Profesionální grafické karty FirePro řady W, dnes W5000 - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

4. září 2013, 20.54 | Už dávno neplatí, že je jen jeden výrobce profesionálních grafických karet. Stávající generace těchto karet je v případě AMD i NVidia vyráběna shodně 28nm procesem a jedná se o produkty velmi zajímavé. Měli jsme příležitost oťuknout Quadro K5000 a dnes se podíváme na nejslabšího zástupce AMD FirePro řady W – W5000. Malá karta velkých možností. Ale nejen o tom je tento článek. Berte ho jako první díl srovnávacího seriálu celé řady karet AMD FirePro W...

Psal jsem to již několikrát, ale profesionální grafické karty mají svým zpúsobem velmi zvláštní postavení. V jistém smyslu je mnozí mohou označit za předraženou zbytečnost, ale často nabízejí technologie, které jinak nedostanete ani v případě velmi drahých herních high-endů. Nějaký příklad? Například více než 8bitový výstup na kanál a to na více panelů. Pokud o barvy opravdu jde (například ve Photoshopu), pořídíte si profesionální monitor s vyšší bitovou hloubkou. Jenže umí vaše karta dodat monitoru data v potřebné bitové hloubce? A co když je takových panelů více, to už může být problém, protože i kdyby nakrásně herní karta dodávala data s vyšší bitovou hloubkou (čemuž tak není, protože Display port sice podporuje vyšší bitovou hloubku, ale to neznamená, že v této hloubce umí karta vysílat), pohříchu je ve výbavě (většinou) jen jeden výstup DisplaPort.

Ono toho je více, například Quad-buffer stereo a další (pro realtime zobrazení 3D v editoru), z běžně uchopitelných hledisek má ale více display portů (s podporou vyšší bitové hloubky) asi nejvyšší prioritu, nemluvě o případné možnosti práce na více panelech a vyšším rozlišení, než mají podobní herní soukmenovci. Výhodou může být vyšší jistota dobrého nákupu, funkčnosti hardware (ale nespojovat s ovladači – i když dnes mne už netrápily a to je dobře) a také vyšší živostnost produktu s obecně delší zárukou. Profi karty od AMD mají záruku 3 roky, v případě zeleného týmu NVidia tomu je obdobně.

Mimochodem, profesionální karta od AMD, jak se to rýmuje? Není přeco jenom Quadro zavedená značka? Upřímně, je, ale na druhou stranu hovoří pro AMD několik faktorů, které nejsou vůbec nezajímavé. Stejně tak ale i pro NVidia. Ostatně, pojďme si to rozklíčovat...

AMD +

- nižší cena než v případě NVidia ve stejné třídě (často i násobně)

- výrazně vyšší flexibilita v případě, že je ve vašem portfoliu možnost využití technologie OpenCL

- obecně v dané třídě o něco (ne vždy) vyšší výbava než v případě Nvidia. Míněno jak v potenciálu RAM, tak možnostech výstupů a podobně

- stále se rozšiřující podpory OpenCL, jak v oblasti 3D grafiky, tak v oblasti střihu a kompozice (Adobe Premiere Pro CC, Sony Vegas)

- vysoký výkon (v dané třídě) v single preccision i double precission

AMD -

- jakkoli je OpenCL univerzální, jsou aplikace využívající technologii NVidia CUDA technologicky dále a mají vyšší možnosti využití potenciálu využití výkonu grafické karty

- podstatně nižší povědomí veřejnosti, v historii někollikráte podpořené omyly v ovladačích (momentálně jsem ale spokojený, opakuji...)

- OpenCL technologie obecně hůře multiplikují výkon v případě, že máte k dispozici více karet (lze předpokládat že tak tomu je dočasu, mám jisté interní informace, že některé tyto systémy se v tomto směru rozvíjí)

NVidia +

- povědomí značky

- výborný provoz (obecně je stávající generace 28nm procesu mírně efektivnější v případě Nvidia, což je ale dáno jistou daní – viz níže)

- široká podpora platformy CUDA, kde není CUDA platformy OpenCL

- high-endový model má bezprecedentní výpočetní výkon v oblasti CUDA

- vysoké rychlosti zobrazení

- ovladače (historicky míněno)

