PowerColor HD 5870 - первая видеокарта с поддержкой DirectX 11

Противостояние между графическими гигантами отмеряет второй десяток лет, и за это время на рынке осталось лишь два основных игрока, которые каждый раз пытаются потеснить друг друга, выпуская видеокарты нового поколения раньше конкурента. Если в 2006 году NVIDIA представила первые акселераторы с поддержкой DirectX 10, то в этом году ATI в составе AMD взяла реванш, анонсировав совместимые с DirectX 11 решения.

Оглавление:

• Вступление
• Осматриваем видеокарту
• Тестирование. Выводы.

Вступление

Если кто помнит, первая «шейдерная война» началась в 2001 году, когда NVIDIA выпустила акселератор нового поколения – GeForce 3, отвечающий всем требованиям API DirectX 8. Канадская ATI немного опоздала со своим ответом, но наверстала упущенное через год, явив всему миру ускоритель, поддерживающий еще не вышедший DirectX 9. Серия видеокарт Radeon 9xxx оказалась одной из лучших в свое время, лишь немногим уступая разработкам NVIDIA в OpenGL-приложениях из-за плохо проработанных драйверов. Дальнейшее противостояние обуславливалось различными версиями DX9, и только в 2006 году с выходом GeForce 8xxx началась новая гонка, ознаменовавшая переход на унифицированную архитектуру и появление игр, использующие возможности DirectX 10. Подразделение ATI Technologies, входящее в состав AMD, опоздало на полгода не с самыми производительными решениями, что заставило компанию пересмотреть ценовую политику. Естественно, после этого все ошибки были исправлены, и AMD уже второй год задает тон ценообразования на рынке, выпуская при этом конкурентоспособные продукты.

Архитектура RV870

Выход в октябре этого года операционной системы Microsoft Windows 7 не единственное значимое событие – компания AMD первой анонсировала решения с поддержкой DirectX 11, которые реально доступны на рынке и каждый желающий может их приобрести. Правда, стоимость новинок пока слишком высока, так как NVIDIA ничего подобного представить не смогла, а когда нет альтернативы, то и ценовую политику можно пересмотреть. Но об этом поговорим в самом конце материала, а сейчас рассмотрим архитектуру новейшего чипа от AMD – Cypress (он же RV870).

Как и ранее, компания отдала предпочтение среднему по производительности ядру, на базе которого выпускаются middle-end-решения и двухчиповые высокоуровневые карты. Также на основе его производных свет увидят более доступные продукты начального уровня. В отличие от ранее выпускавшихся графических процессоров, теперь все чипы носят собственные имена (из семейства растений). Название карт осталось прежним, только номер поколения вырос на единицу, и все семейство новых видеоадаптеров AMD относится к серии Radeon HD 5000.

По сравнению со своим предшественником RV770 чип нового поколения обзавелся еще десятью SIMD-ядрами, каждое из которых состоит из 16 универсальных суперскалярных потоковых процессоров и четырех текстурных блоков с собственной кэш-памятью первого уровня. Каждый такой процессор способен выполнять пять инструкций – четыре MUL/ADD (Multiply-Add) и одну сложную трансцендентную инструкцию (SIN, COS, LOG и т. п.), за счет чего AMD оперирует числом потоковых процессоров, превышающих по количеству суперскалярных в пять раз. Также было увеличено число широких блоков ROP (Render Back-Ends по терминологии AMD) – теперь их восемь, каждый из которых, как и в чипе-предшественнике, способен обрабатывать четыре пиксела за такт.

Блок-схема Cypress

Фактически, новинка в два раза превысила почти все показатели GPU прошлого поколения – количество транзисторов теперь составляет 2,15 млрд. (против 956 млн. в RV770 и 959 млн. в RV790), число потоковых процессоров увеличилось до 1600 штук, блоков TMU стало 80, а блоков растеризации – 32. Рабочая частота чипа составляет 850 МГц, как и у Radeon HD 4890. Данные характеристики справедливы для старшей карты – Radeon HD 5870. Для более доступного решения – Radeon HD 5850 – количество потоковых процессоров уменьшено до 1440 шт., текстурных блоков – до 72, а число ROP осталось прежним. Также была уменьшена частота ядра до 725 МГц.

Кроме количественных, были проведены и качественные изменения. Так, за счет поддержки DirectX 11 блоки TMU теперь могут работать с текстурами размером до 16384х16384 пикселей, а также они получили новые режимы сжатия HDR-текстур, и повысилось качество анизотропной фильтрации. Производительность блоков Render Back-Ends увеличилась вдвое, и за счет этого режим сглаживания MSAA8x обходится падением производительности в современных игровых приложениях в среднем до 10% относительно режима MSAA4x – возможно, еще одно-два поколения графических адаптеров, и сглаживание станет практически «бесплатным», как это произошло с анизотропной фильтрацией. Кроме того, в чип было добавлено два блока растеризации, которые особо должны себя проявить при использовании некоторых задач DirectX 11, особенно, тесселяции.

Используемая ранее кольцевая шина памяти Ring Bus полностью ушла в прошлое (впервые от нее отказались в RV770), и теперь в графических процессорах AMD применяется хабовая архитектура. Четыре 64-битных контроллера расположены возле основных потребителей данных, а это кэш-память второго уровня и блоки ROP, и соединены с одним хабом, который далее уже распределяет поток данных между остальными, менее требовательными вычислительными блоками ядра.

