Driver Catalyst: 2012 al giro di boa, tra modifiche e miglioramenti prestazionali

Sono passati sei mesi dall'introduzione della serie 12 dei driver Catalyst per la famiglia di schede video AMD Radeon HD. Durante questo periodo la casa di Sunnyvale ha effettuato diversi cambiamenti sul supporto e sulla strategia di rilascio dei propri driver attuando un programma di aggiornamenti simile a quello utilizzato da Nvidia con i driver GeForce.

A maggio AMD ha annunciato il piano "Legacy Driver Support" per le schede video Radeon HD 2000, HD 3000 e HD 4000, abbandonando il rilascio mensile in favore di quello trimestrale - contenente esclusivamente aggiornamenti critici - e concentrandosi sulle ottimizzazioni per le GPU più recenti.

A giugno è stato l'intero programma Catalyst a cambiare. Stop agli aggiornamenti su base mensile anche per le schede HD 5000, HD 6000 e HD 7000 e via ad una politica di rilascio che prevede una nuova versione dei driver solo in presenza di sostanziali miglioramenti. In questo modo AMD ha semplificato la vita all'utente che ora non è più costretto a perdere tempo con aggiornamenti spesso "di routine" ma ha la possibilità di aggiornare solo nel momento in cui siano state implementate novità importanti. In tutto questo AMD ha comuque deciso di con perdere la propria nomenclatura ufficiale dei driver, che resta la classica "anno.mese".

Ovviamente da gennaio ad oggi non sono solo queste le novità apportate nei Catalyst. Oltre a fornire un supporto sempre aggiornato per i titoli appena usciti, compreso il rilascio di profili specifici, dal punto di vista della "programmazione" AMD ha migliorato la qualità delle varie tecniche di filtraggio proponendo modalità avanzate di SSAA (Super Sampling Anti Aliasing) e MLAA (Morpholofical Anti Aliasing) ottimizzate in particolare per le schede di nuova generazione, ha potenziato la gestione della tecnologia multimonitor Eyefinity 2.1 per le configurazioni landscape e portrait e ha esteso il supporto alla stereoscopia HD3D.

Gli ultimi driver Catalyst supportano tre generazioni di GPU basate su altrettante micro-architetture differenti. Ci riferiamo alla generazione Evergreen che costituisce le schede HD 5000 (architettura VLIW5), Norther Islands della famiglia HD 6000 con architettura VLIW5  - fino alle HD 6800 - e VLIW4 per le HD 6900, e Southern Islands con architettura GCN per le HD 7700, HD 7800 e HD 7900.

Nelle pagine seguenti abbiamo deciso di mettere a confronto i Catalyst 12.2 WHQL di febbraio con i 12.7 Beta compilati il 12 giugno allo scopo di valutare gli eventuali incrementi prestazionali fatti registrare in questi 5 mesi con le schede basate sulle due architetture più recenti: VLIW4 e GCN.

Piattaforma e metodologia di test

La configurazione di prova include i seguenti componenti:

I test sulle schede grafiche sono eseguiti applicando scrupolosamente sempre le stesse condizioni di prova al fine di garantire una perfetta comparabilità degli stessi e la ripetibilità, quale requisito essenziale di qualunque test. Nella pratica scegliamo le sequenze che meglio si adattano alle nostre condizioni di prova, preferendo i titoli che contengono al loro interno un sistema di benchmark grazie al quale è facile escludere eventuali errori umani nelle misurazioni.

I test sono ripetuti per tre volte e nel momento in cui la varianza fra un risultato e l'altro dovesse risultare troppo elevata, il test viene ulteriormente ripetuto fino a scartare le cause che hanno determinato il risultato non conforme. Il sistema utilizzato include solo i componenti strettamente necessari mentre il sistema operativo è installato di fresco ed i software sono limitati ai giochi utilizzati per le prove con i rispettivi tool di benchmark.

