Обзор видеокарты MSI Radeon HD 6870 на новом GPU Barts XT

Не так давно мы опубликовали материал о новой линейке видеокарт Radeon HD 6800 серии. В нем были рассмотрены все аспекты новых технологий, используемых в ускорителях этой линейки, а также улучшения, которым подверглись видеокарты на ядре Barts. Было отмечено, что ожидаемого изменения техпроцесса до 32-нм не произошло. Графические чипы нового поколения серии AMD Radeon HD 6800 все еще будут производиться по старому 40-нм техпроцессу, началом применения которого можно считать презентацию Radeon HD 4770, прошедшую еще в апреле 2009 года. Вся линейка Radeon HD 5000 тоже использовала 40-нм технологию. Всему виной, как сказал Эрик Демерсон (Eric Demers), являющийся техническим директором подразделения GPU в AMD, «приверженность проработанному техпроцессу на данный момент связана с экономическими причинами. Обращая внимание на получаемый сегодня процент рабочих кристаллов, компания столкнулась с выбором, запускать в массовое производство два 32-нм или три 40-нм GPU по одинаковой цене». Учитывая этот факт, в недалеком будущем AMD, скорее всего, откажется от 32 нм и приступит к освоению производства, используя технологию 28 нм.

Не изменяя техпроцесс, компании AMD будет проблематично позиционировать Barts как значимый шаг вперёд. Главным образом, новый GPU Barts отличается от своего предшественника серьезными изменениями в области оптимизации архитектуры, увеличением производительности на каждый ватт потребленной энергии и миллиметр площади, что улучшает общую эффективность. В нем также были доработаны главные недостатки предыдущей серии ATI Radeon HD 5800, связанные с малой производительностью обработки тесселяции и геометрии. Как уже было сказано ранее в наших обзорах, именно эти два недостатка стали самой серьезной проблемой видеокарт AMD по сравнению с конкурирующими графическими ускорителями компании NVIDIA.

Изначально ожидалось, что линейка AMD Radeon 6800 должна прийти на смену AMD Radeon 5800, но такого не случилось. Как видно из выше приведенной схемы, различий между ядрами Barts и Cypress практически нет. Однако простой подсчет количества движков SIMD, нам красноречиво говорит о значительно меньшей производительности обновленного GPU Barts XT по отношению к ядру Cypress (Radeon HD 5870).

	AMD Radeon HD 6870	AMD Radeon HD 6850	ATI Radeon HD 5870	ATI Radeon HD 5850	ATI Radeon HD 5830	ATI Radeon HD 4870
Кодовое имя	Barts XT	Barts PRO	Cypress	Cypress	Cypress	RV770
Число транзисторов	1,7 млрд.	1,7 млрд.	2,15 млрд.	2,15 млрд.	2,15 млрд.	0,956 млрд.
Количество потоковых процессоров	1120	960	1600	1440	1120	800
Производительность, TFLOPs	2	1,5	2,72	2,09	1,79	1,2
Текстурных блоков	56	48	80	72	56	40
Фильтрация текстур, GTexels/s	50,4	37,2	68	52,2	44,8	30
Количество ROPs	32	32	32	32	16	16
Фильтрация пикселей, GPixels/s	28,8	24,8	27,2	23,2	12,8	12
Z/Stencil, GSamples/s	115,2	99,2	108,8	92,8	51,2	48
Частота ядра, МГц	900	775	850	725	800	750
Частота памяти, ГГц	1,05 (4,2 ГГц эффект-я) GDDR5	1,0 (4,0 ГГц эффект-я) GDDR5	1,2 (4,8 ГГц эффект-я) GDDR5	1,0 (4,0 ГГц эффект-я) GDDR5	1,0 (4,0 ГГц эффект-я) GDDR5	900 МГц (3,6 ГГц эффект-я) GDDR5
Разрядность шины памяти	256 бит	256 бит	256 бит	256 бит	256 бит	256 бит
Пропускная способность памяти, ГБ/c	134,4	128	153,5	128	128	115,2
Кадровый буфер	1 ГБ	1 ГБ	1 ГБ	1 ГБ	1 ГБ	1 ГБ
Техпроцесс	TSMC 40 нм	TSMC 40 нм	TSMC 40 нм	TSMC 40 нм	TSMC 40 нм	TSMC 55 нм
Максимальное / минимальное энергопотребление, Вт	151/19	127/19	188/27	151/27	175/25	160/90
Рекомендованная стоимость	$239	$179	~$349	~$229	~$200	Н/д

В графическом процессоре Radeon HD 6870 задействовано четырнадцать движков SIMD, каждый из них состоит из четырёх текстурных блоков и шестнадцати потоковых процессоров. Один потоковый процессор имеет пять блоков АЛУ (потоковых ядер). Это суммарно дает GPU 1120 потоковых ядер с 56 текстурными блоками. Результат обработки GPU выводится через четыре кластера выходной части конвейера рендеринга. В каждый кластер входят восемь конвейеров ROP (растровых операций), которые составляют суммарно тридцать два ROP-конвейера. 256-битный интерфейс памяти обеспечивается четырьмя 64-битными контроллерами памяти.

