Chưa bao giờ người chơi game lại dễ dàng đạt được “danh hiệu” game thủ như hiện nay khi trên thị trường tràn ngập những thể loại game, từ tựa game có thể khiến người chơi gợi lại một thời thơ ấu có giao diện đồ họa đơn giản cho đến những tựa game với chất lượng đồ họa ấn tượng.

Kết quả của sự bùng nổ trên một phần nhờ vào Steam stream, một ứng dụng công nghệ của Valve giúp bạn truyền game từ thiết bị này sang thiết bị khác trong mạng gia đình, cũng như sự thành công của máy chơi game cầm tay Xbox One và PlayStation 4 khi có hàng triệu thiết bị được bán ra thị trường.

Xét về sức mạnh của Xbox One và PlayStation 4, vốn dùng chip đồ họa AMD chỉ tương đương với các máy tính để bàn tầm trung, vì vậy chúng sẽ không thể đáp ứng hết được các thể loại game với hiệu ứng đồ họa mạnh mẽ vốn chỉ dành riêng cho các dòng card đồ họa cao cấp hiện nay.

Bài viết sẽ điểm qua những tính năng nổi bật trong kiến trúc đồ họa Nvidia Maxwell và AMD Graphics Core Next (GCN) 1.1 cũng như đánh giá hiệu năng một số card đồ họa mạnh nhất hiện nay gồm Nvidia GTX 970 và 980 cùng AMD Radeon R9 290 và 290X qua những phép đo benchmark, game thực tế.

Nvidia Maxwell

Maxwell là kiến trúc nền tảng cho việc phát triển các chip đồ họa Tesla mới, vốn đang được sử dụng trong hệ thống máy chủ, các siêu máy tính có khả năng xử lý tính toán phức tạp trong nghiên cứu khoa học.

Trong năm 2013, Nvidia giới thiệu kiến trúc đồ họa Maxwell đầu tiên qua hai mẫu GPU GeForce GTX 750 và 750 Ti dựa trên nhân đồ họa GM107 nhằm nhấn mạnh việc sử dụng năng lượng hiệu quả. Gần nhất là vào tháng Chín vừa qua, hãng tiếp tục hâm nóng thị trường với thế hệ đồ họa thứ hai dựa trên kiến trúc Maxwell là GTX 970 và 980 (GeForce 900 series) có khả năng kết hợp giữa phần cứng và phần mềm nhằm cải thiện chất lượng hình ảnh trong game.

Khác với kiến trúc Kepler cũ, Nvidia đưa ra thiết kế mới với tên gọi Streaming Multiprocessor Maxwell (SMM) nhằm giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng và kết quả là hiệu suất tính toán trên mỗi watt điện năng tiêu thụ (GFLOP/w) cao hơn gấp đôi so với Streaming Multiprocessor Kepler (SMX) dù sử dụng cùng quy trình sản xuất 28 nm.

Các kỹ sư của hãng phát hiện trong SMX, nhiều nhân CUDA vẫn tiêu thụ năng lượng dù ở trạng thái nhàn rỗi và mạch điều khiển logic không thể tắt chúng. Với kiến trúc Mawell, các nhà thiết kế đã chia Streaming Multiprocessor thành nhiều khối xử lý nhỏ hơn và có mạch điều khiển riêng. Điều này nhằm kiểm soát tốt hơn việc sử dụng năng lượng của các thành phần đang ở trạng thái nhàn rỗi đồng thời vẫn đảm bảo tính sẵn sàng của chúng.

Bên cạnh hiệu năng, thế hệ đồ họa GeForce 900 dựa trên kiến trúc Maxwell còn được trang bị một số tính năng đáng chú ý. Trong đó ấn tượng nhất là tính năng xử lý việc đổ bóng và đường đi của ánh sáng Voxel Global Illumination (VXGI) giúp hình ảnh tương tác với ánh sáng thể hiện giống thực tế hơn, hình ảnh trong game sáng và sắc nét hơn. Trước đây, phần xử lý ánh sáng trong game là một gánh nặng cho bộ xử lý (CPU) nhưng với các GPU mới có khả năng giảm tải xử lý của bộ xử lý. Ngoài ra, VXGI giúp các nhà phát triển dễ dàng xác định hướng đi của ánh sáng khi thiết kế game.

Tính năng Dynamic Super Resolution (DSR) giúp GPU có thể xuất tín hiệu hình ảnh 4K trên màn hình độ phân giải Full HD qua việc lọc và tăng chất lượng điểm ảnh. Hiểu một cách đơn giản, DSR dựng hình ở độ phân giải cao, chi tiết hơn và tự động điều chỉnh cho phù hợp với độ phân giải hỗ trợ của màn hình khi xuất tín hiệu. Tính năng này được tự động kích hoạt và có thể tắt thông qua phần mềm GeForce Experience.

