Как влияет скорость PCIe на производительность GeForce RTX 3060 Ti, RTX 3070, RTX 3080, RTX 3090?

Итак, мы уже оценили возможности четырех первых видеокарт очень годной линейки NVIDIA Ampere в игровых тестах и сравнениях с внешними и внутренними конкурентами. Но остается важный вопрос: «Как версия интерфейса PCIe на материнской плате влияет на их производительность?» Сейчас новую ревизию для видеокарт поддерживают лишь чипсеты AMD X570 и B550. Остальные в лучшем случае предоставляют PCIe 3.0. Intel перейдет на 4-ю версию вместе с дебютом 11-го поколения десктопных процессоров с кодовым названием Rocket Lake. Но на руках остается еще очень много систем с PCIe 2.0. Да, еще есть модели с PCIe 1.1, только там уж совсем невероятно добавление видеокарты стоимостью как несколько таких компов.

При тестировании мы возьмем новые и наиболее тяжелые игры и бенчмарки, чтобы по максимуму использовать пропускную способность PCI Express и лучше ощутить разницу. В более простых задачах и играх различие может вообще не ощущаться.

Но для начала напомним о самой линейке GeForce RTX 30. 17-го сентября первой в продажу поступила RTX 3080. Через неделю к ней присоединилась флагманская RTX 3090. 29-го октября вышла RTX 3070, а с 2-го декабря в продаже можно искать RTX 3060 Ti.

Все новинки созданы на базе 8-нм микроархитектуры Ampere. Они получили новые SM-процессоры, второе поколение ядер RT и третье поколение тензорных ядер, каждые из которых до 2 раз быстрее предшественников. Две старшие новинки используют память GDDR6X, а две младшие – GDDR6. И, конечно же, все представленные модели линейки RTX 30 поддерживают полезные фирменные технологии, включая DLSS и Reflex.

Первая предназначена для рендеринга на базе ИИ, чтобы ускорить частоту кадров и одновременно улучшить качество картинки. В свою очередь Reflex динамически снижает задержку системы, чтобы вы могли быстрее реагировать на игровые события, что крайне важно в соревновательных играх.

Теперь давайте подробнее рассмотрим все эти новинки на примере видеокарт MSI серии GAMING X TRIO. Именно они участвуют в основном тестировании.

Начнем с модели MSI GeForce RTX 3060 Ti GAMING X TRIO. В ее основе находится графический процессор GA104-200 с поддержкой 4864 ядер CUDA, 38 RT и 152 тензорных ядер. 8 ГБ видеопамяти набраны из микросхем GDDR6 с пропускной способностью 448 ГБ/с. Базовая частота GPU осталась неизменной, а динамическая повышена в заводских условиях с эталонных 1665 до 1830 МГц. Эффективная частота памяти не менялась и составляет 14 ГГц.

За охлаждение отвечает кулер TRI FROZR 2 с технологией Core Pipe и вентиляторами TORX FAN 4.0. Микросхемы памяти передают тепло на радиатор через термопрокладки, а на обороте есть пластина жесткости. Не обошлось без красочной подсветки RGB Mystic Light. В комплекте есть универсальный держатель для любого корпуса, чтобы минимизировать нагрузку на слот PCIe x16.

Рекомендованная стоимость эталонной RTX 3060 Ti составляет $399. Это вариант с запасом для Full HD, ведь на ней можно запускать даже тяжелые игры в Quad HD на ультрах с лучами, например, Watch Dogs Legion. Но без DLSS в среднем получаем 34 FPS. С DLSS в сбалансированном режиме можно рассчитывать на около 60 FPS. Для подобного проекта в 4K она слабовата: с рейтрейсингом и без DLSS видеокарта выдаст менее 20 кадров/с, а после активации чудо технологии получаем почти в 2 раза больше.

Если вам нужна модель под Quad HD и немного под 4K, то лучше смотрите в сторону MSI GeForce RTX 3070 GAMING X TRIO. Рекомендованная стоимость эталонной версии на $100 выше, чем у 3060 Ti. Взамен она предлагает 5888 ядер CUDA, 46 RT и 184 тензорных ядер в составе графического процессора. Возросло и количество других структурных блоков. Со своей стороны MSI добавила заводской разгон динамической частоты с эталонных 1725 до 1830 МГц. Подсистема видеопамяти не изменилась – 8 ГБ GDDR6 с эффективной скоростью 14 ГГц.

