День независимости. Обзор PowerColor R9 290 и API Mantle

В промежутках между анонсами всевозможных видеокарт серии Radeon R7 и R9 AMD выпускает новые версии драйверов. Наконец-то вышел пакет Catalyst 14.1, активирующий Mantle, о котором было сказано столько громких слов. Пока низкоуровневый API поддерживает только игра Battlefield 4. Но мы благодарны и этой возможности. Хотя данная статья, по идее, должна быть целиком и полностью посвящена обзору видеокарты PowerColor R9 290, мы в дополнение решили раскрыть тему именно API Mantle, так как она напрямую относится к дальнейшему развитию всей игровой индустрии. Напомним, что в конце прошлого года мы уже обозревали эталонную AMD Radeon R9 290 на нашем сайте. А так как PowerColor R9 290 — полнейший референс, то и заострять особого внимания мы на ней не будем. PowerColor Radeon R9 290 Известно, что Radeon R9 290 входит в High-end-сегмент видеокарт AMD, однако в реальных тестах все же не дотягивает до уровня GeForce GTX TITAN и GeForce GTX 780 Ti. Поэтому выбор GeForce GTX 780 в качестве прямого конкурента PowerColor R9 290 не случаен. Их уровень производительности в графических приложениях практически одинаков, о чем свидетельствует дальнейшее тестирование. Также стоит отметить, что представленная в обзоре Radeon R9 290 от PowerColor, несмотря на референсный дизайн, разогнана на 28 МГц по чипу.Как мы уже ранее говорили, дизайн видеокарты полностью соответствует референсному исполнению. Пожалуй, единственным отличительным знаком можно считать наличие наклейки с эмблемой PowerColor на кулере графического адаптера.На оборотной стороне печатной платы также все аналогично: обвязка GPU, драйверы транзисторов системы питания и т.д.Внешний вид традиционен для последнего поколения видеокарт AMD и представляет собой темный пластиковый кожух прямоугольной формы с красными фигурными линиями. Такое, на первый взгляд, примитивное оформление скрывает испарительную камеру, за отвод тепла от которой отвечает стандартный кулер радиального типа.Размеры видеоадаптера говорят сами за себя и составляют внушительные 266,65x111,2x38 мм. Дополнительное питание подключается к 6-пиновому и 8-пиновому разъемам, расположенным в верхнем правом углу. Также сверху расположен еле заметный переключатель для выбора режима BIOS. На фото заметно отсутствие разъема CrossFire. Как известно, контроллер CrossFire теперь интегрирован в графический процессор.Панель видеовыходов абсолютно лишена аналоговых интерфейсов. Есть только «цифра».Рассеиваемое тепло от электронных компонентов передается через силиконовые термопрокладки. Процессор контактирует напрямую с медным основанием радиатора с применением термопасты.На печатной плате вокруг GPU расположены 16 чипов памяти SK hynix емкостью 256 Мбайт каждая. Ширина шины составляет 32х16=512 бит. Система DC-DC-преобразования выполнена по схеме 5+1+1 для питания графического процессора, памяти и тактового генератора. Управляет схемой ШИМ-контроллер IR 3567B.API Mantle Что же это за «фрукт» этот Mantle? И с чем его едят? Мы постарались ответить на эти вопросы без детального углубления в прикладное программирование. Достаточно лишь понять физику процесса. Итак, любому мало-мальски продвинутому пользователю знакомы API DirectX и OpenGL (API — интерфейс программирования приложений, как правило, на языках низкого уровня). Они используются программистами для написания графических приложений, прежде всего для операционных систем Windows (DirectX является разработкой Microsoft). Причем эти API являются конкурирующими продуктами, но не единым целым. Казалось бы, здоровое противостояние должно облегчать разработку игр, однако, как показывает практика, всё не так просто. Зайдем с другой стороны. Каждая приставка имеет свою графическую архитектуру, в виду чего разработчикам игр приходится подстраиваться под конкретную платформу. Следовательно, игра, написанная для одной платформы, не может быть запущена на другой. У разработчиков возникают неполадки в совместимости своих программных продуктов при использовании API более высокого уровня, соответствующего стандартам ПК. То есть низкоуровневые запросы, написанные для настольных систем, не будут понятны консольным решениям. И наоборот. Также программирование на высокоуровневых интерфейсах менее эффективно, так как тратится много времени для перевода/понимания/преобразования кода до тех пор, пока он не примет визуальное представление. В итоге игровые приложения не в состоянии использовать мощность компьютера в полной мере. Для решения вышеперечисленных проблем компания AMD создала API Mantle как альтернативу DirectX и OpenGL. По сути, это единый комплекс, позволяющий облегчить работу разработчикам и устранить слабые места в программно-аппаратной части. Не будем забывать, что и PlayStation 4, и