(Il nostro banco test per VGA)

Questi i titoli utilizzati:

Alien vs. Predator

Alien vs. Predator: la versione originale progettata per console Atari subisce una profonda rivisitazione per essere adattata a sistemi DirectX 11, API delle quali sfrutta in particolare effetti SSAO (Screen Space Ambient Occlusion), di ombre dinamiche e di smooting delle curve dell´alieno.

Battlefield 3

FPS bellico basato sull'engine Frostbite 2.0 di DICE. Il motore grafico è completamente compatibile con le DirectX 11 e gestisce in tempo reale: radiosity, rendering differito, sistema di collisioni Destruction 3.0 e animazioni ANT. Battlefield 3 mostra tutto quello che un sistema hardware moderno è in grado di fare grazie ad una qualità delle scene davvero impareggiabile. Per le nostre prove abbiamo utilizzato una sequenza fissa ed il tool di registrazione del framerate FRAPS.

Just Cause 2

Action in terza persona con elementi da gioco di guida di tipo free roaming sviluppato da Avalanche Studios e pubblicato da Eidos Interactive. Basata sull' Avalanche Engine 2.0 il gioco sfrutta il rendering DirectX 10.

Lost Planet 2

Avventura d´azione sci-fi di CAPCOM disponibile in versione DirectX 9 e DirectX 11 nella quale vengono pesantemente sfruttati effetti di tesselation.

Mafia 2

Sviluppato da 2K Czech utilizza il motore grafico The Illusion Engine. Le nostre prove sono baste sul sistema di benchmark integrato.

Metro 2033

Sparatutto in prima persona con ambientazione post-apocalittica sviluppato da 4A Games e pubblicato da THQ. Il gioco supporta appieno tutte le feature DirectX 11, come tessellation e DirectCompute, e per questo richiede molte risorse hardware.

Shogun 2

Strategico in tempo reale sviluppato da The Creative Assembly e pubblicato da SEGA. Il motore grafico è stato aggiornato con la patch 2.0 alle DirectX 11 ed offre effetti avanzati di tesseletion, anti-aliasing ed ombre dinamiche.

The Witcher 2

Gioco di ruolo di CD Projekt che sfrutta il motore proprietario Red Engine. Nonostante il supporto limitato alle DirectX 9 è uno dei titoli con la migliore grafica in circolazione, merito soprattutto dell'elevatissimo dettaglio poligonale e della massiccia presenza di effetti di post-processing.

3DMark11

Benchmark sintetico sviluppato da Futuremark per testare le potenzialità di rendering 3D delle moderne GPU di AMD e nVidia compatibili con le DirectX11. Il test supporta l´illuminazione volumetrica, la tessellation, la profondità di campo e gli effetti di post processing, oltre alla simulazione della fisica.

 Catalyst 12.7 Beta vs. 12.2 WHQL (architettura VLIW4)

L'architettura VLIW4 (Very Large Instruction Word 4) è stata introdotta da AMD con le GPU "Cayman" (HD 6950, HD 6970 e HD 6990) per sperimentare le ALU simmetriche a quattro vie e semplificare la compilazione rispetto all'architettura a 5 ALU asimmetriche (4+1) dell'architettura VLIW5. Esperimento riuscito a metà perchè, complice l'improvvisa cancellazione di TSMC del nodo a 32nm, AMD non ha avuto modo di perfezionarla a puntino ma ha dovuto "adattarla" al vecchio processo produttivo a 40nm.

Con l'avvento della nuova tecnologia a 28nm, la casa di Sannyvale ha preferito concentrare tutti gli sforzi su un'architettura nuova (GCN) in grado di eliminare alla radice il problema della forte dipendenza delle istruzioni causato dal design VLIW. Ma l'architettura VLIW4 non è stata del tutto abbandonata, anzi la ritroviamo nella iGPU presente nelle APU "Trinity" recentemente introdotte. Questa scelta tiene accese, almeno per quest'anno, le speranze di vedere possibili incrementi prestazionali con le future relese dei driver.