За охлаждение внутренних узлов отвечает кулер TRI FROZR 2 с тем же дизайном и преимуществами. Это значит, что радиатор также использует технологии Airflow Control и Wave-curved 2.0 для улучшения аэродинамических свойств, а вентиляторы приостанавливают свою работу при низких нагрузках благодаря технологии Zero Frozr.

Что касается производительности в тяжелых проектах на примере Watch Dogs Legion, то в Quad HD на ультрах с лучами и без DLSS получаем около 40 FPS в среднем. Активация рендеринга на базе искусственного интеллекта обеспечивает заветные 60+ кадров/с.

4K с трассировкой и без DLSS все еще даются с трудом – 22 FPS в среднем нельзя назвать играбельными. Опять на помощь спешит технология DLSS: уже в сбалансированном режиме получаем 41 кадр/с без заметной потери качества картинки.

Так что для более уверенного запуска игр в Ultra HD необходимо смотреть в сторону RTX 3080. Рекомендованная стоимость эталонного варианта составляет $699, но партнерские версии, например, MSI GeForce RTX 3080 GAMING X TRIO 10G, обойдутся вам дороже.

GPU этой новинки включает в себя 8704 ядер CUDA, 68 ядер RT и 272 тензорных ядра, а подсистема видеопамяти набрана из чипов GDDR6X общим объемом 10 ГБ с эффективной частотой 19 ГГц и 320-битной шиной. Модель от MSI обладает лишь заводским разгоном динамической частоты с 1710 до 1815 МГц. Она потребляет 340 Вт и требует подключения трех 8-контактных коннекторов PCIe.

Эффективный отвод тепла обеспечивает тот же кулер TRI FROZR 2, но с рядом доработок по сравнению с младшими моделями. Во-первых, технология Core Pipe использует дополнительную седьмую тепловую трубку большего диаметра. Во-вторых, вентиляторы созданы на базе более надежных и долговечных двойных шарикоподшипников.

Смотрим, на что можно рассчитывать в тяжелых проектах на примере Watch Dogs Legion. На ультрах в Quad HD с лучами и без DLSS получаем 52 FPS. Зато с DLSS в режиме Balanced средний фреймрейт подскакивает почти до 80 кадров/с.

В 4K без рендера на базе искусственного интеллекта можно рассчитывать на 30 FPS – не много, но уже выше психологической отметки в 24 FPS. Добавляем DLSS и радуемся более 50 кадрам/с с приятной картинкой.

Ну и для ультимативного 4K, запуска игр в 8K и для работы создана RTX 3090 с рекомендованным ценником в $1499. В структуре ее GPU находятся 10496 ядер CUDA, 82 ядра RT и 328 тензорных ядер. Объем видеопамяти GDDR6X увеличен до 24 ГБ, и это играет важную роль, особенно в рабочих задачах.

Модель MSI GeForce RTX 3090 GAMING X TRIO 24G добавляет этому бриллианту в линейке Ampere заводской разгон динамической частоты с 1695 до 1785 МГц. Энергопотребление возросло до 370 Вт, а значит необходимо усиливать конструкцию кулера TRI FROZR 2. В качестве дополнительного радиатора инженеры использовали пластину жесткости на обороте. Под ней спрятаны тепловые трубки для лучшего охлаждения чипов памяти.

В играх на примере все той же Watch Dogs Legion на ультрах ситуация следующая. В Quad HD можно спокойно играть с лучами и без DLSS при средней скорости под 60 FPS. С DLSS получаем 85 кадров/с. В 4K без рендеринга на базе ИИ можно рассчитывать на 33 FPS, а с DLSS – почти на 60. 

Также RTX 3090 осваивает новые рубежи в виде разрешения 8K. Для примера покажем несколько разноплановых игр.

World of Tanks на максималках не вызвала никаких проблем – средняя скорость почти достигла заветных 60 кадров/с. К управлению претензий нет. На ультрах будет в районе 35 FPS, а при Высоком пресете – около 90.