NVidia -

- cena, ta je většinou v dané třídě podstatně vyšší než v případě AMD

- v současné době, mimo nejvyššího modelu, poměrně nízký výpočetní výkon i v CUDA (generace Kepler mimo rodinu čipu GK 110)

- v současnosti velmi nízký výkon OpenCL

- bod 3 vyplývá z nízkého výkonu v Single precision a hlavně velmi nízkého výkonu v Double precision (mimo opět vyčnívající K6000 postaveném na čipu GK 110)

Pro koho se tedy rozhnout? Vše vždy vyplývá na tom, co potřebujete a jaké aplikace máte ve svém portfoliu. Volba rozhodnutí by měla být založená na následujících kritériích (váhy si ale musíte stanovit sami):

Předpokladem je, že mám 10bit monitor (a nebo více, v mém případě již starší NEC PA241W + staré 8bit EIZO), anebo potřebuji technologii, kterou profi karty podporují (Quad buffer stereo a další). Nebo chci mít prostě jistotu hadrare se servisem, případně výměnou, certifikovaný produkt pro svou aplikaci a nebo slušný hardware s nižším příkonem a laděný pro práci...

Lze tvrdit, že v oblasti zobrazení jsou karty NVidia i AMD Quadro/FirePro výkonnostně v dané třídě podobné (orientační ceny viz níže), je vhodné si zjistit, zda jsou vaše aplikace obecně pro danou kartu certifikované. Více viz odkazy na oba výrobce.

V případě, že je vaše aplikace exkluzivně CUDA, pak jedině kartu NVidia

Pokud je vaše aplikace CUDA i OpenCL (například Adobe Premiere CC, Indigo renderer), pak je vhodné zvážit, co je pro vás vhodnější. Všechny karty Quadro vyjma současné nejlepší z nich – K6000 mají relativně nízký výkon v CUDA a velmi nízký výkon v OpenCL (v dané cenové hladině i 3× nižší). Pak se může projevit i obecně méně výkonné OpenCL na AMD kartě jako rychlejší než CUDA na NVidia Quadro (vyjma K6000).

Pokud je daná aplikace výhradně OpenCL, pak určitě AMD pro vysoký výkon v tomto standardu.

Ještě než přejdeme k samotné recenzi, ostatně je to vlastně pilotní blok celé sady recenzí, tak komparace cen obou táborů a vymezení „kdo na koho“ (stávající 28nm generace).

NVidia

NVIDIA Quadro K600, 1GB DDR3, PCIe ×16, 192 CUDA jader, jádro GK 107, 1× DVI, 1× DisplayPort, cena oklolo 4200 Kč s DPH.

NVIDIA Quadro K2000, 2GB GDDR5, PCIe ×16, 384 CUDA jader, jádro GK 107, 1× DVI, 2× DisplayPort, cena pod 10 000 Kč s DPH.

NVIDIA Quadro K4000, 3GB GDDR5, PCIe ×16, 768 CUDA jader, jádro GK 106, 1× DVI, 2× DisplayPort, cena okolo 19 300 Kč s DPH.

NVIDIA Quadro K5000, 4GB GDDR5, PCIe ×16, 1536 CUDA jader, jádro GK 104, 2× DVI, 2× DisplayPort, cena pod 42 000 Kč s DPH.

NVIDIA Quadro K6000, 12 GB GDDR5, PCIe 3.0 ×16, 2880 CUDA jader, jádro GK 110 (výpočetní ala Tesla), 2× DVI, 2× DP 1.2, 1× Optional Stereo, cenovka zatím není známa, odhaduje se někde mezi 5000 až 7000 USD (Anandtech.com).

AMD

AMD FirePro W5000, 2GB GDDR5, PCIe ×16, 768 stream jader, jádro Pitcairn, 1× DVI, 2× DisplayPort, cena okolo 11 000 Kč s DPH.

AMD FirePro W7000, 4GB GDDR5, PCIe ×16 3.0, 1280 stream jader, jádro Pitcairn, 4× Display port, cena okolo 14 600 Kč s DPH.

AMD FirePro W8000, 4GB GDDR5, 1792 stream jader, jádro Tahity, 4× Display port, cena okolo 32 600 Kč.

