Karty graficzne AMD lepsze od NVIDIA w DirectX 12. Dlaczego?

Obsługa DirectX 12 stanowi jeden z głównych argumentów producentów kart graficznych w rywalizacji o klienta, bowiem NVIDIA i AMD prześcigają się w zapewnieniach, że właśnie ich technologia będzie wydajniejsza od konkurencji w nadchodzących grach. Architektury Maxwell i GCN teoretycznie powinny być dobrze przygotowane do nowego API, aczkolwiek zweryfikowanie tych zapewnień było dotychczas niemożliwe, wszak jeszcze niedawno brakowało produkcji wspierających DirectX 12. Jednak po oficjalnej premierze Windows 10 sytuacja nabiera rumieńców - jeden z pierwszych benchmarków zatytułowany Ashes of Singularity wywołał prawdziwą burzę wśród entuzjastów sprzętowych, gdyż ujawnił pewne braki architektury Maxwell napędzającej serię GeForce GTX 700/900, które AMD może wykorzystać do odbudowania swojej pozycji.

Zacznijmy od najważniejszej informacji - czego brakuje Maxwellowi, że stosunkowo świeża architektura brylująca pod DirectX 11, nagle ustępuje w Ashes of Singularity wiekowemu już Graphics Core Next? Wszystko wynika z rożnego stopnia implementacji Async Shaders (asynchroniczne jednostki cieniujące), których zadaniem jest przyspieszenie wszelkiego rodzaju obliczeń dotyczących cieniowania i animacji czy skrócenie czasu renderingu sceny. DirectX 11 obarczone masywnym interfejsem (tzw.: front-end) nie pozwalał na wykorzystanie tego rozwiązania, jednak DirectX 12 wzorem AMD Mantle wprowadza niskopoziomowy dostęp do zasobów sprzętowych, który otwiera przed kartami graficznymi nowe możliwości. Wato nadmienić, że Async Shaders jest bardzo istotnym elementem DirectX 12, wręcz filarem stanowiącym o przewadze nad poprzednikiem, dlatego sprawa wywołuje liczne kontrowersje i niepokoje społeczne na całym świecie :)

Cała sytuacja jest skomplikowana, ponieważ NVIDIA zdominowała rynek desktopowych kart graficznych spychając rywala do narożnika - trudno inaczej nazwać okoliczności, gdy jedna firma posiada 82% udziałów w rynku.

Jak działa wspomniana technologia? Generalnie chodzi o kolejkowanie rozkazów w odpowiedni (asynchroniczny) sposób za pomocą trzech potoków. Pierwszy jest przeznaczony do zadań, które muszą zostać wykonane we właściwej kolejności, natomiast drugi i trzeci pozwala na swobodne aranżowanie ich pracy w przypadku poleceń, jakie nie wymagają określonej chronologii np.: postprocessing lub obliczenia fizyki obiektów. Dzięki temu możliwe jest maksymalne obciążenie układu graficznego, zredukowanie przestojów w oczekiwaniu na wykonanie poprzedniej operacji i poprawienie ogólnej wydajności. Architektura GCN otrzymała sprzętowe jednostki obliczeń asynchronicznych (ACE - Asynchronous Compute Engine), których w rdzeniach Hawaii, Tonga i Fiji znajdziemy osiem (wcześniejsze wersje posiadają ich czterokrotnie mniej), natomiast Maxwell ma inaczej wykonane moduły i najwidoczniej w większym stopniu realizuje omawianą funkcję programowo lub brakuje jej optymalizacji. Powoduje to efekt odwrotny od zamierzonego, czyli w skrajnym przypadku spadek wydajności w DirectX 12 względem DirectX 11 zamiast spodziewanego wzrostu.

Oczywiście to zaledwie jeden z pierwszych benchmarków, jeszcze nie przesądzający o życiu lub śmierci Maxwella, ale posiadaczy kart graficznych GeForce wyniki mogły trochę zaskoczyć. NVIDIA oficjalnie oświadczyła, że pomiary z Ashes of Singularity są niemiarodajne, więc automatycznie pojawiło się pytanie - czy twórcy benchmarka (Oxide) przypadkiem nie zoptymalizowali silnika pod urządzenia AMD? Tutaj pojawiło się bardzo ciekawe oświadczenie programistów, że jedynym ukłonem w kierunku producentów sprzętu było... wyłączenie na prośbę NVIDII funkcji Asynchronous Compute, która powodowała duże spadki wydajności. Jeśli wierzyć zapewnieniom studia Oxide, wszystko zostało stworzone zgodnie z wzorami dostarczonymi przez Microsoft, dlatego podejrzenia o stronniczość są kompletnie nieuzasadnione. Twórcy Ashes of Singularity dodają jeszcze, że sterowniki NVIDII wprawdzie zgłaszają obecność Async Shaders, ale cytując ich samych - „Maxwell doesn't really have Async Compute, so I don't know why their driver was trying to expose that”.

