PowerColor HD 5870 - первая видеокарта с поддержкой DirectX 11

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.

Оглавление:

• Вступление
• Осматриваем видеокарту
• Тестирование. Выводы.

Осматриваем видеокарту

Для тестирования новинки мы использовали карту PowerColor Radeon AX5870, которую сравнили с бывшим одночиповым флагманом Radeon HD 4890, а также с парой таких же акселераторов в режиме CrossFire.

PowerColor Radeon AX5870

В качестве оппонентов были выбраны Inno3D GeForce GTX 295 Platinum и Gigabyte GV-N275SO-18I с заводским разгоном. Последний адаптер почти на равных может конкурировать с GeForce GTX 285. Все данные по видеокартам занесены в следующую таблицу:

* - архитектура графических процессоров AMD и NVIDIA отличается между собой

PowerColor Radeon AX5870

Видеокарта PowerColor Radeon AX5870 поставляется в коробке с изображением самурая, которого использовали также во время проведения недавнего конкурса от PowerColor. Кстати, как минимум один счастливчик из экс-СССР стал обладателем приза – видеокарты Radeon HD 5850.

Упаковка видеокарты PowerColor Radeon AX5870

Комплект поставки минимален и состоит из инструкции и диска с драйверами. Возможно, что это особенности тестовой коробки, и поступающая в розницу комплектация будет обширнее.

Комплект поставки видеокарты PowerColor Radeon AX5870

Компания AMD ранее никогда не уделяла повышенного внимания внешнему виду своих видеокарт, но серия Radeon HD 5000, пожалуй, стала исключением. Массивный кожух из черного пластика со вставками из материала другого цвета делает карту серии чем-то особенным. Карта PowerColor Radeon AX5870, естественно, выполнена по референсному дизайну и отличается от подобных продуктов лишь фирменной наклейкой.

Видеокарта PowerColor Radeon AX5870

С обратной стороны адаптера прикручена черная алюминиевая пластина, которая полностью накрывает всю заднюю часть платы. Кстати, размеры новинки по длине за счет кожуха немного превышают стандартные габариты Radeon HD 4870 X2 и решения NVIDIA. Сама же плата акселератора по размерам нисколько не отличается от упомянутых продуктов.

В верхней части адаптера с одного края расположены два 6-контактных разъема питания, с другого – два интерфейса для подключения двух-трех аналогичных карт в режиме CrossFireX. Тут же имеются прорези для выхода части нагретого воздуха внутрь системного блока.

Видеокарта PowerColor Radeon AX5870, вид сверху

Видеокарта PowerColor Radeon AX5870, вид снизу

На задней части видеокарты расположены воздухозаборники, стилизованные под сопла, но практической пользы от них немного, так как турбина почти наглухо закрыта с внутренней стороны.

Задняя часть видеокарты PowerColor Radeon AX5870

Из разъемов для подключения мониторов или телеприемников на карте присутствуют два Dual-Link DVI и по одному DisplayPort и HDMI. Никаких TV-выходов нет. Из-за наличия большого количества интерфейсов, для выхода нагретого воздуха из системы охлаждения на планке предусмотрено лишь небольшое отверстие с решеткой. Но, как показало тестирование, этого более чем достаточно, чтобы карта не перегревалась во время работы.

Периферийные разъемы на видеокарте PowerColor Radeon AX5870

Система охлаждения, как и применяемая в картах прошлых поколений, состоит из алюминиевого основания, охлаждающего память и силовые элементы, и медного сердечника, передающего тепло от ядра по тепловым трубкам тонким алюминиевым ребрам. Если в Radeon HD 4890 было три тепловых трубок, то теперь их четыре. Да и радиатор стал немного больше.

Система охлаждения PowerColor Radeon AX5870

Несмотря на более сложный чип относительно RV770 и RV790, турбина карты работает весьма тихо, лишь при разгоне пришлось поднять скорость вращения до 50%.

Печатная плата по длине такая же, как и у Radeon HD 4870 X2, но по сравнению с картой HD 4890 количество элементов возле блока выводов увеличилось, что и не удивительно, учитывая установленные четыре интерфейсных разъема для подключения мониторов. В районе цифровой подсистемы питания много пустующего места – непонятно, зачем необходимо было делать кожух СО большего размера, чем сама плата?

Печатная плата видеокарты PowerColor Radeon AX5870

Кристалл графического процессора Cypress, как и у R600, развернут на 45°, и для предотвращения скола чип оснащен защитной рамкой.

Чип Cypress RV870

В качестве памяти используются восемь микросхем Samsung K4G10325FE-HC04, рассчитанные на эффективные 5 ГГц, общим объемом 1024 МБ. Шина – все те же 256 бит.

Память Samsung K4G10325FE-HC04

Рабочие частоты PowerColor Radeon AX5870 соответствуют референсным и составляют 850 МГц для чипа и 4800 МГц для памяти. При простое частоты снижаются до 157/1200 МГц (ядро и память соответственно).

Характеристики PowerColor Radeon AX5870

Теперь немного о разгоне. Максимально стабильной частотой, на которой смог работать Cypress, стали 900 МГц – при повышении этого значения игровые приложения иногда давали сбой. Память смогла функционировать на 5200 МГц.

Температурный режим и уровень разгона PowerColor Radeon AX5870

Естественно, для поддержания необходимого температурного режима карты скорость вращения турбины пришлось поднять до 50% от максимума, при этом температура чипа не превышала под нагрузкой 58 °C.