Численные характеристики архитектуры и спецификация видеокарт Radeon HD 6870 сильно похожи на таковые у Radeon HD 5830, но с удвоенной конечной частью конвейера рендеринга. Однако если рассматривать обратную сторону, то у Radeon HD 6870 используется та же самая конечная часть конвейера рендеринга, что и у Radeon HD 5870, но меньше шейдерных ядер. Для видеокарты Radeon HD 5830 главным недостатком было как раз уменьшенное в два раза количество блоков ROP, что вызвало задержки в производительности. Radeon HD 6870 можно назвать доработанным и улучшенным перевоплощением графического процессора Radeon HD 5830. В свое оснащение ядро Barts XT получило целых два управляющих UTDP (Ultra-Thread Dispatch Processor), в то время как у Cypress он был всего один, а также была улучшена часть GPU, отвечающая за обработку алгоритмов тесселяции. Такие изменения должны обеспечить почти двукратное превосходство нового решения в обработке потоков теселяции над графическими ускорителями предыдущей серии.

Еще одним существенным улучшением, которым обладает Radeon HD 6870 за счет оптимизированной структуры кристалла, стала возможность его работы на более высоких частотах, что существенно влияет на итоговую производительность. Частота Radeon HD 6870 составляет 900 МГц, а значит упрощенное ядро GPU Barts работает со значительно более высокой тактовой частотой, чем Radeon HD 5830 или даже Radeon HD 5850. Такое повышение частоты ведет к увеличению общей производительности GPU почти на 25% в сравнении с Radeon HD 5850, работающего с частотой 725 МГц. В итоге меньшее количество АЛУ и текстурных блоков у Radeon HD 6870, по сравнению с Radeon HD 5850, вполне компенсируется повышенной частотой работы ядра GPU, что практически уравнивает их производительность.

Все эти усовершенствования позволили Radeon HD 6870 быть более производительным, чем Radeon HD 5850, при меньшей на 25% площади кристалла. Такое изменение явно снижает энергопотребление в режиме бездействия и себестоимость производства самого ядра в целом. Эти два явных преимущества должны положительно сказаться на популярности конечного продукта. Память Radeon HD 6870 работает на «родной» частоте 1050 МГц (эффективная 4200 МГц), чуть быстрее чем у Radeon HD 5850 (1000 МГц). По заявлению производителей розничная цена Radeon HD 6870 составит $240, а это немного меньше чем $260 на Radeon HD 5850.

Теоретические сведения очень обнадеживают, но всегда хочется получить конкретные результаты в тестовых приложениях. Для этих целей в нашу лабораторию и попал видеоускоритель MSI Radeon HD 6870 (R6870-2PM2D1GD5). Предоставленная компанией MSI модель является полной копией эталонного образца, выпускаемого на заводах компании AMD. Именно по этой причине наш обзор и тестирование, по сути, будет описывать эталонное решение Radeon HD 6870 от компании AMD.

Спецификация

В спецификации нет ничего необычного, все характеристики эталонного решения уже были перечислены нами выше, теперь лишь стоит повторить их для конкретного экземпляра, продаваемого под торговой маркой MSI.

Модель	MSI Radeon HD 6870 (R6870-2PM2D1GD5)
Графическое ядро	AMD Radeon HD 6870 (Barts XT)
Конвейера	1120 унифицированных потоковых
Поддерживаемые API	DirectX 11 (Shader Model 5.0) OpenGL 4.1
Частота ядра, МГц	900
Объем (тип) памяти, МБ	1024 (GDDR5)
Частота памяти (эффективная), МГц	1050 (4200)
Шина памяти, бит	256
Стандарт шины	PCI Express X16 2.1
Максимальное разрешение	До 4 дисплеев по 1920x1200 каждый До 2560x1600 Dual-link DVI или 1920x1200 Single-link DVI До 2048x1536 VGA (через переходник DVI-to-VGA) До 1920x1200 HDMI 1.4 До 2560x1600 DisplayPort
Выходы	2x DVI-I (VGA через переходники) 1x HDMI 1.4 2x mini DisplayPort (DisplayPort через переходники)
Поддержка HDCP	Есть Декодирование MPEG-2, MPEG-4, DivX, WMV9, VC-1 и H.264/AVC, MVC, Adobe Flash
Драйверы	Свежие драйверы можно скачать с: - сайта производителя GPU: - сайта поддержки.
Сайт производителя	http://ua.msi.com/