Bên cạnh đó, GeForce 900 cũng là thế hệ đồ họa đầu tiên của Nvidia hỗ trợ chuẩn HDMI 2.0 và khả năng mã hóa và giải mã video 4K định dạng H.265 (HEVC) ở cấp phần cứng cùng một số tính năng truyền nội dung trực tuyến nhanh và dễ dàng hơn. Dòng card đồ họa mới của hãng có thể truyền hình ảnh game từ máy tính cá nhân đến thiết bị chơi game cầm tay Nvidia Shield và thậm chí là độ phân giải 4K trong thời gian tới.

Tính năng VR Direct sẽ tinh chỉnh tự động các thiết lập giúp cải thiện độ trễ của các mẫu card đồ họa GTX 970 và 980 khi sử dụng thiết bị thực tế ảo Oculus Rift trong khi chức năng ShadowPlay cũng là một trong những công cụ ghi lại hình ảnh trong game tốt nhất hiện nay.

AMD GCN 1.1

Tại GPU '14 Tech Day 2013, AMD đã giới thiệu thế hệ chip xử lý đồ họa mới Radeon Rx 200 series có tên mã Hawaii. Về cơ bản, GPU Hawaii vẫn sử dụng kiến trúc đồ họa Graphics Core Next (GCN) 1.1 có khả năng xử lý đa luồng và tận dụng tốt hơn năng lực xử lý đồ họa với nhiều ống lệnh cùng lúc mà không ảnh hưởng đáng kể đến hiệu năng tổng thể.

Nét mới của GPU Radeon Rx 200 series so với thế hệ trước là hỗ trợ giao diện lập trình Mantle và công nghệ âm thanh True Audio. Mantle giúp quá trình phát triển game đơn giản hơn bằng việc tận dụng những tài nguyên chung của kiến trúc Graphics Core Next giữa hai nền tảng lớn là PC và game console. Nhờ đó các nhà lập trình sẽ không mất nhiều thời gian, công sức để tối ưu game chạy trên hai nền tảng này.

Trong khi đó với công nghệ AMD True Audio, các nhà phát triển game có thể lập trình âm thanh dựa trên năng lực xử lý của GPU, tạo ra những hiệu ứng âm thanh sống động, giống với môi trường thực tế hơn, mang đến game thủ một trải nghiệm hoàn toàn mới. Công nghệ này giúp gánh bớt phần công việc xử lý âm thanh số do CPU đảm trách bằng một khối âm thanh chuyên dụng có trong GPU bao gồm các nhân DSP (Digital Signal Processing) Tensilica và một giao diện lập trình ứng dụng tùy chọn cho phép nhà phát triển truy cập sâu hơn vào phần cứng nhằm khai thác tốt hơn sức mạnh hệ thống.

Bên cạnh chương trình tặng game bản quyền cho người dùng thì AMD cũng vừa bổ sung một số tính năng hỗ trợ mới cho GPU Radeon Rx 200 series qua bản cập nhật trình điều khiển Catalyst Omega nhằm rút ngắn khoảng cách với Nvidia trong lĩnh vực đồ họa. Chẳng hạn với tính năng xử lý chất lượng điểm ảnh Virtual Super Resolution (VRS) cho phép card đồ họa dựng hình (render) game ở độ phân giải cao hơn khả năng hỗ trợ của màn hình và sau đó sẽ giảm xuống cho phù hợp với độ phân giải màn hình khi xuất tín hiệu.

Hiểu một cách đơn giản thì VSR dựng hình ở độ phân giải 4K và xuất nó trên màn hình Full HD tương tự DSR của Nvidia nhưng hỗ trợ người dùng linh hoạt hơn khi cho phép tinh chỉnh thông số với các tùy chọn được tích hợp sẵn trong game một khi đã kích hoạt trong Catalyst Control Center. Dù vậy, khiếm khuyết lớn nhất của VSR là hiện chỉ mới hỗ trợ dòng card đồ họa cao cấp gồm R9 285, 290, 290X và 295X2. AMD cũng hy vọng công nghệ này sẽ được tích hợp để hỗ trợ dòng sản phẩm tầm trung và phổ thông trong thời gian tới.