В Rainbow Six Siege общее качество графики снизили до среднего уровня, а качество текстур – подняли до ультра. Масштабирование выкрутили на 100%. На улице получаем чуть меньше 60 FPS, в домике – чуть больше. Играть комфортно.

Death Stranding и в 8K можно проходить при очень высоком пресете, но без DLSS в режиме «Производительность» не обойтись. Картинка остается четкой и красивой, а видеоряд – плавным.

Побегать в Fortnite на эпике в 8K и с лучами можно только с активным DLSS. Причем рейтрейсинг оставляем на низко-среднем уровне, а для DLSS выбираем режим «Производительность». Это, конечно, в том случае, если за красотой картинки вы не хотите проиграть дуэль даже несмышленым NPC.

И еще RTX 3090 отлично себя чувствует в рабочих задачах. Например, время рендера с использованием ядер CUDA в Blender снижается на 43% по сравнению с RTX 3060 Ti. А если активировать более быстрый и прогрессивный метод Optix, то бонус достигает 46%.

В OctaneBench без использования ядер RTX преимущество топовой новинки над ближайшим преследователем составляет 17%. Активация RTX заметно улучшает показатели всех четырех новинок, как и в случае с режимом Blender Optix.

Похожую картину видим на примере бенчмарка V-Ray. В режиме CUDA преимущество флагмана над RTX 3080 составляет 14,5%, а в режиме RTX оно поднимается до 19%. Кстати, в режиме RTX показатели самой младшей новинки превышают результат RTX 3080 в режиме CUDA.

Иными словами, разработчики многих рабочих программ уже научились задействовать весь потенциал GPU NVIDIA, включая ядра RT и Tensor, для ускорения рабочих задач.

Сейчас перейдем к основному тесту, но для начала кратко пробежимся по стенду.

Чтобы было быстро и хорошо, мы взяли топовый 16-ядерный процессор Ryzen 9 5950X с базовой частотой 3,4 ГГц и динамическим разгоном до 4,9 ГГц.

Систему хотели собрать на чипсете X570, но спасибо службе доставки, которая уронила коробку с материнкой, и пришлось пересесть на MSI MPG B550 GAMING CARBON WIFI. Особой разницы не ощутили, ведь плата поддерживает быстрые модули ОЗУ и M.2 SSD. Усиленные подсистемы питания и охлаждения гарантируют стабильную работу даже топовых процессоров. А набор сетевых модулей, внешних интерфейсов и других возможностей удовлетворят даже самых требовательных пользователей.

Ответственной за охлаждение процессора назначили 2-секционную водянку be quiet! PURE LOOP 280mm.

В подобных тестах памяти мало не бывает, вот и взяли низкопрофильный комплект серии DDR4-3600 HyperX Fury Black общим объемом 64 ГБ.

Для операционной системы и бенчмарков с головой хватило M.2 SSD Seagate BarraCuda 510 на 500 ГБ.

Чтобы ускорить процесс, все игры у нас находятся на более быстром Seagate FireCuda 520 объемом 2 ТБ.

Хорошо вентилируемый корпус be quiet! SILENT BASE 802 Window Black гарантирует необходимый простор и комфортные температуры для всех компонентов.

А за стабильное питание отвечает тихий киловаттный блок серии be quiet! STRAIGHT POWER 11 с сертификатом эффективности 80 PLUS Gold.

Надеемся, вас не отпугнуло долгое вступление. Мы готовы поделиться результатами тестирования. Все четыре видеокарты прогнали в 4-х играх. Каждая игра запускалась в трех разрешениях: Full HD, Quad HD и Ultra HD 4K при трех версиях PCI Express – 2.0, 3.0 и 4.0.

Напомним, что пропускная способность между версиями PCIe отличается в 2 раза: 8 ГБ/с у второй, 16 у третьей и 32 ГБ/с у четвертой. В некоторых проектах дополнительно включали DLSS, чтобы оценить рост производительности.

Первая на очереди – Assassin's Creed Valhalla. Лучше всего на смену версии PCIe она реагирует в разрешении Full HD. Например, для RTX 3060 Ti переход с 2.0 на 3.0 обещает до 7% бонуса, а с 2.0 на 4.0 – 20%. Ощущается даже перевес четвертой версии над третьей в 10-14%. В Quad HD и 4K прирост достигает 11%. Но с ростом разрешения разница между PCIe 3.0 и 4.0 практически исчезает.