Читать далее:

• Тестирование. Выводы.

Оглавление:

• Вступление
• Осматриваем видеокарту
• Тестирование. Выводы.

Тестирование

Тестовая конфигурация

Тестирование проводилось на следующем стенде:

• Процессор:
  • Intel Core i7-975 (3,33@4,2 ГГц)
• Материнская плата:
  • ASUS P6T7 WS SuperComputer (Intel X58)
• Оперативная память:
  • Kingston KHX1800C9D3K3/3GX (3x1024 МБ, DDR3-1800@1820, 8-8-8-24-1T, triple channel)
• Жёсткий диск:
  • Samsung HD252HJ (250 ГБ, SATA2)
• Блок питания:
  • Silver Power SP-S850
• Операционная система:
  • Windows Vista Ultimate x86 SP2

Для адаптеров на базе чипсетов AMD использовался Catalyst 9.10, для NVIDIA - GeForce 191.07. В систему также устанавливался PhysX версии 9.09.0814, акселерация физических эффектов посредством видеокарты отключалась.

В качестве тестовых приложений использовались синтетический пакет 3DMark Vantage, игры Crysis (тест проводился утилитой CrysisBenchmarkTool 1.05, стандартный уровень) и Far Cry 2 (встроенный бенчмарк), бенчмарк на базе игры Resident Evil 5 (переменный тест) и еще один бенчмарк – H.A.W.X.

Все измерения проводились при разрешении экрана 1680x1050 (кроме 3DMark Vantage в режиме Performance) и 1920х1080 для создания серьёзной нагрузки на видеоакселераторы. Для 3DMark выставлялись настройки по умолчанию, в CrysisBenchmarkTool 1.05 тесты проходили с профилем Very High, для Far Cry 2 использовались максимальные настройки, в бенчмарке Resident Evil 5 выставлялось максимальное качество, как и в H.A.W.X. В последнем также Ambient occlusion выставлялся в режиме Very High. В драйверах сглаживание и анизотропная фильтрация не форсировались, а выбирались в самих приложениях.

На графиках с результатами отмечен как средний fps, так и минимальный. Если приложение не ведет статистику по минимальному количеству кадров, то на графиках указан также результат с активированным сглаживанием.

Результаты тестирования

3DMark Vantage

В синтетическом пакете 3DMark Vantage новинка демонстрирует неплохой рост производительности относительно одночипового флагмана AMD прошлого поколения. Да и с режимом CrossFire из пары Radeon HD 4890 запросто может потягаться, особенно, при росте качества картинки и разрешения экрана. Если смотреть на конкурентов, то Radeon HD 5870 займет среднее положение между моделями GeForce GTX 285 и GTX 295 (напомним, что в разгоне GTX 275 показывает примерно такие же результаты, как и GTX 285 в номинале).

Far Cry 2

В игровом приложении Far Cry 2 тандем из пары акселераторов HD 4890 серьезно опережает новое решение в стандартных режимах, но с переходом на использование сглаживания они по производительности уже примерно равны. Флагман NVIDIA чувствует себя в этой игре при включенном AA просто превосходно, а вот в обычном режиме лишь немного опережает Radeon HD 5870.

Resident Evil 5

Resident Evil 5 уже не так однозначно относится к решению на базе Cypress, которое в стандартном режиме работы не особо выигрывает даже у GeForce GTX 275. А вот с переходом на более качественную картинку падение производительности на Radeon HD 5870, в отличие от других, минимально.

H.A.W.X.

В H.A.W.X. ситуация еще интереснее – с активированным AA новинке проиграли все, кроме тандема из Radeon HD 4890. Опять же падение производительности в таком режиме минимальна.

Crysis

Такое ощущение, что каждый из разработчиков графических процессоров старается как можно лучше «заточить» свое новое решение под игру Crysis, игнорируя другие приложения. Radeon HD 5870 практически не уступает ни паре карт HD 4890 в режиме CrossFire, ни двухчиповому конкуренту.

Выводы

Компания AMD первой выпустила графический процессор, поддерживающий DirectX 11, и технологическое лидерство за разработчиком закрепится как минимум на полгода. Чип Cypress получился весьма удачным и, несмотря на его сложность – с минимальным уровнем энергопотребления при высокой производительности. Конечно, цены на новинку в нашей рознице далеки от идеала, но при рекомендованной стоимости Radeon HD 5870 создает серьезную конкуренцию двухчиповому флагману как NVIDIA, так и самой AMD, особенно для высоких разрешений с активированным сглаживанием. Естественно, не все приложения благосклонны к новому решению чипмейкера, но в целом это самый производительный одночиповый продукт.

Возможность использовать три монитора (шести в специальной версии Radeon HD 5870) силами одной видеокарты выводят игровой процесс на новый уровень, позволяя полностью окунуться в «виртуальную реальность». Можно даже назвать технологию ATI Eyefinity неким аналогом 3D-технологий от NVIDIA. Что именно предпочтет пользователь – покажет время.

Единственный недостаток серии Radeon HD 5000 заключается в отсутствии игровых приложений под DirectX 11, способных раскрыть весь потенциал новейших графических процессоров AMD. Как и в случае с картами 8000-серии GeForce, придется ждать полгода-год, пока появится должное количество соответствующих игр. Когда же это время наступит, возможно, мы уже будем рассматривать новые карты, с еще большей производительностью и функциональностью.

Обсудить PowerColor HD 5870, видеокарту с поддержкой DirectX 11 на форуме