Из таблицы видны несколько новшеств, которыми стали обладать «референсные» видеокарты Radeon HD 6870. Порт DisplayPort 1.2 позволяет выводить изображение сразу на несколько мониторов с помощью специального хаба, причем для каждого монитора может устанавливаться разное разрешение. Поддерживается до четырех дисплеев с разрешением до 1920x1200 каждый. Однако суммарно к ускорителю можно подключить до шести мониторов с использованием двух хабов и двух разъемов DVI-I, но уже с разрешением до 1600х900.

Наличие HDMI 1.4 позволит пользователю воспользоваться технологией передачи 3D-стереоизображения, что необходимо для подключения 3D-мониторов. Появилась поддержка новых технологий OpenGL 4.1 и AMD HD3D, а также остались уже хорошо знакомые нам по 5800-й серии ускорителей технологии AMD Eyefinity и AMD EyeSpeed. Такое разнообразие новых возможностей использования ускорителя станет достойным ответом компании AMD на предложенные NVIDIA в 400-й серии частично схожие технологические решения.

Видеоускоритель представлен в плотной коробке. В ее дизайне подчеркнута возможность работы с фирменной утилитой разгона MSI Afterburner. Вверху виден логотип компании, а с правой стороны упомянут производитель GPU AMD RADEON GRAPHICS, что говорит о выпуске данной линейки уже именно компанией AMD, а не ATI (AMD) как это было ранее. Ниже указано само графическое ядро R6870, наличие у ускорителя 1 ГБ GDDR5 памяти, поддержка DirectX 11 и присутствие на задней панели двух разъемов mini DisplayPort. К разъемам mini DisplayPort можно подключить до четырех экранов через специальный хаб, используя технологию AMD Eyefinity. В самом низу присутствуют логотипы поддержки продуктом фирменных технологий MSI для разгона и использование на текстолите платы конденсаторов повышенной надежности и долговечности.

Последние две особенности более подробно описаны на обратной стороне коробки.

Здесь в верхней части указана сама модель графического ускорителя R6870-2PM2D1GD5, а ниже подробно описана поддержка утилиты MSI Afterburner, позволяющей разгонять как один ускоритель, так и несколько установленных в режиме CrossFireX. Есть возможность сохранения профилей разгона, а также профилей с уменьшенными частотами работы видеокарты, что ведет к экономии электроэнергии и пониженному тепловыделению, а значит и снижению суммарного шума системы. Ниже указано использование в данной модели твердотельных конденсаторов, которые гарантируют 10 лет безотказной работы. Справа отмечены основные преимущества данного ускорителя на 30-ти языках. Упаковка оставляет впечатление качественного законченного продукта и имеет полноценную информацию о внутреннем содержимом.

Комплект поставки MSI Radeon HD 6870 (R6870-2PM2D1GD5) вполне достойный:

• Два переходника с двух периферийных разъемов питания на один 6-контактный разъем питания видеокарты;
• Мостик CrossFire;
• Диск с драйверами и утилитами;
• Краткая инструкция по установке видеокарты;
• Переходник с mini DisplayPort на DisplayPort;
• Переходник с DVI на VGA.

Вполне оправданный комплект, обеспечивающий 80% запросов обычного пользователя. Но для подключения группы дисплеев здесь явно придется докупить необходимые переходники или специальный хаб, с одновременной поддержкой до четырех мониторов.

В сравнении с флагманом от компании NVIDIA, видеокартой на GeForce GTX 480, новое решение от компании AMD выглядит более изящным. Это не только первое впечатление, но и судя по заявленным нововведениям компании AMD, ускорители на Radeon HD 6870 должны отличатся в два раза меньшим энергопотреблением при сравнимой в некоторых приложениях производительности. Видеокарта Radeon HD 6870 отличается от «топовых» решений обоих производителей меньшей длиной, она имеет, также как и Radeon HD 5870, два 6-контактных разъема дополнительного питания, находящихся на верхнем торце видеокарты. Подключение дополнительного питания не вызовет неудобств, а сами провода не будут мешать установке видеокарты, увеличивая ее длину за счет самих разъемов и отходящих от них проводов.

