Огляд і тестування відеокарти AMD Radeon HD 7970 3 ГБ GDDR5

Презентація нового покоління графічних процесорів AMD, безумовно, стала одним з найбільш значимих подій останнього кварталу 2011 року в IT індустрії. В «гонці озброєнь» з NVIDIA, напівпровідниковому гіганту з Саннівейла вдалося зробити дуже важливий стратегічний хід, першим представивши наступне покоління графічних процесорів, засноване на чіпах, виконаних з дотриманням норм 28 нм техпроцесса.

Таким чином, AMD знову одержала деяку перевагу перед основним конкурентом на ринку дискретної графіки. На момент появи в продажі перших представників 600-ої лінійки графічних процесорів NVIDIA GeForce, рішення на основі Radeon HD 7970 вже будуть присутні на ринку, щонайменше, пару місяців, що дозволить підвищити рівень їх продажів, особливо в колі обізнаних геймерів і ентузіастів, які прагнуть одержати hi-end новинки якомога швидше. Демонстрація Radeon HD 7970, що відбулася в Москві 13 грудня, склала дуже приємне враження, але тільки через місяць нам вдалося нарешті одержати зразок відеокарти AMD Radeon HD 7970 у нашу тестову лабораторію. Однак перед тим як перейти безпосередньо до вивчення особливостей самого графічного прискорювача AMD Radeon HD 7970, варто розповісти про архітектурні особливості графічного ядра Tahiti XT, на якому він базується.

Особливості архітектури Graphics Core Next

Нагадаємо, що починаючи з лінійки Radeon HD 2000, інженери ATI (а згодом AMD) для розробки графічних процесорів Radeon використали архітектуру типу VLIW (very long instruction word). Зрозуміло, з моменту анонсу чіпа R600 до сімейства графічних адаптерів Northern Island продуктивність рішень збільшилася в кілька раз, однак принципово нових змін за цей час все-таки не відбулося.

Проте, якість графіки в PС-іграх постійно підвищується, а розробники знаходять усе нові шляхи підвищення реалістичності зображення на екрані монітора. Зрозуміло, вимоги до швидкості роботи і об'єму пам'яті відеокарт постійно зростають, однак поступово змінюється і характер завдань, які стоять перед ними. Так, наприклад, останнім часом дискретні графічні адаптери все частіше знаходять своє застосування в «неграфічних» додатках і найчастіше виконання певного завдання силами відеокарти вимагає менше часу і ресурсів. Це один з найбільш пріоритетних трендів розвитку для виробників графічних чіпів, і в компаніях AMD і NVIDIA це добре розуміють. Відзначимо, що розробники з «зеленого табору» усвідомили необхідність створення принципово нової уніфікованої архітектури і графічного чіпа загального призначення (GPGPU або General Purpose GPU) помітно раніше. Як результат, технологія NVIDIA CUDA сьогодні підтримується більшою кількістю програм, включаючи професійні рішення. Втім, помітне поширення ця технологія одержала порівняно недавно, так що в AMD ще є всі шанси скласти гідну конкуренцію в цьому сегменті ринку.

Отже, основою нового чіпа Tahiti XT на архітектурі Graphics Core Next є супер-скалярні процесори іменовані Compute Units, які включають 64 ALU кожний. Важливо відзначити, що вони складаються з векторних і скалярних блоків, а також мають вбудований планувальник і 16 кілобайт кеш-пам'яті першого рівня. Застосовувана схема їх будови дозволяє одержати більш високу продуктивність у порівнянні з VLIW-архітектурою, а також високу ефективність, як для вирішення графічних завдань, так і завдань загального призначення.

Всього до складу чіпа Tahiti XT входить 32 блоки Compute Unit (2048 потокових процесорів), які розбиті в групи по 4 штуки. Кожна така група має у своєму розпорядженні 32 КБ кеш-пам'яті для зберігання даних і 16 КБ для інструкцій. Крім цього, як ми вже відзначали, кожний блок CU оснащений власним кешем об'ємом 16 КБ. Загальний об'єм кеш-пам'яті першого рівня (L1) становить 512 КБ, а другого — 768 КБ, що вдвічі більше, ніж у попереднього флагмана лінійки Radeon HD.

Ширина шини пам'яті була збільшена до 384 біт, однак кількість растрових процесорів (ROP) не збільшилася пропорційно до 48, а залишилася попередньою - 32. При цьому принцип їх взаємодії з іншою частиною GPU, за заявою інженерів AMD, був суттєво перероблений. Відзначимо, що новий чіп Tahiti XT включає 4,31 млрд. транзисторів на площі 365 мм².

Особлива увага в новій архітектурі, за словами представників компанії AMD, була приділена блоку тесселяції. З часів лінійки Radeon HD 5000 у завданнях з активним використанням тесселяції рішення від NVIDIA виглядали набагато переважніше, однак з впровадженням блока тесселяції десятої версії в лінійці Radeon HD 7000, ситуація може суттєво змінитися.

