Обзор и тестирование видеокарты AMD Radeon HD 7970 3 ГБ GDDR5

Презентация нового поколения графических процессоров AMD, безусловно, стала одним из наиболее значимых событий последнего квартала 2011 года в IT индустрии. В «гонке вооружений» с NVIDIA, полупроводниковому гиганту из Саннивейла удалось сделать очень важный стратегический ход, первым представив следующее поколение графических процессоров, основанное на чипах, выполненных с соблюдением норм 28 нм техпроцесса.

Таким образом, AMD вновь получила некоторое преимущество перед основным конкурентом на рынке дискретной графики. На момент появления в продаже первых представителей 600-ой линейки графических процессоров NVIDIA GeForce, решения на основе Radeon HD 7970 уже будут присутствовать на рынке, по меньшей мере, пару месяцев, что позволит повысить уровень их продаж, особенно в кругу продвинутых геймеров и энтузиастов, которые стремятся получить hi-end новинки как можно скорее. Демонстрация Radeon HD 7970, состоявшаяся в Москве 13 декабря, произвела на нас очень приятное впечатление, но только спустя месяц нам удалось наконец-то получить образец видеокарты AMD Radeon HD 7970 в нашу тестовую лабораторию. Однако перед тем как перейти непосредственно к изучению особенностей самого графического ускорителя AMD Radeon HD 7970, стоит рассказать об архитектурных особенностях графического ядра Tahiti XT, которое лежит в его основе.

Особенности архитектуры Graphics Core Next

Напомним, что начиная с линейки Radeon HD 2000, инженеры ATI (а впоследствии AMD) для разработки графических процессоров Radeon использовали архитектуру типа VLIW (very long instruction word). Разумеется, с момента представления чипа R600 до семейства графических адаптеров Northern Island производительность решений возросла в несколько раз, однако принципиально новых изменений за это время всё же не произошло.

Тем не менее, качество графики в PC-играх постоянно повышается, а разработчики находят всё новые пути повышения реалистичности изображения на экране монитора. Разумеется, требования к скорости работы и объёму памяти видеокарт постоянно растут, однако постепенно меняется и характер задач, которые стоят перед ними. Так, например, в последнее время дискретные графические адаптеры всё чаще находят своё применение в «неграфических» приложениях и зачастую выполнение определенной задачи силами видеокарты требует меньше времени и ресурсов. Это один из наиболее приоритетных трендов развития для производителей графических чипов, и в компаниях AMD и NVIDIA это хорошо понимают. Отметим, что разработчики из «зелёного лагеря» осознали необходимость создание принципиально новой унифицированной архитектуры и графического чипа общего назначения (GPGPU или General Purpose GPU) заметно раньше. Как результат, технология NVIDIA CUDA сегодня поддерживается большим количеством программ, включая профессиональные решения. Впрочем, заметное распространение эта технология получила сравнительно недавно, так что у AMD ещё есть все шансы составить достойную конкуренцию в этом сегменте рынка.

Итак, основой нового чипа Tahiti XT на архитектуре Graphics Core Next являются супер-скалярные процессоры именуемые Compute Units, которые включают 64 ALU каждый. Важно отметить, что они состоят из векторных и скалярных блоков, а также имеют встроенный планировщик и 16 килобайт кэш-памяти первого уровня. Применяемая схема их строения позволяет получить более высокую производительность в сравнении с VLIW-архитектурой, а также высокую эффективность, как для решения графических задач, так и задач общего назначения.

Всего в состав чипа Tahiti XT входит 32 блока Compute Unit (2048 потоковых процессоров), которые разбиты в группы по 4 штуки. Каждая такая группа имеет в своем распоряжении 32 КБ кэш-памяти для хранения данных и 16 КБ для инструкций. Помимо этого, как мы уже отмечали, каждый блок CU оснащен собственным кэшем объёмом 16 КБ. Общий объём кэш-памяти первого уровня (L1) составляет 512 КБ, а второго — 768 КБ, что в два раза больше, нежели у предыдущего флагмана линейки Radeon HD.

Ширина шины памяти была увеличена до 384 бит, однако количество растровых процессоров (ROP) не возросло пропорционально до 48, а осталось прежним - 32. При этом принцип их взаимодействия с остальной частью GPU, по заявлениям инженеров AMD, был существенно переработан. Отметим, что новый чип Tahiti XT включает 4,31 млрд. транзисторов на площади 365 мм².

Особое внимание в новой архитектуре, по словам представителей компании AMD, было уделено блоку тесселяции. Со времен линейки Radeon HD 5000 в задачах с активным использованием тесселяции решения от NVIDIA выглядели гораздо предпочтительнее, однако с внедрением блока тесселяции десятой версии в линейке Radeon HD 7000, ситуация может существенно измениться.

Основываясь на данные графика из официальной презентации AMD, в сравнении с предыдущим флагманом, производительность Radeon HD 7970 при обработке тесселяции выросла вплоть до 140% в отдельных приложениях.