Một tính năng ấn tượng không kém là FreeSync có cách thức hoạt động khá giống với G-Sync của Nvidia. Cụ thể FreeSync có tác dụng đồng bộ tốc độ xử lý của card đồ họa và việc xuất khung hình đó ra màn hình theo thời gian thực. Điều loại giúp loại bỏ hiện tượng giật (lag), xé hình (tearing), đặc biệt với những game đồ họa nặng, như trước đây. Catalyst Omega còn hỗ trợ xuất tín hiệu độ phân giải 5K nhưng đòi hỏi ít nhất phải có một cặp cổng kết nối DispayPort 1.2. Công nghệ AMD Eyefinity cải tiến cho phép xuất tín hiệu hình ảnh ra 24 màn hình cùng lúc trong trường hợp cấu hình phần cứng đủ mạnh và bạn có khả năng trang bị màn hình.

Thử nghiệm

Các card đồ họa thử nghiệm dùng trong bài đều là hàng tham chiếu (reference) gồm AMD Radeon R9 290, R9 290X và Nvidia GTX 980. Riêng với GTX 970 ở đây sử dụng sản phẩm EVGA GeForce GTX 970 FTX do Nvidia không cung cấp card mẫu.

EVGA GTX 970 FTX (giá khoảng 370 USD) là trang bị công nghệ tản nhiệt ACX 2.0 với hai quạt làm mát loại lớn nhằm mang lại hiệu quả cao hơn, độ ồn thấp và giảm thiểu mức điện năng tiêu thụ để giúp ép xung ổn định. Bên cạnh đó, mẫu card này còn là phiên bản được nhà sản xuất ép xung sẵn nên GPU chạy ở xung nhịp 1.216 MHz và có thể tăng tốc đạt 1.267 MHz.

Cấu hình thử nghiệm xây dựng trên nền tảng Haswell-E với bo mạch chủ Asus X99 Deluxe, CPU Intel Core i7-5960X, bộ nhớ Corsair DDR4 Vengeance 16 GB, SSD Intel 730-series 480GB, thùng máy và bộ nguồn 1.200W của Corsair. Core i7-5960X là bộ xử lý có đến 8 nhân vật lý đầu tiên dành cho nền tảng máy tính cá nhân của Intel đồng thời hỗ trợ công nghệ hyper threading nên có khả năng xử lý đến 16 luồng dữ liệu cùng lúc.

Chip Core i7-5960X có đến 40 tuyến PCI Express 3.0 để truyền tín hiệu trực tiếp giữa CPU và card đồ họa rời, giúp khắc phục được tình trạng “nghẽn cổ chai” vốn ảnh hưởng rất lớn đến kết quả thử nghiệm.

Phân tích kết quả thử nghiệm

Có thể hơi thiên vị khi các sản phẩm của Nvidia chỉ mới ra mắt một thời gian ngắn trong khi dòng card AMD Radeon Rx-200 series đã có mặt trên thị trường cách đây hơn một năm. Vì vậy khi nhìn vào kết quả, dễ dàng nhận thấy Nvidia đang thắng thế so với AMD về mặt hiệu năng. Tuy nhiên kết quả bên dưới chỉ mang tính tham khảo vì sự lựa chọn của mỗi người còn phụ thuộc một số yếu tố khác như giá cả, mục đích sử dụng, mức điện năng tiêu thụ và cả game bản quyền đi kèm. Tham khảo chi tiết trong bảng kết quả bên dưới.

Với game Bioshock Infinite cùng engine đồ họa Unreal Engine 3, các mẫu card đồ họa thử nghiệm đều có thể tái hiện tốt hình ảnh “thành phố nổi Columbia” cũng như cho thấy cách thức card đồ họa hiện nay dựng hình như thế nào. Thấp nhất là AMD Radeon R9 290 với 51,4 fps (khung hình/giây), vượt xa mức chuẩn 30 fps ở độ phân giải 2.560 x 1.600 pixel và cao nhất là Nvidia GTX 980 với 63,46 fps.

Tiếp đến là hai tựa game gần đây đã bổ sung tính năng benchmark gồm Sleeping Dogs: Definitive Edition và Metro: Last Light Redux. Với Metro: Last Light, trong thử nghiệm đã tắt chức năng Advanced Physx và tính năng khử răng cưa SSAA do không cần thiết. Trường hợp được kích hoạt, nó sẽ làm giảm tốc độ xử lý khung hình xuống chỉ còn một nữa so với trên. Kết quả dưới đây cho thấy dòng card GTX 900 series của Nvidia tiếp tục vượt lên dẫn trước đối thủ nặng ký.

