plus haut de gamme dépassent la barre des 1000 watts. Vous remarquerez que 2 GeForce GTX 590 affichent ici une consommation identique à celle de 3 GeForce GTX 580.


Page 5 - Starcraft 2

Starcraft 2

Pour tester Starcraft 2, nous lançons un replay et mesurons les performances en suivant la vue d'un des joueurs.

Toutes les options graphiques sont poussées au maximum. Le jeu n'intègre pas de support de l'antialiasing qui est donc activé par les panneaux de contrôle des pilotes AMD et Nvidia. Le patch 1.0.3 est installé.


Dans ce premier test, le CrossFire X est peu efficace. Les gains sont réduits par rapport à la Radeon HD 6970 ce qui donne un gros avantage aux GeForce avec antialiasing 4x. Le quad s'avère également moins performant que le tri CrossFire X. De leur côté les GeForce sont cependant très peu performantes avec antialiasing 8x, souffrant probablement d'un déficit de mémoire.

Pour éviter toute tricherie, les développeurs de Starcraft 2 interdisent l'utilisation du surround gaming.


Page 6 - Mafia II

Mafia II

Le moteur de Mafia II confie la gestion de la physique aux bibliothèques PhysX de Nvidia et en profite pour proposer un niveau de détails physiques élevé qui peut être partiellement accéléré par les GeForce.

Pour mesures les performances, nous utilisons les benchmark intégré et toutes les options graphiques sont poussées à leur maximum à l'exception des effets PhysX accélérés par le GPU :


Les GeForce prennent ici un gros avantage, profitant d'une part d'une limitation CPU qui semble plus importante sur les Radeon et d'autre part d'un quad CrossFire X inefficace.


Mafia II est capable de détecter qu'une grande surface d'affichage est liée à l'utilisation de 3 moniteurs, et reporte d'ailleurs 3x 1920x1080 et non 5760x1080, ce qui lui permet d'adapter automatiquement l'interface. Pour une raison inconnue, cette détection échoue cependant avec le couple Radeon HD 6990 + Radeon HD 6970 (triple CrossFire X) ainsi qu'avec la paire de GeForce GTX 590. Sans cette détection, l'interface est inutilisable et le rendu du mode benchmark ne se fait que sur un écran.

Du côté des GeForce, l'activation de l'antialiasing est sans effet. Nous supposons que Nvidia en bloque l'activation dans ses pilotes pour éviter les effets d'un manque de mémoire important.


Page 7 - Bulletstorm

Bulletstorm

Bulletstorm fait partie des meilleurs jeux du moment. Bien qu'il se contente de DirectX 9, il propose un rendu plutôt sympathique, basé sur la version 3.5 de l'Unreal Engine.

Toutes les options graphiques sont poussées au maximum (high) et nous mesurons les performances avec Fraps.


Les Radeon s'en tirent plutôt bien dans ce jeu, particulièrement avec antialiasing 8x. Le quad CrossFire X n'apporte cependant rien du tout par rapport à tri CrossFire X.


Avec antialiasing 8x, les GeForce manquent clairement de mémoire en surround.


Page 8 - Crysis 2

Crysis 2

Crysis 2 reprend une évolution du moteur de Crysis Warhead optimisée pour gagner en efficacité. Le jeu propose peu d'options graphiques et il faut se contenter de 3 profils principaux : haut, très élevé et extrême. Nous avons testé le mode extrême qui inclut de l'antialiasing 4x ainsi que ce même mode extrême avec l'antialiasing désactivé via la modification du fichier de commandes.

Nous mesurons les performances avec Fraps sur la version 1.1 du jeu. Notez que 3 semaines après la sortie de Crysis 2, AMD ne propose toujours pas de profil CrossFire X universel. Après une longue attente, AMD a fini par sortir, discrètement via un site tiers, un profil peu optimisé et limité à la version Steam. Une nouvelle version du profil (11.3 CAP3) est sortie cette semaine, sans aucun détail et encore une fois discrètement. Ce profil s'est avéré être sans effet de notre côté. Etant donné que sans profil adapté les gains avec CrossFire X sont nuls, nous avons renommé l'exécutable en fear.exe de manière à forcer l'utilisation du profil d'un autre jeu. Une solution temporaire qui ne garanti cependant pas le meilleur niveau de performances ni l'absence de bugs.


Les systèmes tri et quad SLI prennent facilement les devants sur les systèmes CrossFire X, profitant depuis la sortie du jeu d'un profil adapté.



Page 9 - Crysis Warhead

Crysis Warhead

Malgré la sortie de Crysis 2, Crysis Warhead reste une référence au niveau des performances des cartes graphiques. Nous le testons dans sa version 1.1 hotfix, en 64 bits et en mode « Enthousiast ».