Czego brakuje NVIDIA Maxwell, że stosunkowo świeża architektura brylująca pod DirectX 11, nagle ustępuje w Ashes of Singularity wiekowemu już GCN?

Jeśli kolejne pomiary w grach/benchmarkach będą podobne, zaś Maxwelle w przeciwieństwie do Graphics Core Next nie zapewnią „darmowej” wydajności dzięki wykorzystaniu omawianej funkcji, sytuacja na rynku kart graficznych poważnie się skomplikuje. Jest oczywiście zbyt wcześnie na formułowanie kategorycznych wniosków, niemniej takiego zamieszania dawno nie widziałem. Zapewne do połowy 2016 roku niepodzielnie rządzić będzie DirectX 11, gdzie NVIDIA zazwyczaj wypada lepiej niż konstrukcje AMD, jednak posiadacze GeForce GTX 970/980/Ti kupowali Maxwelle w nadziei, że nadejście nowego API uskrzydli ich karty graficzne. Tymczasem misterny plan zaczyna nieoczekiwanie szwankować... Stworzenie wielkoformatowych tytułów obsługujących DirectX 12 zajmie przynajmniej kilka miesięcy, więc Zieloni mogą poszukać rozwiązania ewentualnego problemu, chociaż drogą programową raczej niewiele tutaj zdziałają, co wymusiłoby zmianę globalnej strategii koncernu. Osobiście jako posiadacz GeForce GTX 980 odczuwam lekki niepokój, czekam jednak na dalszy rozwój wydarzeń... mając w głowie kilka scenariuszy.

Cała sytuacja jest skomplikowana, ponieważ NVIDIA zdominowała rynek desktopowych kart graficznych spychając rywala do narożnika - trudno inaczej nazwać okoliczności, gdy jedna firma posiada 82% udziałów w rynku. Zatem hipotetycznie załóżmy, że Maxwell faktycznie nie będzie dobrym rozwiązaniem do grania w DirectX 12, co wówczas pozostaje NVIDII? Pierwsza bramka to przyspieszenie premiery architektury Pascal i szybkie zamazanie złych wspomnień, aczkolwiek popularność Maxwella byłaby w tym kontekście ogromnym problemem dla Zielonych. Zastępy rozwścieczonych klientów mogłoby na długo zapamiętać przykrą niespodziankę, głosując portfelem przy kolejnej wizycie w sklepie z elektroniką. Druga ewentualność jest niekorzystna z punktu widzenia konsumenta, gdyż NVIDIA wykorzystując swoją pozycję może wywierać na deweloperach naciski, aby zmianami w kodzie niwelowali straty względem kart graficznych konkurencji. Biorąc pod uwagę ilość programów partnerskich GameWorks, jakimi Zieloni dysponują w ramach współpracy z największymi developerami, teoretycznie byłoby to wykonalne.

Ciekawe zachował się natomiast Robert Hallock (Head of Global Technical Marketing AMD), który stwierdził na Twitterze: „There is no such thing as full support for DX12 today”, niejako tłumacząc rywala, zamiast wykorzystać szansę do zadania kolejnego ciosu. Czyżby AMD również skrywało jakąś wstydliwą tajemnicę, litościwie podchodząc do wpadki głównego adwersarza? Możliwe, ale bardziej prawdopodobne jest inne wyjaśnienie - specyfikacja DirectX 12 ciągle ewoluuje, więc zapewnienia o 100% kompatybilności jednego czy drugiego GPU są marketingowym zawodzeniem. NVIDIA dotychczas podawała dla kart graficznych GeForce GTX 900 support feature-level 12_1, chwaląc się dodatkowymi funkcjami obsługiwanymi przez Maxwelle, podczas gdy AMD pozostawało przy feature-level 12_0. Jak widać różnie to bywa... Czytając komentarze odnoszę wrażenie, iż bałagan narastający wokół DirectX 12 zaczyna powoli męczyć zwykłych zjadaczy chleba, oczekujących po prostu lepszej oprawy graficznej i/lub większej wydajności od sprzętu, którą zweryfikują dopiero wielkoformatowe produkcje przygotowane pod DirectX 12. Wtedy zobaczymy, jak GCN i Maxwell poradzą sobie z tym najważniejszym zadaniem. A może cała afera jest wyłącznie burzą w szklance wody i szala zwycięstwa będzie przechylana raz w lewo, raz w prawo, zależnie od konkretnego testu?

Czas DirectX 12 może być szansą dla AMD, żeby firma odbiła trochę rynku NVIDII... Jeśli nie będzie zbyt zajęta wylewaniem wody z szalup ratunkowych...