Thay vì dùng Crysis 3 để đánh giá như cách thông thường, thử nghiệm chọn game mới Ryse: Call of Rome với engine đồ họa CryEngine thế hệ thứ tư của Crytek. Tất nhiên chất lượng đồ họa đẹp hơn Crysis 3 và đòi hỏi năng lực xử lý của card cao hơn. Trong phần này, công cụ FRAPS được sử dụng để ghi nhận tốc độ khung hình. Đối với game Alien: Isolation, có một bất ngờ lớn bởi dòng game này được phát triển một phần dựa trên công nghệ AMD Gaming Evolved nhưng kết quả vẫn tiếp tục nghiêng về hai mẫu card của Nvidia.

Cuối cùng là hai công cụ benchmark quen thuộc là Unigine Valley và 3DMark 11 Fire Strike, trong đó Radeon R9 290X đạt 35,6 fps, thấp hơn khoảng 9,3% so với GTX 980 (38,9 fps).

Công suất tiêu thụ, độ ồn và nhiệt độ

Thiết kế GeForce 970 và 980 dựa trên kiến trúc Maxwell được phát triển nhằm cải thiện mức tiêu thụ điện năng trong khi vẫn đạt được hiệu suất như mong muốn. Chính vì vậy, không chỉ có hiệu năng cao hơn mà cả hai mẫu card của Nvidia còn có mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn card AMD đến 100 watt khi chạy ở mức tải tối đa (full load).

Trong quá trình thử nghiệm, cả hệ thống tản nhiệt của hai card AMD R9 290 và R9 290X đều ồn hơn so với sản phẩm của Nvidia. Nhiệt độ đo được của GTX 980 và GTX 970 chỉ dao động trong khoảng 72 độ trong khi của Radeon R9 lên đến 92 độ. Kết quả trên được ghi nhận khi cả hai card chạy ở mức tải tối đa, liên tục suốt 24 giờ. Với nhiệt độ tỏa ra cao hơn, vì vậy công suất quạt của card AMD luôn trạng thái cao là điều hiển nhiên.

Giá cả

Trong khi các card đồ họa Maxwell của Nvidia vượt lên dẫn đầu về hiệu năng thì AMD áp dụng chiến thuật giảm giá phẩm của hãng ngay toàn bộ sản sau khi Nvidia ra mắt kiến trúc mới và thậm chí hãng còn đưa ra chương trình tặng bản quyền một số game hấp dẫn đang có mặt trên thị trường.

Xét về giá, hiện card đồ họa R9 290 có giá khoảng 290 USD so với ban đầu là 400 USD và R9 290X cũng giảm chỉ còn 360 USD so với 550 USD trước đây. Động thái này giúp các GPU của AMD có thể cạnh tranh tốt hơn với NVIDIA; vốn đang có ưu thế về tỷ lệ Giá/Hiệu năng (p/p). Đây cũng là tin vui cho những "fan" của AMD khi có thể chọn mua được card đồ họa với giá tốt hơn so với trước. Dù vậy, cũng cần lưu ý đây chỉ là giá bán lẻ do AMD đề nghị trong khi giá chính thức của sản phẩm vẫn do các nhà sản xuất card đồ họa quyết định.

Về phía Nvidia thì card đồ họa GTX 980 hiện mức giá khoảng 550 USD và nếu hiệu năng không phải là tiêu chí quan trọng thì rõ ràng nó rất khó hấp dẫn người dùng. Với giá khoảng 370 USD, EVGA GTX 970 FTW có mức xung thậm chí còn cao hơn R9 290X trong khi vẫn đạt được hai tiêu chí về nhiệt độ và độ ồn. Mặc dù hiệu năng chỉ xếp vị trí cuối trong 4 mẫu card thử nghiệm nhưng bù lại giá của AMD R9 290 khá dễ chịu khi thấp hơn GTX 970 đến 40 USD và được tặng kèm 3 game miễn phí.

Đánh giá tổng quan

Với kết quả trên, có thể nhận thấy dòng card GTX 970 và 980 của Nvidia có hiệu suất cao hơn, chạy mát hơn và độ ồn thấp hơn so với AMD R9 290X và R9 290. Tuy nhiên phần lớn những điểm số đạt được khi so sánh hai mẫu card tương ứng giữa Nvidia và AMD chênh lệch không nhiều.

Về phía AMD, dù có giá bán hấp dẫn hơn nhưng dòng sản phẩm Radeon R9 của hãng vẫn chưa thể vượt qua card GTX 970 của Nvidia xét về mức tiêu thụ điện năng và giá. Tuy nhiên nếu bạn có ý định sử dụng với màn hình độ phân giải 4K hoặc muốn tận dụng sức mạnh của Mantle có trên một số game tặng kèm thì hãy chọn dòng card R9 của AMD.

>> Trên tay card đồ họa GTX 980: Mơ ước của mọi game thủ