AMD FirePro W9000, 2048 stream jader, jádro Tahity, 6× DisplayPort mini, cena okolo 3300 USD, tedy v přepočtu asi 66 000 Kč.

AMD FirePro karty byly cenově nasazené na starší Quadro od NVidia (rodina Fermi), ale lze tvrdit, že cenově to vychází takto:

FirePro W5000 proti Quadro K2000

FirePro W7000 proti Quadro K4000

FirePro W8000 proti Quadro K5000

Nad touto hranicí se osamoceně pohybuje FirePro W9000 s cenovkou okolo 66 000 Kč a ještě nad ní, a to výrazně, je Quadro K6000 s cenou (předpokládanou!!!) okolo 100 až 140 tisíc korun.

FirePro W5000

A k dnešní kartě. Předchodce této karty byla karta označená jako V5900, což byla poměrně malá karta osazená 2 GB GDDR5 se slušnou výbavou (na tehdejší dobu) a cenou okolo 8600 Kč s DPH. Karta byla vyrobena starším 40nm procesem a patřila svou architekturou mezi čipy Cayman, tedy odvozena byla od řady 6900, měla však jen 512 stream procesorů, což se projevilo na poměrně malém výkonu OpenCL (Luxmark 2 benchmark podal výkon okolo 234, komparační Quadro 4000 na stejném počítači při stejných podmínkách – takty CPU a pod 295). Byla to tedy karta dvou tváří, příjemných provozních vlastností, slušných vlastností editoru a na svou dobu dobrým potenciálem RAM, na stranu druhou opravdu nízkým výkonem OpenCL.

FirePro W5000 je proti tomu podstatně vyváženější. Na to, jak maličká karta je, je velmi dobře vybavená ve smyslu výstupů (dva Displayporty + DVI), 2 GB GDDR5 (tedy rychlejších pamětí než stále ještě časté GDDR3), bez dodatečného napájení, je slušně rychlá v editoru (viz Cinebench) a je také, na svou velikost, velmi rychlá v OpenCL. Ostatně, viz LuxMark i praktické použití v Indigo a Adobe Premiere Pro CC.

Balení

Balení karty je klasické ve smyslu AMD. Tedy bílý box s označením karty (AMD FirePro workstation graphics W5000). Na obalu jsou tři panely, v popředí dračí ocas, který má na samotných panelech přecházet do poly mesh. Záměrně říkám že má, protože grafik který obal dělal v životě polygony neviděl. Slogan zní: buďte bez limitu – když se počítá každá drobnost... Z druhé strany je výpis základních charakteristik karty a také je karta vyfocená.

Tedy, obsah je důležitější než obal...

Samotný bílý karton je jen pláštěm, uvnitř je kartonová krabička s masivní molitanovou (tedy polyuretanovou, jistě že, molitan je jen obchodní označení téhož) vystýlkou. Uložená karta je doplněná Crossfire můstkem, redukčním kabelem DisplayPort – DVI, což je podle mého stav, jaký má být. Tedy co nejvyšší možná výbava vyšším standardem, kdy převod níže je možný vždy. Poslední drobností je výstup na stereo umístěný do separátního panýlku montovaného samostatně...

Obsah balení je dále doplněn univerzálním quick startem a to je opravdu všechno.

Tedy pojďme dát kartu do počítače a zjistit si, jaké jsou její parametry v kostce.

Základní specifikace

Již víme, že je karta vyráběna v současné době standardním 28nm procesem. Patří při tom do stejné rodiny, do které patří také Radeon HD 7850 a HD 7870 GHz Edition. Proti svým herním bratrům je ale karta jinak laděná, vybavená a také počet jejích stream jader je nižší. Tyto Radeony mají až 1280 stream jader (7870). Naše testovaná karta má 768 stream jader, jádro běží v klidu na 300 MHz, v případě maximální zátěže na 825 MHz, paměti (jejich chrakteristiky jsme již zmínili) na 150 a 800 MHz. Je skoro pravidlem, že profesionální karty jsou laděné níže, aby nedošlo k jejich odchodu do věčných lovišť předčasně. Z dalších podstatných parametrů snad šíři sběrnice (256 bitů), šíře pásma 102,4 GB/s a také informace o Single Precission a Double Precision (podstatné zejména pro oblast výpočtů, jakkoliv se podle informací vývojářů – Indigo – většinou stejně využívá zejména Single precision). Hodnota SP je – 1.3 TFLOP (tera) a DP 79.2 GFLOPs (giga) výkonu na plovoucí čárce. Podstatná je také hodnota nejvyššího rozlišení na DisplayPortu 1.2, která je 4096 × 2160, v případě DP 1 2560x1600 a stejně tak v případě DVI. Více o těchto standardech zde: http://en.wikipedia.org/wiki/Displayport

