RV Frontier顯卡專業測試：距離勝利只差一點應用優化

AMD RX Vega性能解禁在即，相信大家一定很興奮，「吹」了將近一年的Vega顯卡終於要用真面目示人了。之前我們曾經用AMD Radeon Vega Frontier Edition開發者卡來打過遊戲——《專業卡能不能打遊戲?AMD Radeon Vega Frontier顯卡性能測試》，發現其性能大約是在其競爭對手NVIDIA GTX 1080、GTX 1070之間，但部分遊戲成績甚至不如GTX 1070。經過向AMD驅動部門溝通得知，儘管Radeon Vega Frontier Edition驅動中擁有一個Gaming Mode，但是這個切換的僅僅是驅動UI界面，而非驅動本身，驅動還是偏向於專業開發者的方面，直接用於遊戲是不合理的。因此我們決定讓AMD Radeon Vega Frontier顯卡做回本行工作——只做專業測試，6款專業測試軟體共47個專業測試子項，並且攜帶上好朋友Radeon Pro Duo（Polaris 10 x2）以及假想敵NVIDIA Quadro P5000，三款專業卡將同場較量。

AMD Radeon Vega Frontier Edition：

Vega顯卡作為AMD今年重頭大寫之一，當然是萬眾期待。Radeon Vega Frontier作為首批與我們見面的Vega架構顯卡，它身上的秘密已經被探索得非常透徹了。

Radeon Vega Frontier Edition首先可以確認是滿血版的Vega核心，也就是64組NCU單元，每組64個流處理器共同構成4096個流處理器，256個紋理單元，64個光柵單元，4MB的L2緩存。8GB的HBM 2顯存，位寬為2048bit，而顯存帶寬高達484GB/s。

其餘更多新特性可以參考上一期的超能課堂《超能課堂(99)：揭秘AMD Radeon Vega架構新玩意》，絕大部分疑惑都可以在裡面找到答案。

這裡我們主要談一下Vega架構中關於NCU單元（Next-Generation Compute Engine）的事情，一般來說3D遊戲渲染對於FP32單精度要求是比較高的，不過在專業深度計算上對FP16半精度更為青睞，畢竟性能好、功耗低，也因此AMD在Vega最新的微架構（估計會延續過去叫GCN X.X，暫未公布）中引入了緊縮的半精度計算支持，可以靈活地使用NCU單元的ALU算術邏輯單元支持FP16、FP32計算。因此基於Vega架構的Radeon Instinct MI25計算卡其FP32單精度浮點性能12.5TFLOPS，而半精度FP16性能直接翻倍到25TFLOPS。

稍微遺憾的是，目前除了實際應用中使用到FP16單元，可復現、標準FP16性能測試基本是沒有的，即使有也是模擬出來FP16性能，並不準確，如果大家有什麼好的測試意見，歡迎向小超哥微信9501417提出。

測試驅動為：Radeon? Vega Frontier Edition Driver 17.6

AMD Radeon Pro Duo：

最近Vega顯卡鋒芒畢露，大家注意力都被吸引過去了，甚至不知道有一張雙Polaris 10核心的專業卡存在吧。雖然它命名為Radeon Pro Duo，但此Radeon Pro Duo非彼Radeon Pro Duo，不是我們之前熟知的基於雙Fiji核心的Radeon Pro Duo。

新的Polaris架構Radeon Pro Duo擁有36*2組CU單元，共2304*2個流處理器，核心頻率1243MHz，單精度浮點運算能力為11.45TFLOPS（舊版Radeon Pro Duo為16.4TFLOPS），顯存位寬256bit*2，顯存頻率1750MHz，顯存帶寬448GB/s（舊版Radeon Pro Duo為512GB/s，因為用的HBM顯存）。

從性能上來看，當然是舊版的Radeon Pro Duo更勝一籌，但是付出了以功耗、散熱為代價，350W的TDP以及水冷散熱都是玩家的痛。使用Polaris架構的新Radeon Pro Duo顯然更加符合實際需求，儘管性能能夠縮水了1/3。