Что удивительно, эталонный образец имеет всего один разъем CrossFire. Скорее всего, впоследствии, появятся решения от другого производителя, имеющие два разъема CrossFire, которые очень полезны для повышения общей производительности видеосистемы при подключении данного ускорителя в режимах CrossFireX совместно с другими аналогичными моделями.

Задняя часть видеокарты AMD Radeon HD 6870 не имеет никаких технологических отверстий, здесь все закрыто пластиковым кожухом, гармонично дополняющим общий дизайн ускорителя. Приятно, что разъемы питания повернуты вверх – это позволяет ускорителю быть совместимым с большим числом корпусов.

Обратная сторона ускорителя не получила ни одного значимого элемента.

Благодаря двухслотовому дизайну системы охлаждения на задней панели ускорителя поместились пять разъемов подключения дисплеев (2х DVI-I, HDMI 1.4, 2х mini DisplayPort 1.2). Здесь же есть достаточно большая решетка отвода горячего воздуха из корпуса. Такое разнообразие разъемов подключения обеспечат AMD Radeon HD 6870 полную совместимость со всеми современными предложениями рынка устройств вывода изображения.

На лицевой стороне печатной платы можно выделить графический процессор и окружающие его восемь чипов видеопамяти. Здесь же находятся все элементы системы питания GPU и памяти ускорителя.

Частота работы графического процессора составляет 900 МГц. Сам чип Barts XT выполнен по 40 нм техпроцессу и содержит 1120 универсальных шейдерных конвейеров и тридцать два блока растеризации, а обмен данными между графическим ядром и памятью осуществляется через 256-битную шину.

При отсутствии нагрузки частота работы чипа снижается до 100 МГц, а видеопамять замедляется до 81 МГц (эффективная частота 324 МГц). При этом уменьшается и напряжение питания, что обеспечивает заметное снижение энергопотребления и температуры.

Видеопамять общим объемом 1 ГБ набрана восемью микросхемами стандарта GDDR5 производства Hynix H5GQ1H24AFR T2C со временем доступа 0,8 нс, что позволяет им работать на эффективной частоте до 5000 МГц. Поскольку результирующая частота работы чипов памяти на видеокарте немного ниже и составляет 4200 МГц, то остается хороший частотный коридор про запас, который, надеемся, можно будет задействовать при разгоне.

Ускоритель имеет 4+2-фазную схему питания. Здесь четыре фазы идут на GPU и реализованы при помощи контроллера Chil CHL8214, имеющего поддержку протокола I2C. Этот протокол должен обеспечить софтвольтмод при помощи новой версии утилиты MSI Afterburner. Идущая в комплекте с видеокартой утилита MSI Afterburner 2.0.0 не позволила поменять напряжение на GPU.

Сама система охлаждения состоит из двух частей. Металлический кожух через термоинтерфейс соприкасается со всеми горячими элементами платы: чипами видеопамяти и элементами подсистемы питания. Для охлаждения GPU используется отдельная конструкция - массивный алюминиевый радиатор с тремя медными тепловыми трубками разного диаметра, которые припаяны к медной пластине, соприкасающейся с кристаллом GPU. Центральная медная трубка увеличенного диаметра должна способствовать более эффективному отводу тепла от кристалла GPU. Термоинтерфейс достаточно вязкий, что тоже должно положительно отразится на общей эффективности системы охлаждения. Вентилятора турбинного типа, имеющего стандартные размеры, с излишком хватает для охлаждения графического процессора. В целом систему охлаждения можно назвать улучшенной и более технологичной по сравнению с эталонной турбиной, используемой на горячих моделях 5800-й серии.

Для оценки эффективности системы охлаждения мы использовали утилиту FurMark, а детальный мониторинг осуществлялся при помощи GPU-Z и MSI Afterburner .

Работая на штатных частотах и управляя скоростью вращения турбины автоматически, графический процессор прогрелся до 82°С. Учитывая, что при этом скорость вращения турбины была всего 35% от максимальной и весь кулер работал тихо, мы можем говорить о слабом тепловыделении ускорителя и отличной работе «референсной» системы охлаждения в автоматическом режиме.

После того, как мы в ручном режиме установили скорость вращения турбины на максимум, не убирая нагрузки, кулер начал заметно шуметь, но температура графического ядра упала до 67 градусов.

В целом система охлаждения, применяемая на эталонном решении AMD Radeon HD 6870, показала высокую эффективность, при этом она оставалась достаточно тихой в работе.