Mimochodem, porovnejme si tuto hodnotu s konkurenčním Quadrem K2000 (které jak víme je stavěné hlavně na zobrazení, tedy není to srovnání zcela korektní, přesto jistě napadne skoro každého). SP Quadra K2000 je 733 GFLOPs (DP jsem přes veškerou snahu nenašel, ale lze důvodně předpokládat, že se bude opakovat situace z testu K5000). Maximální rozlišení tohoto Quadra je na DP standardu 1,2 max 3840 × 2160 bodů.

K podstatným informacím ještě patří maximální přikon. Ten je maximálně 75 W. To je velmi příznivá hodnota. Mimochodem, teplota jádra mi nikdy nepřešla přes 55 °C a výkon chladiče přes 25 %.

V pracovním procesu

S kartou jsem žil déle než jeden měsíc a byla to velmi pozitivní zkušenost. V CINEMĚ 4D R15 i starší verzi R14 byly zapomenuty přehmaty s ovladači a vše fungovalo vynikajícím způsobem. Žádná ztráta zobrazení a změna objektů do černé plochy a podobně. Nic takového. OpenGL se chovalo velmi dobře a bez potíží, příjemné je, že neklesá výkon editoru s vyšší hodnotou vyhlazení. Rychlost byla již zmíněně perfektní a vše fungovalo jak mělo. Zpracoval jsem s kartou několik zakázek a vše bylo bez zaškobrtnutí.

Ovladače se obecně chovaly velmi dobře, bez potíží a obligátně příjemnou je podpora 10 bitů, kterou na svém NECu PA241W rád v Adobe Photoshopu využívám. Nejsem stereographer, tedy netestoval jsem stereo možnosti. Ovladače, Catalysty se chovaly velmi dobře a veškeré nastavení je poměrně přehledné, jen v případě využití 10 bit nezapomeňte tuto vlastnost nastavit i v ovladačích samotných. Tuto volbu najdete v položce FirePro/FirePro settings, pro využití v Adobe Photoshopu pak v nastavení programu Úpravy > Předvolby > Všeobecné > Výkon (čtvrtá položka vlevo).

Informace o podporovaných technologiích v Adobe Photoshopu je na webu helpx.adobe.com.

Další aplikace, ve kterých byla karta využita, jsou již otázkou testů, tedy Indigo renderer a také Adobe Premiere Pro CC. O tom si tedy ještě povíme.

Nyní snad jen k tomu, co jsem zaznamenal. Karta je poměrně tichá, ale přesto je slyšitelný větráček, a to možná spíše díky ne úplně příjemnému zvuku, než jeho intenzitě. Možná je to dáno frekvencí otáček větráku, či jeho konstrukcí, přesto, resumé je, karta je poměrně tichá, přesto když už slyšíte větrák, není to neutrální šum. Místo toho alespoň mne poněkud ruší. To může být otázka subjektivní či souhry „hluku“ mého počítače.

Jediný problém s ovladači jsem zaznamenal tehdy (není pravidlo, nepodařilo se mi nalézt klíč kdy se tak děje), když se pro úsporu vypnuly oba monitory a já je opět chtěl probudit k životu. Zpravidla se probral jen monitor sekundární, primární nepřijal signál. Bylo nutné jej vypnout a zapnout, aby jej karta znova indentifikovala. Pak se ale probral a fungoval nadále bez potíží.