Важным нововведением в новой архитектуре Graphics Core Next стал отдельный блок Video Codec Engine. Когда на рынке появится программное обеспечение, позволяющее воспользоваться его возможностями в полной мере, пользователи смогут задействовать вычислительную мощь видеоускорителей не только для декодирования, но и для кодирования видеоконтента.

Немало внимания в новой архитектуре традиционно было уделено вопросам энергопотребления. Технология AMD Power Tune призвана динамически отслеживать нагрузку на графический процессор и в случае превышения максимального уровня TDP (например в стресс-тестах FurMark, OCCT ) — автоматически снижать тактовую частоту GPU и напряжение его работы. Таким образом, производитель не идёт на искусственное занижение производительности видеокарты, оглядываясь лишь на синтетические тесты, которые в реальной эксплуатации практически не запускаются.

Ещё одной приятной особенностью Graphics Core Next стала функция ZeroCore. Теперь в режиме бездействия, после того как экран монитора автоматически отключается, видеокарта может автоматически перейти в экономный режим, отключив при этом даже вентилятор системы охлаждения. Энергопотребление графического адаптера в таком режиме не превышает 4 Вт, по словам инженеров AMD.

В режиме CrossFireX при переходе в 2D режим, все адаптеры кроме одного аналогично будут «засыпать» и отключать вентиляторы СО.

Немало внимания в новой архитектуре было уделено и технологии Eyefinity, которая, напомним, позволяет подключать к одной видеокарте одновременно несколько дисплеев в различных режимах. С переходом на Graphics Core Next, технология Eyefinity была обновлена до второй версии и теперь позволяет не только подключать до 6 мониторов к одной видеокарте (при использовании активных переходников, приобретаемых отдельно), но и активировать 3D-режим при подключении нескольких дисплеев. Здесь AMD снова задает новый стандарт в отрасли, ведь для аналогичного режима NVIDIA 3D Vision Surround потребуется установка как минимум 2х видеокарт в режиме SLI.

Кроме этого, для AMD Radeon HD 7970 заявлена поддержка мониторов и LCD-панелей ультравысокого разрешения (7680 × 4320 пикселей), что на теперешний момент уже является неплохим заделом на будущее. Также нельзя не отметить поддержку видеокартами семейства Southern Islands интерфейса PCI Express 3.0. Практической пользы от этого нововведения пока немного, однако, факт внедрения новых стандартов, безусловно, приятен. Отметим, что AMD Radeon HD 7970 стала первой видеокартой на рынке с поддержкой PCI Express 3.0. В завершение рассказа об архитектуре приведем сводную таблицу, в которой мы сравнили спецификации нового флагмана линейки Radeon HD с предшественниками и актуальными конкурентами:

Приведенный список нововведений в архитектуре Graphics Core Next выглядит действительно интересно и многообещающе. Что ж, мы переходим к практическому тестированию, для того чтобы на практике изучить все особенности передовых технологий AMD на примере видеокарты Radeon HD 7970 «референсного» дизайна.

Стоит отметить, что в нашу тестовую лабораторию попал не розничный вариант Radeon HD 7970, и даже не финальная ревизия этой видеокарты. Сегодня мы имеем дело с инженерным образцом, который, вероятно, имеет ряд незначительных отличий от тех графических адаптеров на базе Radeon HD 7970, которые уже появились в украинских торговых сетях. Тем не менее, его основные характеристики полностью совпадают с заявленными для AMD Radeon HD 7970, следовательно, и уровень производительности должен быть аналогичным. До того времени когда партнеры AMD представят свои версии Radeon HD 7970 на основе уникального дизайна, все видеоускорители на базе Radeon HD 7970 будут отличаться лишь наклейкой на кожухе системы охлаждения, комплектом поставки, условиями гарантийного обслуживания и, конечно, стоимостью.

Внешний вид видеокарты очень напоминает дизайн предыдущих флагманов линейки Radeon, однако, при этом, отличия между ними хорошо заметны, и Radeon HD 7970 имеет своё собственное «лицо». На наш взгляд, сглаженные края кожуха системы охлаждения и применение глянцевого пластика выглядят более привлекательно, в сравнении со строгим и несколько «кирпичным» видом Radeon HD 6970/6950. Длина видеоускорителя составляет 285 мм, что характерно для hi-end решений. В большинстве современных игровых корпусов формата Middle- и Full-Tower его расположение не доставит проблем.