不過在NVIDIA、AMD均宣布不再重點支持多卡SLI、Crossfire以後，兩家公司將會以發展更高性能單核心顯卡為主要目標。畢竟多卡互聯之後性能提升大家有目共睹，1+1=1.4已經是非常好的結果，剩下全都要靠驅動重點優化才有「神油」效果，在這方面付出太多顯然太不划算了。

儘管雙芯卡性能要比一般的2Ways Crossfire性能要好，但是並不適合遊戲，對於專業級用戶來說還是有一定價值，畢竟部分渲染、計算就是需要暴力堆砌流處理器驅動，越多越好。這種任務的流程簡單，就像跑著固定的流水線上，不像遊戲場景那麼複雜多變，只要處理單元越多，性能當然越好。

測試驅動為：Radeon Pro Software Enterprise Driver 17.Q3

NVIDIA Quadro P5000:

Quadro P5000顯卡有一個大家都熟悉的身份，那就是Pascla顯卡的先鋒GTX 1080，他們直接的硬體規格都是一模一樣的——GP104-400核心。

GP104-40核心擁有20組SM單元，每組SM單元有128個CUDA核心，一共2560個，首次搭配了與美光聯合開發的8GB GDDR5X顯存，主要是顯存頻率更高了，飆到10Gbps，間接地彌補了GDDR5顯存帶寬比不過HBM顯存弊端。而作為專業卡的Quadro P5000顯然對顯存大小更為敏感，NVIDIA為其增加了一倍的GDDR5X顯存，雙面布局共16GB。

如果你要問，Quadro P5000用的GP104-400與Quadro P6000的GP100核心有什麼區別？這個區別可就大了，GP104本來就是針對遊戲市場，還記得Maxwell架構顯卡超高能耗比怎麼來的嗎？就是砍FP64雙精度單元，從GP100核心FP32：FP64的1：2超高比例，砍到GP104-400的1：32，這個刀法可是非常厲害的。

而AMD Radeon Pro Duo的FP32：FP64比例為1:16，而AMD Radeon Vega Frontier Edition目前還不好說，AMD官方還沒有公布詳細的架構示意圖。

不過Vega架構總算是引入了FP16半精度單元，如果有需要也可以重新「組裝」成FP32單精度單元，而NVIDIA引入FP16單元已經有相當長一段時間，因為NVIDIA涉足人工智慧、大數據處理、機器學習已經挺久了，這些應用對於運算精度要求並不好，FP16不僅速度快，而且功耗更低，非常適合。NVIDIA為了應付即將爆發的深度學習領域需求，已經大膽地在下一代Volta架構的Tesla V100引入了Tensor單元，這種單元與深度學習計算性能高度相關，性能非常可怕，在FP32：FP64：Tensor單元比例為8:4:1下，Tensor性能就高達120TFLOPS，NVIDIA已經未雨綢繆。

測試驅動為：QUADRO DESKTOP DRIVER RELEASE 384 U2 (385.12)

測試平台：

AIDA64是我們熟知的一個測試軟硬體系統信息工具，內置了多個簡易拷機、Benchmark測試程序，可以供我們快速查看硬體的真實性能水平。

而一般測試GPU、APU性能都會用到AIDA64 GPGPU Benchmark，這是一個相當基礎的測試程序，包含了顯存讀寫複製速度、單/雙精度浮點性能/應用、24/32/64位整數運算、AES-256/SHA-1 Hash性能運算成績。

這個環節我們只比較Single-Precision FLOPS（單精度浮點性能）、Double-Precision FLOPS（雙精度浮點性能）、Single-Precision Julia（單精度浮點應用，主要是運行遊戲時用到）、Double-Precision Madel（雙精度浮點應用，主要影響Matlab、流體力學繪圖這類對於高精度的科學運算上）。

小總結：從AIDA64 GPGPU測試成績來看，AMD Radeon Vega Frontiers Edition似乎大獲全勝，無論是單精度、雙精度理論性能還是應用場景性能，但是這個並不符合實際情況，雖然P5000浮點性能確實落後於AMD Radeon Vega Frontiers Edition，但是這個幅度太大了，重複測試也是如此。顯然是測試具有一定偏向性（或者NVIDIA Quadro P5000沒有設置好）。