K testům

Všechny testy jsou porovnávané s Quadrem 4000 (minulá generace – Fermi), které je sice starší, ale Fermi má obecně vyšší potenciál ve výpočtech než všechna jádra Kepler mimo GK110 a tak je porovnání poměrně směrodatné už proto, že vyzyvatelem W5000 není K4000 (následník 4000), ale taktéž malá a úsporná K2000, která má (podle informací o architektuře karty) cca 55–60% výpočetní potenciál K4000 a ta má opět cca 55–60 % potenciálu K5000, kterou jsem měl možnost testovat. Tato karta (K5000) byla ve výpočtech většinou asi 2× rychlejší než Quadro 4000. Ve výpočtech lze tak anticipovat, že K4000 bude mít v praxi podobný výpočetní potenciál jako starší 4000.

Cinebech 11,5

Ohledně Cinebench 11,5 jsme si již řekli několikráte, není zde kritériem množství potenciálu RAM grafické karty, protože Cinebench potřebuje jen okolo 100 MB. Tedy možnosti karty jsou nechané ladem. Při výpočtech a nebo při texturování je tomu ale už naprosto jinak. Pojďme si to tedy vyzkoušet.

Výsledná hodnota testu Cinebench provozovaném na procesoru AMD FX 8350 přetaktovaném na 4,4 GHz (deska je Asus Crossfire Formula V) je přes 77 FPS a to je na takovouto maličkou kartu vynikající výsledek. Bohužel není úplně komparativní s dalšími testy které jsem dělal dříve, protže tyto testy proběhly na procesoru Thuban 1100 (také přetaktovaném), který měl nižší výkon i na jedno jádro a výkon na jedno jádro CPU má značný vliv i na výkon v editoru. Daší karty si tedy budeme testovat na stejném počítači, aby byly komparace směrodatné.

Výsledek

Cinebench R11,5 AMD FirePro W5000 + CPU FX 8350 4,4 GHz, 75,59 fps

Cinebench R11,5 Nvidia Quadro 4000 + FX 8350 4,4 GHz 77,53 fps max,

Zhodnocení: OpenGL není pro kartu vůbec problém a v Cinebenchi se chová velmi podobně jako stará 4000 (jak jsme řekli, ta však spadá do vyšší úrovně). Jsou si s rozdílem 2 fps podobné. A to je v podstatě zanedbatelný rozdíl s tím, že 28nm nabízí podstatně vyšší kvalitu provozu (úspornost, hlučnost, 4000 je poměrně hlučná a hodně topící karta s teplotami jádra okolo 90 °C proti cca 50–55 max. u W5000).

Adobe Premiere Pro CC

Adobe Premiere Pro CC, na rozdíl od starších verzí, podporuje mimo technologie CUDA i OpenCL. A to je velmi podstatné. Jedná se o podporu v rámci přehrávače Mercury player, který je použit pro náhled videa a také případně pro výpočet tohoto videa (podle nastavení v exportu). Pokud máte ativní v Mercury playeru grafickou kartu, pak je tento stav znázorněn žlutou barvou nad časovou stopou, pokud jen procesor, je barva červená.

Při testu jsem si vyexportoval zafiltrované rodinné video, které jsem zkrátil na 1500 snímků při framerate 25 fps. Rozlišení bylo 1920x1080 a export byl jako zdroj (bez půlsnímků). Časy jsou extrémně zajímavé:

Délka výpočtu

AMD FirePro + FX 8350 4,4 GHz 0:03:05

FX 8350 4,4 GHz 00:19:35

Při využití OpenCL byl výpočet 6,35× rychlejší!

Nvidia Quadro 4000 CUDA + FX 8350 4,4 GHz 0:03:02

A stejný výsledek s CUDA a Quadrem 4000. Opět platí to, co u Cinebench.

Poznámky:

Seznam podporovaných karet.

Seznam podporovaných efektů.

Video

CINEMA 4D – Indigo renderer – Cindigo, scéna s teploměry.

Tento test probíhal při využití renderovacího enginu Indigo přímo implementovaného jako plugin do CINEMY 4D. Jednalo se o verzi 3.4.19. Ve scéně jsou dva různě barevné high poly teploměry, scéna je bez textur (jen barvy), osvětlená dvěmi plošnými světly. Pro možnost odečtu jsem nastavil koncovou hodnotu Halt samples per pixel na 300.