Для вывода изображения на видеокарте AMD Radeon HD 7970 предусмотрены следующие интерфейсы:

• 1x Dual-Link DVI;
• 1х HDMI 1.4a (frame packing);
• 2х DisplayPort 1.2;

Отметим, что от второго разъёма DVI разработчик отказался, мотивируя это стремлением повысить эффективность системы охлаждения турбинного типа. Вероятно, розничные версии Radeon HD 7970 будут оснащаться дополнительными переходниками и у конечного пользователя не должно будет возникнуть никаких проблем с подключением к видеокарте монитора, плазменной панели или проектора. Напомним, что благодаря технологии Eyefinity 2.0 к графическим ускорителям на AMD Radeon HD 7970 можно подключить до 6-ти мониторов с двумя дополнительными DisplayPort-хабами (приобретаются отдельно). Порт HDMI версии 1.4a с поддержкой frame packing позволяет передавать 3D-изображение с частотой 60 Гц на каждый глаз.

Печатная плата видеокарты AMD Radeon HD 7970, попавшей к нам в лабораторию, выполнена на текстолите красного цвета, однако в розничные каналы поставляются карты на более поздней ревизии PCB черного цвета. Безусловно, стоит отметить применение качественной элементной базы: полевых транзисторов в металлическом корпусе DirectFET, дросселей с ферритовыми сердечниками и твердотельных конденсаторов. Для решения уровня Radeon HD 7970 качественная элементная база не только обеспечит длительную и стабильную работу в штатном режиме, но и позволит добиться лучших результатов в процессе разгона.

Модуль стабилизации питания выполнен по 6+1-фазной схеме, а в качестве ШИМ-контроллера используется микросхема CHiL CHL8228G.

Для обеспечения питания видеокарты, помимо разъёма PCI-E, применяется один 6-контактный и один 8-контактный разъёмы питания, которые расположены сбоку в конце платы.

Два коннектора для мостиков CrossFireX позволяют объединять несколько видеокарт на основе графических процессоров AMD для совместного расчета графических эффектов. Рядом с ними располагается небольшой переключатель BIOS, который впервые появился в линейке Radeon HD 6900.

Обратная сторона платы практически лишена элементов. Здесь мы обнаружили лишь крепежную крестовину системы охлаждения и несколько микросхем модуля VRM. Кроме этого, на инженерном семпле попавшем к нам в тестлаб на обратной стороне печатной платы присутствовало несколько маленьких переключателей и коннекторов непонятного назначения. В финальной версии, очевидно, ничего такого нет.

Так выглядит графический чип Tahiti XT, выполненный по нормам 28 нм процесса, который является центральной частью рассматриваемой видеокарты. Как мы уже упоминали, он включает 2048 унифицированных процессоров и 32 блока растеризации, а обмен данными между графическим ядром и памятью осуществляется через 384-битную шину.

Видеопамять стандарта GDDR5 общим объемом 3 ГБ набрана с помощью двенадцати чипов по 256 МБ производства компании Hynix. Чипы имеют маркировку H5GQ2H24MFR T2C и согласно документации могут функционировать на эффективной частоте до 6 ГГц. Учитывая, что память в тестируемой видеокарте изначально работает на частоте 5500 МГц, есть смысл попробовать немного ускорить ее в процессе ручного разгона.

Система охлаждения видеокарты AMD Radeon HD 7970 «референсного» дизайна включает турбину и достаточно массивный алюминиевый радиатор в основании которого установлена испарительная камера, способствующая равномерному распределению тепла по всей площади теплообменника.

Для эффективного забора воздуха в задней части пластикового кожуха, закрывающего всю лицевую часть печатной платы, присутствуют специальные отверстия.

Графический чип контактирует с основным радиатором напрямую, в то время как чипы памяти и силовые транзисторы соприкасаются через специальный термоинтерфейс с металлической пластиной-основанием, на которой закреплен радиатор и турбина. В целом со времени Radeon HD 6970 штатный кулер не перетерпел значительных изменений, а для того чтобы проверить его эффективность на практике мы провели наш стандартный набор тестов. Традиционно тесты проводились в двух режимах работы кулера: автоматическое управление и максимальная скорость вращения турбины.

В автоматическом режиме при максимальной нагрузке температура графического ядра не превышала отметку 74 градуса, что является неплохим результатом для адаптера такого уровня. При этом вентилятор работал на 50 % своей мощности, производя средний уровень шума, заметный на общем фоне работы системы, но не раздражающий.

После того как мы установили скорость вращения вентилятора на максимум и провели тестирование еще раз, мы зафиксировали снижение максимальной температуры GPU на 12 градусов, а уровень шума, издаваемый кулером при этом, мы бы охарактеризовали, как очень высокий.

При отсутствии нагрузки, частоты графического ядра и памяти автоматически понижаются, что приводит к меньшему энергопотреблению и тепловыделению. Кулер в таком режиме работает действительно тихо, а температура графического ядра не превышает 36 градусов.

В целом система охлаждения на основе испарительной камеры, применяемая для AMD Radeon HD 7970, продемонстрировала хорошую эффективность охлаждения при среднем уровне шума. На фоне остальных компонентов современного системного блока шум от работы видеокарты при типичной нагрузке выделяется незначительно.