Xbox One также построены на базе архитектуры GCN. AMD и сообщество разработчиков игр, среди которых выделяются Oxide Games и EA DICE, в течение последних нескольких лет создавали Mantle, трудясь плечом к плечу. «Мантия» является низкоуровневым API, приближенный к непосредственно машинным кодам, что лучше отвечает требованиям современной архитектуры GCN. Прежде всего, Mantle призван решить проблему так называемой процессорозависимости, когда относительно слабый CPU является лимитирующим фактором в конфигурации ПК. В итоге пользователям приходится учитывать производительность «камня» при очередном апгрейде системы. В противном случае, потенциал видеокарты не будет полностью раскрыт. Тем самым «красные» пошли навстречу компьютерным энтузиастам, так как подавляющее их большинство имеет процессоры начального или среднего уровня. Достигается это за счет уменьшения валидации и обработки API: команд, более точного управления буфером, улучшения масштабирования при работе с многоядерными CPU, а также снижения времени выполнения компиляции шейдерных блоков. Улучшение графической производительности Mantle по сравнению с применением «директрисы» связано со снижением времени обработки командных буферов, точным контролем сжатия, расширения и синхронизации данных, асинхронной очередностью загрузки данных независимо от типа графического движка, применением продвинутых технологий экранного сглаживания MSAA/EQAA, оптимизацией форматов данных и асинхронным вычислением графических задач. Ниже приведены основные преимущества API Mantle: Возможность генерировать до девяти раз больше запросов на отрисовку в секунду за счет снижения нагрузки на CPU. Все аппаратные возможности представлены через интерфейс. Более точный контроль над аппаратной частью. Возможность построения новейших методов визуализации. Прямой доступ к памяти видеокарты. Совместимость с DirectX HLSL для упрощения портирования. Независимость разработчиков игр от существующих драйверов AMD. Упрощение разработки кросс-платформенных игр. Увеличение производительности по сравнению с более высокоуровневыми DirectX и OpenGL. Как мы уже ранее сказали, первой игрой с поддержкой Mantle стала Battlefield 4 на движке Frostbite 3. В настоящее время ведется разработка еще 15 новых игр от EA DICE на этом движке, которые по умолчанию также будут поддерживать новейший интерфейс программирования. Но пока их время не наступило мы хотим обратить ваше внимание на интересные факты, которые были получены в ходе тестирования Battlefield 4 на конфигурациях с различными по производительности процессорами. На диаграмме ниже отчетливо видно, как меняется степень прироста производительности видеокарты в зависимости от используемого CPU. Наилучший профит от использования Mantle достигается с процессором A10-7700K, худший прирост — с Core i5-4670K.При детальном разборе видно, что A10-7700K лучше всего раскрывает потенциал AMD Radeon R9 290X и Radeon R9 280X. Процессоры FX-8350 и Core i5-4670K в конфигурации с Radeon R9 290X и Radeon R7 260X позволяют увеличить производительность последних лишь на 7-8%. Самый мощный настольный процессор — Core i7-4960X — помог «раскрыться» Radeon R9 290X всего на 9%.Следующая диаграмма наглядно демонстрирует отсутствие процессорозависимости при использовании видеокарт из топ-сегмента. Как видите, при использовании Mantle даже относительно слабый A10-7700K обошел Core i5-4670K. Лучше всего «прокачал» Radeon R9 290X топовый интеловский процессор, однако видна тенденция уменьшения эффективности при установке более мощного «камня».Также мы решили не пройти мимо недавно представленного бенчмарка Star Swarm на движке Nitrous, поддерживающего API Mantle. Он имеет четыре карты с различными уровнями загрузки системы. Ниже представлена диаграмма, иллюстрирующая заметный прирост производительности во всех режимах бенчмарка.Далее демонстрируются графики различных конфигураций при активированном Mantle.Последняя диаграмма показывает положительный эффект совместного использования API Mantle и видеокарт с архитектурой GCN в самом ресурсоемком тесте Star Swarm — RTS.Тестирование Тестовый стенд №1 Процессор — Intel Core i7-3770K @4,5 ГГц Материнская плата — ASUS MAXIMUS V FORMULA Оперативная память — Corsair CMX8GX3M2A1600C9, 2x 4 Гбайт Видеокарты — PowerColor Radeon R9 290 Накопитель — OCZ Vertex 3, 360 Гбайт Блок питания — LEPA G1600, 1600 Вт Операционная система — Windows 8.1 х64 Драйвер — AMD Catalyst 14.1 Beta V1.5 Процессор — AM A10-7850K @4,1 ГГц Материнская плата — ASUS A88X-PRO Оперативная память — AMD Memory DDR3-2133, 2x 8 Гбайт Видеокарты — PowerColor Radeon R9 290 Накопитель — OCZ Vertex 3, 360 Гбайт Блок питания — LEPA G1600, 1600 Вт Операционная система — Windows 8.1 x64 Драйвер — AMD Catalyst 14.1 Beta V1.5 Тестовый стенд №2 Результаты тестирования Синтетические тесты, естественно, не могут дать объективной оценки производительности, так как обычно нагружают определенные блоки видеокарты. Однако они способны выжать весь тот максимум, что таится в GPU. В наиболее производительном бенчмарке 3DMark Fire Strike в обоих режимах наблюдается явное лидерство PowerColor Radeon R9 290.