Згідно даним з графіка офіційної презентації AMD, у порівнянні з попереднім флагманом, продуктивність Radeon HD 7970 при обробці тесселяції виросла аж до 140% в окремих додатках.

Важливим нововведенням у новій архітектурі Graphics Core Next став окремий блок Video Codec Engine. Коли на ринку з'явиться програмне забезпечення, що дозволяє скористатися його можливостями повною мірою, користувачі зможуть задіяти обчислювальну потужність відеоприскорювачів не тільки для декодування, але і для кодування відеоконтенту.

Чимало уваги в новій архітектурі традиційно було приділено питанням енергоспоживання. Технологія AMD Power Tune покликана динамічно відслідковувати навантаження на графічний процесор і у випадку перевищення максимального рівня TDP (наприклад у стрес-тестах FurМark, OCCT ) — автоматично знижувати тактову частоту GPU і напругу його роботи. Таким чином, виробник не іде на штучне заниження продуктивності відеокарти, оглядаючись лише на синтетичні тести, які в реальній експлуатації практично не запускаються.

Ще однією приємною особливістю Graphics Core Next стала функція ZeroСore. Тепер у режимі бездіяльності, після того як екран монітора автоматично відключається, відеокарта може автоматично перейти в ощадливий режим, відключивши при цьому навіть вентилятор системи охолодження. Енергоспоживання графічного адаптера в такому режимі не перевищує 4 Вт, за словами інженерів AMD.

У режимі CrossFireX  при переході в 2D режим, всі адаптери крім одного аналогічно будуть «засипати» і відключати вентилятори СО.

Чимало уваги в новій архітектурі було приділено і технології Eyefinity, яка, нагадаємо, дозволяє підключати до однієї відеокарти одночасно декілька дисплеїв у різних режимах. З переходом на Graphics Core Next, технологія Eyefinity була оновлена до другої версії і тепер дозволяє не тільки підключати до 6 моніторів до однієї відеокарти (при використанні активних перехідників, що купуються окремо), але і активувати 3D-режим при підключенні декількох дисплеїв. Тут AMD знову задає новий стандарт у галузі, адже для аналогічного режиму NVIDIA 3D Vision Surround буде потрібне встановлення як мінімум 2х відеокарт у режимі SLI.

Крім цього, для AMD Radeon HD 7970 заявлена підтримка моніторів і LCD-панелей ультрависокої роздільної здатності (7680 × 4320 пікселів), що на теперішній час вже є непоганим заділом на майбутнє. Також не можна не відзначити підтримку відеокартами сімейства Southern Islands інтерфейсу PCI Express 3.0. Практичної користі від цього нововведення поки небагато, однак, факт впровадження нових стандартів, безумовно, приємний. Відзначимо, що AMD Radeon HD 7970 стала першою відеокартою на ринку з підтримкою PCI Express 3.0. У завершення розповіді про архітектуру пропонуємо зведену таблицю, у якій ми порівняли специфікації нового флагмана лінійки Radeon HD з попередниками та актуальними конкурентами:

Наведений список нововведень в архітектурі Graphics Core Next виглядає дійсно цікаво і перспективно. Що ж, ми переходимо до практичного тестування, для того щоб на практиці вивчити всі особливості передових технологій AMD на прикладі відеокарти Radeon HD 7970 «референсного» дизайну.

Варто відзначити, що в нашу тестову лабораторію потрапив не роздрібний варіант Radeon HD 7970, і навіть не фінальна ревізія цієї відеокарти. Сьогодні ми маємо справу з інженерним зразком, який, імовірно, має ряд незначних відмінностей від тих графічних адаптерів на базі Radeon HD 7970, які вже з'явилися в українських торговельних мережах. Проте, його основні характеристики повністю збігаються з заявленими для AMD Radeon HD 7970, отже, і рівень продуктивності повинен бути аналогічним. До того часу коли партнери AMD представлять свої версії Radeon HD 7970 на основі унікального дизайну, всі відеоприскорювачі на базі Radeon HD 7970 будуть відрізнятися лише наклейкою на кожусі системи охолодження, комплектом поставки, умовами гарантійного обслуговування і, звичайно, вартістю.

Зовнішній вигляд відеокарти дуже нагадує дизайн попередніх флагманів лінійки Radeon, однак, при цьому, відмінності між ними добре помітні, і Radeon HD 7970 має своє власне «обличчя». На наш погляд, згладжені краї кожуха системи охолодження і застосування глянсового пластику виглядають більш привабливо, у порівнянні з строгим і трохи «цегельним» виглядом Radeon HD 6970/6950. Довжина відеоприскорювача становить 285 мм, що характерно для hi-end рішень. У більшості сучасних ігрових корпусів формату Middle- і Full-Tower його розташування не викличе проблем.