LuxMark考驗的是OpenCL運算能力，設置為GPU-Only模式，即可單純考驗顯卡GPU的性能。進入軟體後單獨測試三個場景：Hotel lobby、Neuman TLM-102 SE、LuxBall HDR。

小總結：Luxmark顯然能更加重複調動Radeo Pro Duo的性能，成績遠超其餘兩張卡成績，NVIDIA Quadro P5000依然大幅度落後。

CineBench測試在很多CPU、GPU性能展示或者是超頻環節中經常可以看到它的身影，使用針對電影電視行業開發的Cinema 4D特效軟體引擎，是一套具有相當大說服力的CPU和顯卡測試程序。測試分別針對處理器和顯卡的性能指標，有兩種測試方式，既可以測試CPU單線程/多線程邢恩能夠，可以用使用顯卡運行程序得出OpenGL性能。在OpenGL中，會實時渲染一段高精度跑車的視頻。

小總結：Cinebench R15作為最常見的測試軟體，顯卡測試使用的是OpenGL，在這次顯卡測試NVIDIA P5000成績就要好於Vega Frontier，不過這種測試對於AMD Radeon Pro Duo雙芯卡就是不太友好，軟體會識別成兩張顯卡，測試的時候只能調動到一個核心運算，所以成績偏差。

ComputeMark由捷克硬體和遊戲網站CzechGamer.com的Robert Varga完成開發，核心技術來源於Jan Vlietinck的Fluid3D Demo，號稱是「第一個百分之百的DX11 Compute Shader（計算著色器）基準測試工具」，能夠調動99％的GPU資源，CPU佔用率極低，重點考察顯卡GPU通用計算性能。

小總結：ComputeMark測試針對的是計算著色單元，數量越多自然越佔優勢。按道理，應該是Radeon Pro Duo佔優，可惜ComputeMark仍然僅支持一個核心測試，最終Vega Frontier以1818分第一，Quadro P5000第二

Sisoftware Sandra 2017是目前最強大、最優秀的一款計算機硬體檢測與性能測試軟體，擁有系統性能測試、硬體檢測、軟體檢測、電腦高強度壓力測試、cpu顯卡壓力測試等30多個功能模塊，並支持客戶端和伺服器兩種工作模式，能夠全面幫助用戶檢測計算機硬體和軟體，並以直觀的圖表方式展示你的電腦各種性能。

最方便的還是Sisoftware擁有自己的產品資料庫，你可以聯網下載數據進行直觀對比，從而或者你的硬體水平處於什麼樣的高度，並且及時發現問題。

本次測試中，我們挑選了其中7個與顯卡性能有密切關係的測試項目，包括：

Sisoftware Sandra 2017 SP1-Processing測試——通用計算，單/雙/四/精度浮點性能。

總結：單精度測試結果是沒有問題的，而且成績都超過官方提供的數據，但是雙/四精度上P5000再次出現了問題，雙精度成績只有0.44GPixel/s，遠落後於其餘兩張卡，四精度成績也是如此。

Sisoftware Sandra 2017 SP1-Cryptography測試——加密/解密運算性能，包含AES-256和SHA2-256

加密測試中，無論是AES還是SHA2演算法，Vega Frontier都以絕對優勢領先，很多人都在說Vega顯卡挖礦性能如何厲害，這個也其實關係顯卡的哈希演算法性能，根據小編測試，使用ClayMore V9.8軟體挖ETH，性能大概在35-38MH/S左右，遠沒有傳聞中的100MH/s那麼高。

Sisoftware Sandra 2017 SP1-Financial Analysis測試財務分析，包含一些比較複雜的金融模型，例如布萊克—斯克爾斯-默頓期權定價模型、歐式二次項定價模型、歐式蒙特卡洛期權定價模型

財務分析測試中都是一些比較複雜的金融模型演算法，AMD顯卡都有非常好的表現，NVIDIA性能稍差。

Sisoftware Sandra 2017 SP1-Scientific Analysis測試——科學分析，如矩陣乘法運算、快速傅里葉變換、N體數值模擬計算

Sisoftware Sandra 2017 SP1-Image Processing測試——圖像處理，使用各種卷積濾波、索貝爾運算元、中值濾波、量化濾波、隨機運算元進行圖像運算處理

