Architektura Maxwell jednak nie tak dobra? GTX 970 ma problemy z pamięcią

Od jesiennej premiery nowych kart graficznych firmy NVIDIA korzystających z energooszczędnej architektury Maxwell minęło już nieco czasu. Klienci najpierw natrafili na problemy z dostawami, a później na piszczące cewki w przypadku licznych kart. Później wszystko było teoretycznie dobrze. Teoretycznie, bo przy wymagających grach okazało się, że tańszy model GTX 970 nie domaga i nie wykorzystuje odpowiednio całej dostępnej pamięci, a jedynie jej część.

Wyjaśnienie problemu tajemniczej granicy 3,5 GB, po której zapełnieniu wydajność karty spada, zawdzięczamy Jonahowi Albenowi, Seniora VP of GPU Engineering w firmie NVIDIA. Co prawda układ GTX 970 jest zbudowany na tym samym rdzeniu GM204 co mocniejszy i znacznie droższy GTX 980, ale posiada 13 zamiast 16 włączonych bloków SMM (Streaming Multiprocessor Maxwell). Jak się okazuje, doszło do pewnych nieporozumień między zespołem inżynierskim i działem PR, w efekcie czego do mediów trafiła nieprawdziwa specyfikacja modelu GTX 970… W rzeczywistości ma on nie 64, a 56 jednostek ROP, a także pamięć L2 o wielkości 1792 KB zamiast wcześniej przyjętego 2048 KB. Wyłączone bloki SMM z rdzeniami CUDA same w sobie nie stanowią jednak problemu i to nie one doprowadzają do spadków wydajności, na jakie można natrafić w wymagających grach przy wysokiej rozdzielczości.

Wyłączenie wspomnianych elementów doprowadziło do tego, że jedna z 512 MB sekcji pamięci nie mogła zostać wpięta bezpośrednio do stosowanych w Maxwellach magistrali Crossbar. NVIDIA postanowiła wykorzystać 7 pełnoprawnych sekcji, które działają jako jedna pula pamięci w sytuacji, gdy dana gra wymaga jej maksymalnie 3,5 GB. Jeżeli trzeba więcej, sytuacja się komplikuje, bo szybkość transferu do pozostałych 512 MB tworzących zupełnie odrębną pulę pamięci to zaledwie 1/7 normalnego transferu. Nawet to nie byłoby jeszcze aż tak poważnym problemem, gdyby nie sam mechanizm przydzielania pamięci – system operacyjny przydziela ją grom i aplikacjom na różny sposób, nie zawsze tak samo, bo w oparciu o analizę heurystyczną i próby dostosowania do jak największej wydajności. To właśnie tutaj coś zawodzi, bo do wolnego obszar pamięci trafia nie to co trzeba, a czasami jest on w ogóle całkowicie pomijany. W niektórych sytuacjach dane trafiają np. do pliku wymiany znajdującego się na dysku twardym komputera.

Co prawda GTX 970 posiada 3,5 GB pełnoprawnej pamięci i 0,5 GB pamięci znacznie wolniejszej, ale nawet ten drugi obszar jest przynajmniej czterokrotnie szybszy niż pamięć RAM, nie mówiąc już zupełnie o dysku komputera, nawet SSD. Stworzony przez NVIDIĘ podział, jaki umożliwiła architektura Maxwell spowodował, że teraz system i sterowniki mają nieco trudniejsze zadanie, bo dostępna jest jeszcze jedna pula, którą trzeba rozpatrywać osobno. W wielu przypadkach ten proces zawodzi, co doprowadza do spadków wydajności – do wolniejszej sekcji trafiają bowiem dane, które są często, a nie rzadko wykorzystywane. NVIDIA mówi tutaj o spadkach o około 4-6%, ale praktyczne testy wykazują znacznie większe różnice. Gdyby mechanizm działał prawidłowo, to w ich przypadku wysoka przepustowość nie byłaby wcale aż tak potrzebna i nie wpływałaby na wydajność całego układu w sytuacjach, gdy dana gra wymaga ponad 3,5 GB pamięci.

Trudno odnieść się do tej sytuacji – pewnym jest, że GTX 970 to układ szybki i nad wyraz energooszczędny, co wykazały także przeprowadzone w naszym labie testy wydajnościowe. Rzecz w tym, że karta w zasadzie mogłaby być nazywana modelem z 3,5 GB pamięci, oraz dodatkowym, znacznie wolniejszym „buforem” 512 MB. Oczywiście z marketingowego punktu widzenia jest to kompletnie nie do przyjęcia. Architektura Maxwell umożliwia tego typu zabiegi, więc w przyszłości teoretycznie możemy spodziewać się podobnych sytuacji w okrojonych modelach innych układów. To, czy zdecydujemy się na zakup zależy już od osobistych preferencji. Warto mieć na uwadze, że być może nieco uda się poprawić w kolejnych wersjach sterowników.