1920x1080 (no-AA)

1920x1080 (AA 4x)

Con la nostra suite di giochi le ottimizzazioni implementate nei Catalyst 12.7 Beta si sentono soprattutto in Lost Planet 2, con un incredibile boost del 25% senza filtro MSAA e del 20% con l'MSAA a 4x. Miglioramenti marginali dell'ordine di 2~3 FPS si vedono in DiRT3 e Shogun 2, mentre Battlefield 3 e Metro 2033 perdono circa 2 frame attivando l'MSAA. 

Il test sintetico del 3DMark evidenzia un piccolo incremento sia in modalità performance che extreme.

Catalyst 12.7 Beta vs. 12.2 WHQL (architettura GCN)

GCN (Graphic Core Next) è il nome scelto da AMD per l'architettura alla base delle GPU Tahiti (HD 7900), Pitcairn (HD 7800) e Cape Verde (HD 770). Si tratta di un cambiamento radicale rispetto alle generazioni precedenti perchè segna l'abbandono del design VLIW in favore di un approccio improntato sul parallelismo a livello dei thread e non delle istruzioni, aprendo definitivamente le porte al GPU computing. Un passaggio non indolore perchè, come aveva fatto Nvidia con Fermi, AMD zavorra il chip a livello "hardware" per semplificarlo dal lato compilatore.

1920x1080 (no-AA)

1920x1080 (AA 4x)

Sin dal lancio della serie HD 7900 - a gennaio - abbiamo evidenziato un'anomalia di framerate con il gioco DiRT3 che non permetteva alle schede AMD di esprimere tutto il potenziale dell'architettura GCN. Problema poi confermato da AMD stessa che ha parlato di una cattiva gestione a livello driver del dual-geometric engine presente in Tahiti e Pitcairn. Con i driver 12.6 beta e 12.7 beta il problema è stato risolto. Adesso i frame medi della HD 7950 sono saliti del 21%, con e senza filtri. Piccoli e medi incrementi (1~5 fps) si vedono in The Witcher 2 (noi non utilizziamo ancora la versione Enhanced Edition, ndr), Just Cause 2, Battlefield 3 ed Alien vs. Predator (quest'ultimo solo con con MSAA a 4x).

Punteggi leggermente più alti anche nel 3Dmark 11: +4% nei preset Performance ed Extreme.

Considerazioni 

Cosa aspettarci dalle future release dei driver Catalyst? Sicuramente ulteriori miglioramenti per l'architettura GCN e presumibilmente qualche sporadico incremento prestazioni anche per i chip video (discreti ed integrati) VLIW4. Per quanto riguarda tutte le schede con architettura VLIW5 (Radeon HD 5000 e 6000, escluse le HD 6900) crediamo che AMD si limiterà a semplici aggiornamenti di compatibilità senza dedicarsi a particolari ottimizzazioni.

La strategia di privilegiare le GPU nuove adesso è più evidente rispetto al passato, frutto di una precisa politica che AMD ha deciso di attuare dopo la rivoluzione dell'intero Team Catalyst praticata due anni fa, quando decise di dividerlo in due gruppi: uno per le APU ed uno per le GPU discrete. Il prossimo anno i due team si riuniranno nuovamente, visto che le APU "Kaveri" sfrutteranno una componente grafica basata su design GCN mentre le GPU discrete Sea / Canary Islands dovrebbero utilizzare una versione migliorata dell'architettura attuale (GCN 2.0?).

Sul lato CCC si attendono novità per un'estensione della tecnologia PowerTune e sulle funzionalità del pannello Overdrive. Dopo il lancio della Radeon HD 7970 GHz Edition, AMD ha abilitato la funzione PT-boost dimostrando di poter intervenire non solo sulla riduzione ma anche sull'aumento controllato della frequenza di clock in funzione del TDP. Siccome il PowerTune lavora principalmente a livello BIOS/Software, al contrario del GPU Boost di Nvidia che è completamente hardware, AMD ha margini di controllo più ampi e "teoricamente" è in grado di portare direttamente o indirettamente questa funzionalità anche sulla restante gamma di schede video HD 7000.