在圖像渲染測試環節，測試場景很多，都是使用不同運算元對大尺寸圖像進行計算出新的圖像，可以看到不同顯卡對於運算元、濾波器有著不同性能表現。

Sisoftware Sandra 2017 SP1-Video Shader Compute測試——視頻渲染性能，單/雙/四/精度浮點性能

Sisoftware Sandra 2017 SP1-Transcode測試——轉碼性能，VC1轉H.264，H.264壓縮

轉碼測試中，NVIDIA P5000一騎絕塵，速度遠超越AMD顯卡。

SPECviewPerf是一個專業級、符合工業標準的OpenGL圖形顯示卡效能測試分析軟體，使用C語言編寫，用於測量運行在OpenGL應用程序介面之下硬體的3D圖形性能。而此次測試我們選擇的是最新版的SPECviewPerf 12，其包含8個專業圖形測試場景，Energy、Medical、Catia、Cero、Maya、SNX以及主要基於OpenGL 4.0架構的Solidworks和首次添加基於DirextX架構的Showcase。

CATIA-04測試的項目包括線框圖、抗鋸齒、著色圖、輪廓線加強著色圖、陰影遮蔽、景深及環境光遮蔽等，合計有14個測試子場景。測試的模型大小涵蓋510萬頂點到2100萬頂點數量，測試結果越高越好。

Creo-01測試包含了多個PTC Creo 2支持的渲染模式，例如線框圖、抗鋸齒、著色圖、輪廓加強著色圖、著色倒影圖等。測試的模型大小從2000萬頂點到4800萬頂點。

Energy-01重點針對的是地震、石油及天然氣勘探領域的實體渲染應用，因此對工作站系統內存和顯卡顯存的容量需求極高（分別不低於12GB和4GB）。

Maya-04測試模型是包含72.75萬頂點的電力廠場景，測試內容相當豐富，包括著色、屏幕空間蔽塞著色、屏幕空間蔽塞著色多採樣抗鋸齒、屏幕空間蔽塞著色多採樣抗鋸齒+浮點渲染對象、屏幕空間蔽塞著色多採樣抗鋸齒+浮點渲染對象+權重平均式半透明、線框圖。

3damax-05基於3ds Max 2015軟體，包含了11個建模場景，測試顯卡渲染不同材質物體的性能。

Medical-01測試比較偏重紋理處理和顯存帶寬的壓力，即考驗CPU和顯卡的能力。

Showcase-01基於Autodesk的Showcase 2013軟體，測試用的模型頂點數量800萬個，SPECviewPerf首次引入的DirectX渲染測試項目。

SNX-02測試基於Siemens NX 8.0軟體，同樣包含兩個測試模型，模擬場景是大型裝配設計和組裝，測試模型頂點數量為715萬到845萬頂點。

SW-03測試模型規模範圍從210萬頂點到21000萬頂點，測試包括著色圖、邊緣著色圖、環境光吸收等測試項目。這是針對Solidworks用戶而特別設計的測試。

SPECviewperf更加偏向於專業應用測試方向，所有測試成績都是基於真實應用場景，並且一定方式給顯卡運行情況進行打分，最後匯總出結果。由於測試都是跑在專業軟體上，對於長期使用這類型的開發者來說，這種測試結果顯然更加符合預期和真實性能。 在這個測試中，我們看到在此前測試並不佔優的NVIDIA Quadro P5000成績就發力了，大部分測試場景都能先拔頭籌，領先於Radeon Vega Frontier顯卡。

總結：

AMD Radeon Vega Fronier基準成績不錯，但實際應用上稍差。從前面數十個測試項目來看，AMD Radeon Vega Fronier實力不凡，在很多基準測試中，成績都是領先於Radeon Pro Duo和Quadro P5000，從側面上就反映了AMD對Vega架構持續深入地研究是有成效的。但是在實際測試過程中，Radeon Vega Fronier成績與Quadro P5000還是有些差距，NVIDIA在應用上的優化還是更好一些，AMD可能就是輸在了應用優化上。

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