Délka výpočtu

AMD FirePro W5000 + FX 8350 4,4 GHz 00:03:27

FX 8350 4,4 GHz 00:04:48

Nvidia Quadro 4000 CUDA + FX 8350 4,4 GHz 0:03:34

Nvidia Quadro 4000 OpenCl + FX 8350 4,4 GHz 0:03:38

V tomto případě o prsa vyhrává W5000, ale je to o fous podobně velký, jako v předešlém případě, kdy vedla starší Quadro 4000. Není tedy asi potřeba se nad tímto výsledkem výrazně pozastavovat. Zajímavé ale je něco jiného, co přímo nesouvisí s testem samotné karty. A to, že možnosti akcelerace pomocí karty nejsou v případě Indiga příliš velké. Ono se to má brzy změnit, status quo ale není příliš potěšitelný (pro vývojáře a uživatele). Mimochodem, rozdíl potenciálu CUDA/OpenCL není v případě této scény velký, ba skoro zanedbatelný.

Ale, tak jako tak není přínos karty malý. Ono, zkrátit výpočet o nějakých 28 % není vůbec špatné. Míra zhodnocení, jakou má například IRay (nový, nikoli řada 2) je však velmi těmto výsledkům vzdálená. Jak jsme řekli, má se to změnit ve prospěch vyšší účinnosti karet...

Indigo renderer (standa alone) – květina

I další test je bez textur, jen s HDRi mapou a pak opět plošnými světly. Tématem je „sklo“, respektive kapalina. Výsledek je velmi podobný jako dříve, jen rozdíl je již maličko vyšší a ve prospěch FirePro. Nikoliv výrazně... Zajímavostí je, že je výpoet OpenCL na Quadru rychlejší než na CUDA. To je dost netypické. Pro odečet jsem nastavil koncovou hodnotu Halt samples per pixel na 300.

Zpět k FirePro. Úspora času s OpenCL a FirePro je více než 30%.

AMD FirePro W5000 + FX 8350 4,4 GHz 00:02:01

FX 8350 4,4 GHz 00:03:05

Nvidia Quadro 4000 CUDA + FX 8350 4,4 GHz 0:02:12

Nvidia Quadro 4000 OpenCl + FX 8350 4,4 GHz 0:02:08

CINEMA 4D – Indigo renderer – Cindigo - interiér

Zpět do Cintiga, není přeci jen interiér něco jiného? Připravil jsem tedy jednoduchý test a zde je výsledek. Hodnota Halt samples per pixel byla nastavena na 400.

AMD FirePro W5000 + FX 8350 4,4 GHz 00:02:31

FX 8350 4,4 GHz 00:03:00

Nvidia Quadro 4000 CUDA + FX 8350 4,4 GHz 0:02:26

Nvidia Quadro 4000 OpenCl + FX 8350 4,4 GHz 0:02:27

V tomto případě není karta až takovým přínosem. Je tedy pravdou, co mi tvrdili i programátoři Indiga,že zatím přínos GPU závisí scénu od scény. Přesto ani zde není zanedbatelný. Quadro o chloupek vede...

Luxmark 2.0

Chtělo by to zkontrolovaot výkon ve výpočtu ještě na něčem podstatně náročnějším, než je Indigo, které asi není tím pravým kritériem. Co například Luxmark 2. A zde jsou výsledky následující:

Scéna Sala (střední)

AMD FirePro W5000: 785

NVidia Quadro 4000: 293

Hodnota Quadra odpovídá staršímu výsledku, který byl 295. Luxmark je test na OpenCL a v tom jednoznačně kraluje AMD. Mimochodem, není to virtuání test. Luxmark je plnohodnotný, i když trochu uživatelsky náročný renderer. Zdarma.

Závěr

K výsledkům, které jsme si dnes uvedli se budeme ještě vracet s dalšími kartami, které máme k dispozici. Přesto je patrné, že i díky konkurenci má AMD v jistém smyslu niku, která této společnosti velmi vyhovuje. A to OpenCL. Vracíme se k první části dnešní prvního dílu. Pokud potřebujete profesionální grafickou kartu s desetibitem a vaše aplikace podporují OpenCL, pak jsou FirePro, včetně této nejlevnější z řady „W“ – W5000, vynikající volbou. A to míněno ve všech směrech. Ve výbavě výstupů, potenciálem RAM, provozem, zobrazením i výpočtem.

FirePro W5000 zapůjčila společnost Asbis.

Pavel Zoch, Ph.D.