Для остальных видеокарт эта тенденция сохраняется: в Full HD и Quad HD хорошо ощущается отрыв новых версий PCIe от самой старой из представленных в тесте, а вот между 4.0 и 3.0 разница небольшая.

Cyberpunk 2077 мы тестировали до выхода Hotfix и без модификации файла exe, поэтому на загрузку потоков процессора больно смотреть, но сейчас не об этом. Разница между двумя более свежими версиями PCIe и более старой для разрешений Full HD и Quad HD составляет обычно 5-8%. В 4K для первых трех видеокарт на графиках видим более 50% бонуса, но в реальности там слайд-шоу и вес каждого FPS очень большой. Смотрите лучше на разницу в кадрах/с – там не более 5 FPS. То есть на особый прирост рассчитывать не следует.

У RTX 3090 тенденция та же, просто у нее ресурсов больше, чтобы вытягивать игру в 4K. И, конечно же, активация DLSS творит настоящие чудеса в плане улучшения плавности видеоряда.

В Shadow of the Tomb Raider на RTX 3060 Ti разница между 3.0 и 2.0, а также между 4.0 и 2.0 хорошо ощущается в Full HD и 4K. Можно рассчитывать на бонус в 4-6 FPS. В Quad HD она минимальная, как и между двумя новыми версиями PCIe.

У RTX 3070 максимальная разница зафиксирована в Full HD. У 3080 – в 4K, а у 3090 – в Quad HD. Но во всех трех случаях речь идет о бонусе в 4-6 FPS. Лишними они не будут, но большой роли не сыграют.

И напоследок оставили Watch Dogs Legion. Тут сохраняется намеченная тенденция. Максимальный прирост по средней скорости наблюдается в Full HD между парами PCIe 3.0 vs 2.0 и PCIe 4.0 vs 2.0. Переход с третьей на четвертую версию обычно дает бонус в 1-2 FPS, которые можно списать на погрешность измерения.

И поскольку игра тяжелая, то чем мощнее видеокарта, тем лучше ощущается перевес от перехода с PCIe 2.0 на 3.0 или 4.0. Например, у RTX 3060 Ti разница по средней скорости не превышает 4 FPS, а для RTX 3090 она поднимается до 8 кадров/с.

Итоги

На рынке полно систем с интерфейсом PCIe 3.0, а на руках у пользователей есть еще вроде бы мощные ПК с PCIe 2.0. Стоит ли в таком случае смотреть в сторону новых видеокарт с PCIe 4.0? Мы рассмотрели этот вопрос на примере четырех тяжелых игр, где можно по максимуму ощутить разницу. В проектах попроще она будет еще ниже.

Что же мы увидели? Больше всего разница в результатах ощущается в Full HD. Тут в зависимости от игры и видеокарты можно получить 3-6 FPS от перехода с PCIe 2.0 на 3.0, и еще 2-4 FPS – от смены третьей ревизии на четвертую. Лучше всего это видно в Assassin's Creed Valhalla, хуже всего – в Cyberpunk 2077.

В Quad HD в основном можно рассчитывать на прирост в 2-4 FPS от перехода с PCIe 2.0 на 3.0 и еще 1-2 FPS от обновления до PCIe 4.0.

В 4K обычно бонус составляет 1-2 FPS при переходе с PCIe 2.0 на 3.0 и с третьей на четвертую версию. Часто во втором случае бонуса вообще нет.

Поэтому если вы покупаете видеокарту NVIDIA Ampere для системы с PCIe 3.0 можно не париться со сменой текущей платформы, если мощности процессора вам хватает. Если у вас более старая система с PCIe 2.0, то ощутимая потеря будет лишь в Full HD, но производительности даже самой младшей на сегодня RTX 3060 Ti с головой хватит для комфортного запуска любых игр.

В Quad HD и 4K падение от использования более старой версии PCIe ощущается слабо. А если в игре есть поддержка DLSS, то можно будет радоваться плавному видеоряду с лучами и качественной картинкой, независимо от версии внутреннего интерфейса.

Иными словами, если есть желание и возможность побаловать себя хитовой новинкой, то обязательно сделайте себе такой подарок.

Автор: Сергей Будиловский