Интерфейс памяти чипа Cypress

Поддерживаемый тип памяти остался прежним – GDDR5, но рабочие частоты теперь могут достигать 5000 МГц (QDR). Правда, с 256-битной шиной пропускная способность памяти не особо выросла, что может стать сдерживающим фактором при работе в тяжелых режимах графики. Зато теперь может быстро изменяться частота памяти и напряжение питания, а также появилась проверка на ошибки (EDC, Error Detection Code), что важно при расчетах общего назначения. Относительно рабочих частот: для Radeon HD 5870 они составляют эффективные 4800 МГц (4х1280 МГц), а для Radeon HD 5850 – 4000 МГц. Объем памяти для обеих карт равен 1024 МБ.

PowerPlay

Несмотря на возросшее количество транзисторов, площадь кристалла за счет 40-нм техпроцесса лишь на 27% больше, чем у RV790, а энергопотребление при максимальной загрузке видеокарт осталось практически на том же уровне, что и у Radeon HD 4870. Технология PowerPlay получила дальнейшее свое развитие и в режиме простоя акселератора используются еще более низкие частоты, а потребление энергии составляет всего 27 Вт (сравните с 90 Вт у одночипового флагмана прошлого поколения), что весьма неплохо для карты такого уровня и сложности.

DirectX 11

Теперь немного посмотрим на возможности DirectX 11, который доступен владельцам не только вышедшей недавно операционной системы Windows 7, но и Windows Vista через систему обновления Windows Update. В новом графическом API обновилась Shader Model до версии 5.0, добавились несколько инструкций и два типа шейдеров - Hull и Domain. Теперь возможно повышение производительности расчетов за счет многопоточной обработки. Для улучшения качества картинки будут использоваться как тесселяция, добавляющая большее количество полигонов, так и независимый рендеринг прозрачных и полупрозрачных объектов (Order Independent Transparency – OIT), постобработка и новые возможности по фильтрации теней.

Использование тесселяции

Продолжил свое развитие и DirectCompute, появившийся еще в DirectX 10 и позволяющий проводить расчеты общего назначения силами видеокарты. Для игровой графики это дает возможность обрабатывать и проводить фильтрацию изображений, ускорять рендеринг прозрачных поверхностей и объектов. Добавим также сюда расчет физических эффектов и алгоритмов искусственного интеллекта. Версия DirectCompute 11 получила более широкие возможности, чем предыдущие версии, что непременным образом должно сказаться на производительности и эффективности работы технологии.

Постобработка за счет DirectCompute 11 стала проще, и теперь позволяет использовать достаточно реалистичные эффекты, одновременно снижая нагрузку на графический процессор. Например, такие, как изменение глубины резкости…

Постобработка

… или более размытые тени.

Реалистичные тени

С переходом на DirectX 11 появились алгоритмы сжатия 16-битных HDR-текстур, при этом степень сжатия может достигать 6:1. Кроме того, была проведена работа над повышением качества их сжатия. Все это позволяет повысить качество картинки, сделав изображение более реалистичным.

Стоит также упомянуть о поддержке (наряду с DirectCompute) еще одного открытого API OpenCL, который позволяет производить вычисления силами графического процессора, исполняя одни и те же команды, предназначенные для GPU и CPU. Учитывая производительность Cypress в 2,7 терафлоп при вычислениях одиночной точности, и 544 гигафлоп при двойной, новый чип значительно опережает своих предшественников и конкурентов по этому показателю. При соответствующей поддержке со стороны разработчиков ПО на видеокартах AMD можно будет значительно увеличить скорость кодирования видео, проведения нелинейного монтажа, различных расчетов – т.е. все то, что сейчас делается силами GPU NVIDIA. Для игроков это может сказаться поддержкой физических эффектов в будущих играх, так как ориентироваться на закрытый PhysX в скором времени вряд ли кто захочет.

Технология ATI Eyefinity

Возможность подключения двух мониторов к одной видеокарте существует как минимум лет десять. Работу с тремя дисплеями реализовала Matrox еще в графических чипсетах Parhelia, но AMD решила проблему мультимониторных конфигураций по-своему – теперь можно подключить до шести ЖК-панелей! Правда, такое количество доступно лишь при наличии видеокарты Radeon HD 5870 Eyefinity Edition (она же Radeon HD 5870 SIX) с шестью разъемами Mini DisplayPort. На обычных моделях реализовано лишь четыре разъема для одновременного подключения трех дисплеев: два Dual-Link DVI, и по одному HDMI и DisplayPort.

Возможности ATI Eyefinity

Такое количество мониторов можно использовать как в режиме клона, так и для расширения рабочего стола. Как нетрудно подсчитать, при использовании шести экранов 1920х1080 конечное разрешение составит 5760х2160 точек. Для игроков особый интерес представляет возможность установки трех дисплеев в ряд при стандартном расположении экранов:

А также при развернутом:

Список игр, совместимых с ATI Eyefinity, состоит из чуть более восьмидесяти наименований, и он будет неуклонно расти. Вот только дискомфорт во время игры, кроме низкого фреймрейта при таком разрешении, могут доставлять относительно широкие рамки мониторов вокруг видимой части изображения. Даже рекомендованный монитор производства Samsung с рамкой в 7 мм уже даст в итоге широкую полосу через треть картинки, что явно приятным не назовешь.

Естественно, без всех этих технологий можно будет насладиться просмотром кинофильма в качестве Full HD на одном большом экране. Из нововведений отметим поддержку HDMI версии 1.3a, форматов Dolby TrueHD и DTS Master Audio, переход на UVD 2.0 (Unified Video Decoder), который может декодировать одновременно два видеопотока. Если подобное останется в картах начального уровня новой серии, то они станут отличными решениями для постройки медиацентров.

Читать далее:

• Осматриваем видеокарту
• Тестирование. Выводы.