Les Radeon HD 6900 prennent ici les devants, principalement avec FSAA 8x, mode dans lequel elles profitent de leur 2 Go de mémoire alors que chaque ajout de GPU fait office de décélérateur du côté des GeForce.


En 5760x1080 AA8x, 2 Go semble également insuffisant.


Page 10 - Far Cry 2

Far Cry 2

La suite de Far Cry n'en est pas réellement une puisque Crytek était à l'origine du premier épisode. La licence appartenant à Ubisoft c'est ce dernier qui s'est chargé de son développement, Crytek optant alors pour Crysis. Pas facile de reprendre l'héritage de révolution graphique qui accompagne Far Cry, mais les équipes d'Ubisoft s'en sont bien tirées même si l'aspect graphique n'est pas aussi abouti que celui de Crysis. Le jeu est aussi moins gourmand ce qui n'est pas plus mal. Il supporte DirectX 10.1 pour améliorer les performances des cartes compatibles. Nous avons installé le patch 1.02 et utilisé le mode de qualité graphique « ultra élevé ».


Alors que les GeForce sont traditionnellement devant les Radeon dans Far Cry 2, avec les pilotes les plus récents, elles semblent souffrir d'une limitation CPU plus importante.


En surround, la situation s'inverse et ce sont les Radeon qui sont limitées à 69 fps, laissant une large avance aux GeForce.


Page 11 - H.A.W.X.

H.A.W.X.

H.A.W.X. est un jeu d'action qui se passe dans les airs. Il utilise un moteur qui prend en charge DirectX 10.1 pour optimiser le rendu. Parmi les effets graphiques supportés, notons la présence de l'occlusion ambiante qui est poussée à son maximum tout comme les autres options. Nous utilisons le benchmark intégré et le patch 1.2 est installé.


Le multi-GPU apporte des gains conséquents dans ce jeu bien que vu le niveau de fps ils soient peu utiles en pratique.


En surround H.A.W.X. est limité à l'antialiasing 2x.


Page 12 - Battleforge

BattleForge

Premier jeu à supporter DirectX 11, ou plus précisément Direct3D 11, il nous était difficile de ne pas l'intégrer à ce test. Une mise à jour déployée en septembre 2009 a en effet ajouté le support de la nouvelle API de Microsoft à BattleForge.

Ce sont les Compute Shaders 5.0 qui sont ici exploités par les développeurs pour accélérer le traitement du SSAO, soit de l'occlusion ambiante. Par rapport à l'implémentation classique, via les Pixel Shaders, la technique permet d'exploiter plus efficacement la puissance de calcul disponible en saturant moins les unités de texturing. BattleForge propose deux niveaux de SSAO : High et Very High. Seul le second, appelé HDAO (High Definition AO), exploite les Compute Shader 5.0.

Nous avons utilisé le benchmark intégré au jeu et installé la mise à jour 1.2 build 304941.


Les GeForce sont ici très performantes, mais limitées par leur fillrate, ce qui explique le coût presque nul lorsque l'antialiasing est activé. CrossFire X et SLI apportent ici des gains importants.


Etrangement, sans antialiasing les performances des Radeon HD 6990 en quad CrossFire X sont relativement mauvaises.


Page 13 - Civilization V

Civilization V

Plutôt réussi visuellement, Civilization V exploite DirectX 11 d'une part pour améliorer la qualité et optimiser les performances du rendu des terrains grâce à la tessellation et d'autre part implémente une compression spéciale des textures grâce aux compute shader, compression qui permet de garder en mémoire les scènes de tous les leaders. Cette seconde utilisation de DirectX 11 ne nous concerne cependant pas ici puisque nous utilisons le benchmark intégré sur une carte de jeu. Nous zoomons légèrement de manière à réduire la limitation CPU qui est très forte dans ce jeu.

Tous les détails sont poussés à leur maximum et nous mesurons les performances avec ombres et réflexions. Le patch 1.2 est installé.


Les GeForce s'en tirent ici très bien alors que le tri et le quad CrossFire X sont peu efficaces.

Bien que Civilization V supporte le surround gaming, ce n'est malheureusement pas le cas de son outil de benchmark intégré.


Page 14 - S.T.A.L.K.E.R. Call of Pripyat

S.T.A.L.K.E.R. Call of Pripyat

Cette nouvelle suite de S.T.A.L.K.E.R. repose sur une évolution du moteur, en version 1.6.02, et supporte Direct3D 11 qui est exploité d'une part pour améliorer les performances et d'autres part la qualité avec en option des ombres et des éclairages plus détaillés ainsi qu'un support de la tessellation.