Для виводу зображення на відеокарті AMD Radeon HD 7970 передбачені наступні інтерфейси:

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

Відзначимо, що від другого роз’єму DVI розробник відмовився, мотивуючи це прагненням підвищити ефективність системи охолодження турбінного типу. Імовірно, роздрібні версії Radeon HD 7970 будуть оснащуватися додатковими перехідниками і у кінцевого користувача не повинно виникнути ніяких проблем з підключенням до відеокарти монітора, плазмової панелі або проектора. Нагадаємо, що завдяки технології Eyefinity 2.0 до графічних прискорювачів на AMD Radeon HD 7970 можна підключити до 6-ти моніторів з двома додатковими DisplayРort-хабами (купуються окремо). Порт HDMI версії 1.4a з підтримкою frame packing дозволяє передавати 3D-зображення з частотою 60 Гц на кожне око.

Друкована плата відеокарти AMD Radeon HD 7970, що потрапила до нас у лабораторію, виконана на текстоліті червоного кольору, однак у роздрібні канали поставляються карти на більш пізній ревізії PCB чорного кольору. Безумовно, варто відзначити застосування якісної елементної бази: польових транзисторів у металевому корпусі DirectFET, дроселів з феритовою серцевиною і твердотільних конденсаторів. Для рішення рівня Radeon HD 7970 якісна елементна база не тільки забезпечить тривалу і стабільну роботу в штатному режимі, але і дозволить досягти кращих результатів у процесі розгону.

Модуль стабілізації живлення виконаний по 6+1-фазній схемі, а в якості ШІМ-контролера використовується мікросхема Chil CHL8228G.

Для забезпечення живлення відеокарти, крім роз’єму PCI-E, застосовується один 6-контактний і один 8-контактний роз’єм живлення, які розташовані збоку наприкінці плати.

Два коннектори для містків CrossFireX  дозволяють поєднувати декілька відеокарт на основі графічних процесорів AMD для спільних розрахунків графічних ефектів. Поруч з ними розташовується невеликий перемикач BIOS, який вперше з'явився в лінійці Radeon HD 6900.

Зворотна сторона плати практично позбавлена елементів. Тут ми знайшли лише кріпильну хрестовину системи охолодження і декілька мікросхем модуля VRM. Крім цього, на інженерному семплі, що потрапив до нас у тестлаб на звороті друкованої плати були присутнє кілька маленьких перемикачів і коннекторів незрозумілого призначення. У фінальній версії, мабуть, нічого такого немає.

Так виглядає графічний чіп Tahiti XT, виконаний по нормам 28 нм процесу, який є центральною частиною розглянутої відеокарти. Як ми вже згадували, він включає 2048 уніфікованих процесорів і 32 блоки растеризації, а обмін даними між графічним ядром і пам'яттю здійснюється через 384-бітну шину.

Відеопам'ять стандарту GDDR5 загальним об'ємом 3 ГБ набрана за допомогою дванадцяти чіпів по 256 МБ виробництва компанії Hynix. Чіпи мають маркування H5GQ2H24MFR T2C і згідно з документацією можуть функціонувати на ефективній частоті до 6 ГГц. Враховуючи, що пам'ять у досліджуваної відеокарті одразу працює на частоті 5500 МГц, є сенс спробувати трохи прискорити її в процесі ручного розгону.

Система охолодження відеокарти AMD Radeon HD 7970 «референсного» дизайну включає турбіну і досить масивний алюмінієвий радіатор у основі якого встановлена випарна камера, що сприяє рівномірному розподілу тепла по всій площі теплообмінника.

Для ефективного забору повітря в задній частині пластикового кожуха, що закриває всю лицьову частину друкованої плати, присутні спеціальні отвори.

Графічний чіп контактує з основним радіатором прямо, у той час як чіпи пам'яті і силові транзистори стикаються через спеціальний термоінтерфейс з металевою пластиною-основою, на якій закріплений радіатор і турбіна. Взагалі, з часу Radeon HD 6970 штатний кулер не перетерпів значних змін, а для того щоб перевірити його ефективність на практиці ми провели наш стандартний набір тестів. Традиційно тести проводилися у двох режимах роботи кулера: автоматичне керування і максимальна швидкість обертання турбіни.

В автоматичному режимі при максимальному навантаженні температура графічного ядра не перевищувала оцінку 74 градуса, що є непоганим результатом для адаптера такого рівня. При цьому вентилятор працював на 50 % своєї потужності, утворюючи середній рівень шуму, помітний на загальному фоні роботи системи, але не дратівливий.

Після того як ми встановили швидкість обертання вентилятора на максимум і провели тестування ще раз, ми зафіксували зниження максимальної температури GPU на 12 градуси, а рівень шуму, видаваний кулером при цьому, ми б охарактеризували, як дуже високий.

При відсутності навантаження, частоти графічного ядра і пам'яті автоматично знижуються, що приводить до меншого енергоспоживання і тепловиділення. Кулер у такому режимі працює дійсно тихо, а температура графічного ядра не перевищує 36 градусів.

Взагалі, система охолодження на основі випарної камери, що є на AMD Radeon HD 7970, продемонструвала гарну ефективність охолодження при середньому рівні шуму. На фоні інших компонентів сучасного системного блоку шум від роботи відеокарти при типовому навантаженні виділяється незначно.