Тест 3DMark 11, наоборот, показал небольшое превосходство NVIDIA GeForce GTX 780.В Heaven 4.0 при максимальных настройках в разрешении 1440p также наилучшего результата добилось решение NVIDIA.Все же для любого компьютерного энтузиаста, за исключением лишь охотников за «попугаями» и профессиональных оверклокеров, в первую очередь интересна производительность в играх. Здесь наблюдается гегемония GeForce GTX 780, пусть и незначительная. Наиболее «недружелюбными» играми для AMD оказались GRID 2 и Tomb Raider. В то же время оптимизированные под архитектуру GCN Company of Heroes 2 и Sleeping Dogs явно на стороне «красных». Ниже приведены результаты в разрешении 1080p и 1440p.Наконец, мы добрались до апогея тестирования и сравнили возможности PowerColor Radeon R9 290 (в конфигурации с относительно слабым процессором AMD A10-7850K) с Mantle и, соответственно, без него. Конечно, вы не увидите двукратный прирост FPS, однако все же определенный «профит» налицо. Увеличение количества кадров в секунду на 15% по сравнению с использованием API DirectX 11 можно считать успешным. Как нам кажется, в конфигурации с более скромным процессором разница была бы более ощутимой.Эффективность работы СО, разгон, энергопотребление Мы уже обращали ваше внимание на существовании переключателя режимов BIOS. Суть его работы заключается в том, чтобы пользователь мог подстроить под себя работу кулера видеокарты. Однако даже такая полезная функция все равно не лишила PowerColor R9 290 главного недостатка референс-концепта — шумной работы вкупе с посредственной эффективностью охлаждения. Если режиме Quiet уровень шума находился на терпимом уровне, то в Uber-mode находиться рядом с тестовым стендом становится просто невыносимо! При этом температура GPU в последнем режиме не превышала 65 градусов. Неплохо, но какой ценой это достигается! Для разгона мы традиционно применили утилиту MSI AfterBurner. Чип удалось разогнать лишь на 75 МГц, но при условии, что карта уже имеет заводской разгон. Признаться, мы ожидали лучшего результата. Скорее всего, нам просто не повезло с конкретным образцом видеокарты.Не порадовало энергопотребление PowerColor R9 290. Оно по аналогии с другими видеоадаптерами от AMD заметно выше, чем у «жирафов». Конкурент В целом обе видеокарты демонстрируют примерно одинаковый уровень производительности, однако по соотношению цена/производительность Radeon R9 290 выглядит предпочтительнее.Выводы В первую очередь нам хотелось бы поделиться своими заключениями по поводу PowerColor Radeon R9 290. Никаких впечатлений видеокарта на нас не произвела. Напротив, остался небольшой осадок ввиду относительно низкого разгонного потенциала. Но, как показывает практика, слабый разгон — беда многих референсов. Также стоит заметить, что система охлаждения PowerColor R9 290 довольно шумная по сравнению с эталонными кулерами видеокарт NVIDIA. Поэтому в режиме Uber со снятием лимита по скорости вращения вентилятора наблюдается резкий рост акустического шума. Эффективность охлаждения также довольно низкая. Однако есть и положительные моменты. Во-первых, при меньшей стоимости PowerColor R9 290 лишь немного уступает своему конкуренту NVIDIA GeForce GTX 780, а в отдельных играх и вовсе обходит ее. Во-вторых, профит в играх, поддерживающих API Mantle, налицо. Если вышеперечисленное удовлетворяет ваши потребности, можете смело подумать о покупке PowerColor R9 290, так как с учетом эталонного дизайна стоить она будет относительно недорого. Однако лучше все же присмотреться к нереференсным решениям с увеличенным количеством фаз питания и более совершенной СО с применением энергосберегающих технологий. И напоследок пару слов о Mantle. Уже сейчас известно, что AMD работает над усовершенствованием своего API. Пока «мантия» совместима исключительно с архитектурой GCN, однако в американской компании не исключают поддержку других платформ. Также готовится к релизу целая группа игр, совместимых с этим API. Компания находится лишь в начале пути. Однако уже сейчас можно объективно судить о Mantle как о состоявшейся технологии. Результаты тестирования в нашей лаборатории, а также многие авторитетные издания подтверждают тот факт, что эффект «бутылочного горлышка» в лице процессора, похоже, уходит в прошлое. Это значит, что теперь при покупке видеокарты High-end-класса пользователю не придется заморачиваться с приобретением топового процессора. Но всё это — перспективы ближайшего будущего.