Le mode de qualité utilisé est maximum et nous avons activé la tessellation. Le jeu ne supporte pas l'antialiasing 8x. Notre scène de test représente 50% en extérieur et 50% en intérieur et dans ce dernier cas nous sommes face à plusieurs personnages.


Pour une raison inconnue, le jeu plante systématiquement au chargement lorsque le quad CrossFire X est utilisé. Nvidia a considérablement amélioré les performances avec ses derniers pilotes, ce qui permet aux GeForce de prendre une large avance en multi-GPU.


Il en va de même en mode surround. Vous remarquerez cependant que le coût de l'antialiasing est plus faible du côté des Radeon.


Page 15 - F1 2010

F1 2010

Dernier né chez Codemaster, F1 2010 reprend le même moteur que DiRT 2 et supporte ainsi DirectX 11, via le patch 1.1 que nous avons bien entendu installé.

Pour mesurer les performances, nous poussons toutes les options graphiques à leur maximum et utilisons l'outil de test intégré sur le circuit de Spa-Francorchamps avec une seule F1.


Dans F1 2010, les Radeon sont particulièrement mais sont limitées par le CPU en multi-GPU.


Nous retrouvons également une forte limitation CPU en surround. Difficile de savoir si le tri et le quad GPU sont efficaces dans ce jeu.


Page 16 - Metro 2033

Metro 2033

Probablement le jeu le plus lourd du moment, Metro 2033 met à genoux toutes les cartes graphiques récentes. Il supporte GPU PhysX, mais uniquement pour générer des particules lors des impacts, un effet plutôt discret que nous n'avons donc pas activé pour les tests. En mode DirectX 11, il affiche des performances identiques au mode DirectX 10 mais propose 2 options supplémentaires : la tessellation pour les personnages et un effet de champ (Depth of Field) très évolué et très gourmand.

Nous l'avons testé en mode DirectX 11, avec une qualité très élevée et la tessellation activée. Les modes testés sont : pas d'antialiasing, MSAA 4x et MSAA 4X + Depth of Field, Metro 2033 ne supportant pas l'antialiasing 8x.


Les Radeon profitent de leur mémoire de 2 Go pour prendre l'avantage quand le Depth of Field est activé.


En surround les Radeon prennent cette fois l'avantage simplement avec antialiasing 4x. Une fois le Depth of Field activé, elles aussi se retrouvent à cours de mémoire.


Page 17 - Récapitulatif des performances

Récapitulatif
Bien que les résultats de chaque jeu aient tous un intérêt, nous avons calculé un indice de performances en nous basant sur l'ensemble de résultats et en attachant une importance particulière à donner le même poids à chacun des jeux. Nous avons exclu S.T.A.L.K.E.R. Call of Pripyat de ces résultats étant donné que nous n'avons pas pu le faire tourner en quad CrossFire X. Nous avons également exclu Mafia II en mode surround puisqu'il ne supporte pas ce mode sur toutes les solutions testées.

Nous avons attribué un indice de 100 à la GeForce GTX 590 en 2560x1600 AA4x :


Maintenez la souris sur le graphe pour classer les cartes par performances en 2560x1600 AA4x.

Globalement, ce sont les 3 GeForce GTX 580 qui remporte le match, mais d'une courte tête par rapport aux 2 GeForce GTX 590. Si le quad CrossFire s'est montré globalement moins efficace que le quad SLI, les Radeon HD 6990 profitent cependant de leur mémoire de 2 Go pour prendre la tête avec antialiasing 8x.



Maintenez la souris sur le graphe pour classer les cartes par performances en 5760x1080 AA4x.

En surround gaming également, alors que le quad CrossFire X n'apporte que peu de gains par rapport au tri CrossFire X, les Radeon profitent de leur mémoire de 2 Go pour prendre la tête dès que l'antialiasing 4x est de la partie.


Page 18 - Tri & Quad : scaling en 2560x1600

Tri & Quad : scaling en 2560x1600
Nous avons récapitulé les gains obtenus dans les différents jeux par le tri et le quad GPU, par rapport au bi GPU :


[ NoAA ]  [ AA 4x ]  [ AA 8x ]


Si le tri GPU apporte des gains assez proche entre les solutions AMD et Nvidia, le quad GPU est par contre nettement plus efficace du côté des GeForce bien qu'avec antialiasing celles-ci souffrent d'un manque de mémoire dans certains jeux avec antiliasing 8x ou avec le Depth of Field dans le cas de Metro 2033.


Page 19 - Tri & Quad : scaling en 5760x1080

Tri & Quad : scaling en 5760x1080
Nous avons récapitulé les gains obtenus dans les différents jeux par le tri et le quad GPU, par rapport au bi GPU :


[ NoAA ]  [ AA 4x ]  [ AA 8x ]


En surround gaming, le quad SLI permet également de plus gros gains que le quad CrossFire X. Malheureusement, il souffre dans beaucoup plus de cas d'un manque de mémoire.


Page 20 - Conclusion

Conclusion
Arrivés au terme de ce dossier, il est difficile de ne pas avoir un avis mitigé sur les résultats du quad GPU. La réalité est en effet bien plus compliquée que les quelques cas au scaling presque parfait exploités dans les documentations d'AMD et de Nvidia.

Entre les jeux qui donnent de très bons résultats mais peu utiles en pratique compte tenu d'un niveau de performances largement suffisant en bi-GPU, les jeux qui saturent la mémoire des systèmes multi-GPU, les jeux limités par le CPU et les jeux qui ignorent le quatrième GPU, seules quelques-uns trouvent réellement une utilité dans tels systèmes graphiques extrêmes. C'est le cas des Crysis, de S.T.A.L.K.E.R. Call of Pripyat et de Metro 2033 en 2560x1600 avec antialiasing, rejoints par Battleforge et en partie par Bulletstorm et F1 2010 en surround gaming. Bien entendu, l'intérêt tombera à néant si votre écran se contente du full HD.


S'il est difficile d'être complètement convaincus par une des solutions testées, il en est une qu'il est facile d'exclure d'emblée : le quad CrossFire X à base de 2 Radeon HD 6990. C'est en effet la solution la moins efficace à nos yeux, en cause des pilotes qui ont du mal à permettre de profiter du 4ème GPU. Cette solution pose également un problème acoustique de taille : nous n'avons jamais eu à tester un système aussi bruyant que celui-là, et pourtant nous nous sommes contentés du bios « basse consommation »… A moins de viser du watercooling ou d'être fanatiques « de chaussures trop petites qui font du bien quand on les retire », après quelques minutes de jeu l'arrêt de la machine vous procurera le même effet, passez votre chemin.

Associer une Radeon HD 6970 à une Radeon HD 6990 est selon nous plus intéressant à l'heure actuelle, d'autant plus que le budget s'en retrouve quelque peu réduit. Malheureusement ce système reste lui aussi à un niveau de nuisances sonores plutôt élevé, la Radeon HD 6990 ne faisant pas dans la discrétion.

Du côté de Nvidia, les GeForce GTX 580 en 3-way SLI et les GeForce GTX 590 en SLI affichent une prestation similaire, avec un petit avantage aux premières, le rendement du tri GPU étant de manière logique plus élevé que celui du quad GPU. Pour départager ces systèmes, c'est avant tout sur le format qu'il faudra se pencher. Les GeForce GTX 580 occupent ainsi 6 slots et ont besoin d'une carte-mère adaptée mais expulsent l'air chaud en dehors du boîtier alors que les GeForce GTX 590 se contentent de 4 slots et de toute carte-mère compatible SLI mais n'expulsent qu'une partie de l'air chaud. Petit avantage de ces dernières, attribuer un des GPUs au traitement de GPU PhysX ne monopolise que 25% de la puissance de calcul contre 33% pour les GeForce GTX 580.

Si notre préférence irait vers une de ces solutions Nvidia, elles souffrent cependant d'un défaut important : une mémoire limitée à 1.5 Go. Bien que cette quantité de mémoire reste relativement élevée, elle est insuffisante dans les situations extrêmes… soit dans les situations qui ont le plus besoin d'une telle puissance graphique. Il n'y a donc aucune solution graphique extrême à conseiller, mais plusieurs options imparfaites entre lesquelles il vous faudra faire un choix suivant l'utilisation visée et accepter l'incertitude quant au comportement dans de futurs jeux…

Terminons par insister une nouvelle fois sur la problématique des profils spécifiques à chaque jeu vidéo, qui restent malheureusement nécessaires. Alors que les développeurs semblent peu s'intéresser au multi-GPU, AMD et Nvidia ne sont toujours pas parvenus à mettre en place des solutions génériques robustes pour supporter le multi-GPU. L'utilité du multi-GPU dépend ainsi en grande partie de la réactivité avec laquelle les deux fabricants peuvent proposer de tels profils. Si Nvidia s'en sort plutôt bien, force est de constater qu'AMD a encore de très gros progrès à faire, voire une politique à revoir. Quand bien même un développeur n'aurait pas été coopératif en amont, plus de 3 semaines après sa sortie, ne pas proposer de profil complètement fonctionnel pour un jeu tel que Crysis 2 est inacceptable.


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